Quest’anno il Nobel per la chimica se lo sono aggiudicate le aquaporine, le proteine che in tutti gli esseri viventi – dai batteri all’essere umano – favoriscono lo scambio di acqua attraverso le membrane cellulari. L’ambito premio è andato, infatti, oltre che a Roderick MacKinnon, a Peter Agre, scopritore della aquaporina-1 o AQP-1, la sostanza che favorisce gli scambi dell’acqua all’interno delle cellule del corpo umano. Ma le aquaporine non smettono di stupire la comunità scientifica. Una ricerca italo-tedesca, pubblicata su Nature e condotta, tra gli altri, da Claudio Lovisolo dell’Università di Torