I fitocromi sono gli occhi di una pianta. Permettono loro di rilevare i cambiamenti di colore, intensità e qualità della luce in modo che le piante possano reagire e adattarsi.

“Controllano tutti gli aspetti della vita di una pianta”, dice Clark Lagarias, professore di biochimica all’Università della California, Davis.

I fitocromi delle piante terrestri rispondono alla luce rossa: le piante assorbono il rosso e riflettono la luce verde, per questo hanno un aspetto verde. La luce rossa non penetra molto nell’acqua, e alcune alghe marine e costiere mancano di geni fitocromi.

Ma altre no, così Lagarias e colleghi hanno esaminato le proprietà dei fitocromi di una varietà di alghe e hanno scoperto che i fitocromi delle alghe, a differenza di quelli delle piante terrestri, sono in grado di percepire la luce in tutto lo spettro visibile: blu, verde, giallo, arancio, rosso e rosso lontano.

Questa ampia copertura spettrale probabilmente aiuta le alghe a fare uso di qualsiasi luce che possono nell’oceano, dice Lagarias, se regolando la loro chimica di raccolta della luce per condizioni mutevoli, o salendo e affondando nella colonna d’acqua come i livelli di luce in superficie cambiano.

Perché diversi colori di luce penetrano a diverse profondità in acqua, le alghe devono affrontare sfide nella raccolta della luce che le piante terrestri non fanno. La nuova ricerca, pubblicata nei Proceedings of the National Academy of Sciences, mostra che le alghe possono essere all’altezza della situazione.

“Ci sono stato e ritorno”

I fitocromi stessi hanno una lunga storia evolutiva e probabilmente sono sorti dall’interazione tra ossigeno e biline, molecole di pigmento strettamente legate alla clorofilla e il pigmento eme che trasporta ossigeno nell’emoglobina, dice Lagarias.

La forma ancestrale sembra essere sensibile alla luce rossa, simile ai fitocromi delle moderne piante terrestri. Ma tra l’origine e oggi, i fitocromi hanno attraversato una fase di massiccia diversità quando potevano rilevare una gamma molto più ampia di lunghezze d’onda.

“È una molecola che è stata lì e di nuovo”, dice Lagarias.

Le scoperte aiutano i ricercatori a capire meglio il ruolo della luce e la risposta alla luce nel plasmare l’ecologia, così come un modello per come le cellule viventi reagiscono alla luce. Potrebbero anche aiutare nell’allevamento di colture acquatiche che potrebbero trarre vantaggio dalle diverse condizioni di luce.

I coautori del documento sono della UC Davis, della Rutgers University, del Monterey Bay Aquarium Research Institute e del Canadian Institute for Advanced Research. Il National Institutes of Health, la National Science Foundation, il Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti, il Dipartimento della Difesa, la Fondazione Packard e la Fondazione Gordon e Betty Moore hanno fornito finanziamenti.