L'ingegneria della pianta balistica - Ecballium elaterium
Tutto si può dire delle piante, ma non che siano prive di ingegno e originalità, questo è poco ma sicuro!
Dalla loro origine sino ad oggi, infatti, sono stati messi a punto numerosissimi sistemi per riuscire a spargere il meglio possibile i propri semi, riuscendo così a diffondere le proprie radici in ogni dove.
Questi sistemi, chiamati di “disseminazione” sono uno più affascinante dell’altro, testimoni di un'evoluzione fortemente ingegnosa e creativa, tuttavia un caso in particolare merita un approfondimento specifico, date le sue dinamiche piuttosto buffe.
Vi presento dunque Ecballium elaterium, la pianta che spara (letteralmente) i suoi semi: un organismo tutto meno che ordinario!
Classificazione e diffusione geografica
Prima di addentrarci nella modalità con cui questa specie di pianta riesce a spargere i suoi semi in ogni dove, partiamo con il dire che Ecballium elaterium presenta anche un nome comune sia italiano che inglese: in lingua italiana viene chiamato comunemente “cocomero asinino”, appellativo che contribuisce a dargli sicuramente una connotazione piuttosto singolare, tuttavia in inglese prende il nome di “squirting cucumber”, un nomignolo sicuramente ben più inusuale…
Il nome scientifico, da canto suo, risulta di per sé abbastanza autoesplicativo di ciò che sa fare questa specie, visto che il genere “Ecballium”, deriva dal greco “ekballo” e significa “espllere”, mentre “elaterium” significa “allontanare”.
Da un punto di vista sistematico appartiene alla famiglia delle Cucurbitacee, gruppo di piante che può vantare una variabilità di forme e di specie piuttosto spiccata, visto che al suo interno si possono trovare buona parte delle piante che troviamo nei nostri orti, quali zucchine, zucche, cetrioli e diversi altri.
Curioso notare poi che, all'interno della famiglia delle Cucurbitacee, E. elaterium è l'unico esponente che può vantare un sistema di disseminazione simile.
Parlando invece della diffusione geografica, riuscire ad imbattersi in un suo esemplare non dovrebbe essere un’impresa particolarmente ardua, visto che il suo areale originario comprende prevalentemente l’area mediterranea, sia europea che afro-mediorientale.
Gli stati in cui è attualmente diffusa sono dunque: Italia, Francia, Spagna, Portogallo, Algeria, Libia, Tunisia, parte del Marocco, tutti i Balcani fino ad arrivare alla Turchia e diversi stati mediorientali.
Nonostante questa sia la sua diffusione originaria, è anche vero che è stata introdotta, nel tempo, anche in altri stati europei, come L’Inghilterra, Germania ecc.. fino ad arrivare al resto del mondo, come Kazakistan, Australia, parte della Nuova Zelanda e degli Stati Uniti.
Insomma, per sparare i semi così distante deve essere proprio una tiratrice scelta!
Fig. 1.1: Esemplare di Ecballium elaterium fotografato a Els Poblets, Alicante, Spagna - Crediti: Katja Schulz (CC BY 2.0).
Un aspetto innocuo… all’apparenza
A discapito di ciò che si può pensare, l'aspetto di E. elaterium, o cocomero asinino che dirsi voglia, non è particolarmente differente da quello di altri rappresentanti della famiglia a cui appartiene, risultando così piuttosto modesto.
Innanzitutto stiamo parlando di una pianta erbacea perenne, capace di svilupparsi più in larghezza che in altezza, crescendo non più di qualche decina di centimetri dal suolo, in genere una cinquantina.
Le foglie, di colore verde (come praticamente tutta la pianta insomma), presentano una forma lobata, nonché una copertura piuttosto omogenea di peletti sulla loro superficie, facendole così assumere un aspetto quasi setoso, caratteristica presente peraltro anche sugli steli.
A portare un po' di variabilità cromatica in questa pianta ci pensano i fiori: aventi una forma a campana a 5 lobi, con un diametro di circa 5 centimetri, il loro colore varia da un giallo chiaro ad uno più intenso a seconda dei casi. In termini riproduttivi questi sono unisessuali, dunque all'interno della stessa pianta si possono trovare fiori maschili e femminili distinti: quelli maschili si trovano raccolti in racemi, mentre quelli femminili sono solitari.
Secondo diverse fonti, inoltre, sia la pianta in sé per sé, sia il liquido contenuto dentro il frutto, sarebbero velenosi. Sconsiglio nella maniera più assoluta dunque entrarci direttamente a contatto (come al solito è una buona pratica non ingerire o avere direttamente a che fare con piante o animali che non si conoscono).
Parlando in particolar modo dei frutti, che costituiscono peraltro la parte più peculiare e caratteristica di questa specie, presentano una struttura ellittica, di colore verde, nonché ricoperti da una sorta di peluria sulla loro superficie (anche in questo caso), grandi circa 4 centimetri in lunghezza e 2 in larghezza, collegati al resto della pianta tramite un semplice stelo che funge sia da passaggio per le sostanze nutritive durante la maturazione dello stesso, sia da "tappo per i semi".
Gli esemplari di E. elaterium sono capaci di generare decine di frutti, ciascuno con una direzione differente dagli altri, massimizzando così la diffusione.
Al loro interno possiamo dunque trovare i semi, solitamente una cinquantina per ogni frutto, immersi in una specie di liquido mucillaginoso che permette proprio alla pianta di compiere questo particolare fenomeno di disseminazione.
Un aspetto molto curioso riguardante proprio i semi è stato scoperto tramite l'analisi a tomografia computerizzata di un frutto di E. elaterium!
Tramite questa analisi è stato possibile osservare la reale disposizione dei semi all'interno di quest'ultimo, trovandosi in posizioni tutto meno che casuali: collegati tramite quattro pilastri vascolari, utili per la loro formazione, sono disposti in coppie lungo l'asse maggiore.
Questa disposizione, insieme al diametro stesso dell'apertura che si viene a generare con il distacco del frutto dallo stelo, permette ai semi di non ammassarsi sull'apertura, bensì di procedere "in fila indiana", dunque uno dietro l'altro, allineandosi lungo un preciso asse.
Ora che avete compreso un po' le caratteristiche di questo frutto particolare, direi che è il caso di addentrarci più nello specifico in questo particolare processo di disseminazione!
Fig. 1.2: Esemplare di E. elaterium fotografato presso la Valle del Guadalhorce, Andalusia (Spagna) - Crediti: Krzysztof Ziarnek, Kenraiz (CC BY-SA 4.0).
Fig. 1.3: (Sinistra): Particolare di una foglia di E. elaterium fotografata in Croazia - Crediti: Argo Navis (CC BY-SA 4.0); (Destra): Dettaglio dei fiori fotografati a Monemvasia, nel Peloponneso, Grecia - Crediti: Patrice78500 (CC BY-SA 4.0)
Fig. 1.4: (Sinistra): Frutto e fiore di cocomero asinino - Crediti: Daniel VILLAFRUELA (CC BY-SA 4.0);
(Destra): Particolare del frutto di E. elaterium fotografato a Retimno, presso l'isola di Creta, Grecia - Crediti: Krzysztof Ziarnek, Kenraiz (CC BY-SA 4.0).
Fig. 1.5: Aspetto generale della pianta, foto scattata in Andalusia, Spagna - Crediti: Krzysztof Ziarnek, Kenraiz (CC BY-SA 4.0).
Fuoco alle polveri
Una volta che il fiore avrà dato spazio al frutto, durante il suo processo di maturazione, come abbiamo visto poc'anzi, all'interno di esso inizieranno a svilupparsi due elementi indispensabili: i semi e una sorta di liquido mucillaginoso che, aumentando in quantità, genererà una certa pressione sulle superfici interne dello stesso frutto causandone, sia spontaneamente, sia al minimo tocco, il distaccamento, con la relativa fuoriuscita del contenuto, grazie proprio alla differenza di pressione fra l’esterno e l’interno.
In questo momento, dunque, il gambo che funge da tappo si stacca dal frutto, lasciando cadere a terra l'involucro ormai vuoto a poca distanza dalla pianta madre, nel mentre che i semi saranno proiettati in aria, nella speranza di allontanarsi il più possibile.
Grazie a questo sistema, secondo le analisi, i semi riescono a percorrere distanze piuttosto ragguardevoli, raggiungendo persino i 10 metri (fermo restando che dipende molto dalle condizioni ambientali in cui si trova l'esemplare in questione).
Nonostante la descrizione esposta qui sopra sembri lasciar intendere una certa meccanicità dell’intero processo, in realtà l’evento in sé (ovvero il distaccamento del frutto e rilascio dei semi) dura pochissimo, nell’ordine di millisecondi (circa 30), visto che la velocità stimata dei semi possa raggiungere persino i 20 metri al secondo!
Questa rapidità, oltre ad essere piuttosto inusuale nel regno vegetale, ha spinto i ricercatori a dover utilizzare sistemi avanzati per comprendere meglio l’intero fenomeno, fra cui riprese in time lapse, riuscendo così ad estrapolare diverse informazioni interessanti.
Fig. 1.6: Particolare del frutto aperto: si possono chiaramente notare i semi immersi in un liquido mucillaginoso - Crediti: Ariesaada (CC BY-SA 4.0).
Una sfida contro il tempo
Per poter far luce e approfondire questa particolare pianta, nonché il sistema di disseminazione che le permette di diffondersi, un gruppo di ricercatori pubblicò nel novembre del 2024 un articolo che tentava di scoprire proprio i segreti meccanici dietro a questo evento.
Un fatto piuttosto curioso è che questa specie di pianta non è di certo nuova alla scienza, visto che era già nota dallo stesso naturalista romano Plinio il Vecchio (23 d.C. - 79 d.C.), tuttavia risulta ancora scarsamente approfondita da un punto di vista scientifico: ecco dunque che analizzarla nel profondo può fornirci diverse informazioni aggiuntive!
Per comprendere in maniera più chiara questo evento è necessario focalizzarsi sul frutto, non soltanto durante l’evento in sé, ma anche nelle fasi precedenti, poiché prima che i semi vengano sparati, sia all’esterno che all’interno dell’involucro, avvengono delle modificazioni fondamentali per una buona riuscita.
Come abbiamo visto in precedenza, il frutto, prima di espellere il liquido contenente i semi, aumenta la sua pressione all’interno, al fine dunque di avere una propulsione adeguata (calando tuttavia leggermente nelle fasi appena precedenti al lancio, al fine di ottenere una miglior orientazione), tuttavia, prima che l’evento accada, la superficie del frutto inizierà ad irrigidirsi, riducendo (sebbene di poco) le sue dimensioni, passando ad esempio da 2 centimetri di diametro a 1,94, mentre da 3,5 centimetri di lunghezza a 3,3.
Risulta chiaro quanto l'evento in sé sia un continuo riallineamento di parametri fisico-meccanici atti alla realizzazione di un lancio perfetto!
D’altro canto, visto che la pianta mira a diffondere il più lontano possibile i propri semi, sembra intuitivo pensare che tanto maggiore sarà la velocità di espulsione, tanto superiore sarà la distanza raggiunta, no?
Ebbene, sebbene la velocità sia una componente fondamentale, di certo non basta questa per compiere tutto il lavoro, visto che la direzione stessa con cui vengono proiettati i semi è fondamentale: se vengono sparati in direzione perpendicolare al terreno, oppure verso il basso, anche se la forza impiegata sarà estrema, non finiranno di certo molto distante dal punto di origine.
Gli esemplari di E. elaterium sembra che abbiano “capito” questo principio, visto che i ricercatori hanno notato una variazione progressiva piuttosto lampante dell’angolazione del frutto prima dell’espulsione (parliamo anche di giorni), grazie ad esempio all’allungamento e irrigidimento del fusto che lo sorregge, aumentando ad esempio la lunghezza del 45% rispetto a stadi precedenti: in un certo senso è come se stesse prendendo la mira!
Studiare e analizzare nel profondo una pianta così particolare come Ecballium elaterium, o cocomero asinino che dirsi voglia, è un modo tanto semplice quanto efficace per poter comprendere la reale complessità del mondo vegetale, spesso relegato ai margini delle nostre passioni per il mondo naturale, nonché un percorso per rimanere colpiti, una volta di più, dalle infinite strade che l'evoluzione può tramutare in realtà.
Fig. 1.7: Particolare di un frutto fotografato a Mallorca - Crediti: Chixoy (CC BY-SA 3.0).
Fig. 1.8: Esemplare in mezzo alla vegetazione nei pressi di Teatinos-Universidad, a Malaga, Andalusia - Crediti: Krzysztof Ziarnek, Kenraiz (CC BY-SA 4.0).
Fig. 1.9: Particolare dei fiori e dei frutti di un esemplare di cocomero asinino presso l'University Botanical Garden, Wroclaw, Polonia - Crediti: Agnieszka Kwiecień, Nova (CC BY-SA 4.0).
Crediti immagine di copertina: Daniel VILLAFRUELA (CC BY-SA 4.0).
Fonti:
Royal Botanic Gardens | Plant of the World Online
Cambridge University Botanic Garden
Enciclopedia Britannica
Missouri Botanical Garden
F. Box,D.E. Moulton,D. Vella,Y. Bhagotra,T. Lowe,A. Goriely, & C.J. Thorogood, Uncovering the mechanical secrets of the squirting cucumber, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 121 (50) e2410420121, https://doi.org/10.1073/pnas.2410420121 (2024).
Anzano, A.; Falco, B.d.; Grauso, L.; Lanzotti, V. Squirting Cucumber, Ecballium elaterium (L.) A. Ritch: An Update of Its Chemical and Pharmacological Profile. Molecules 2024, 29, 4377. https://doi.org/10.3390/molecules29184377
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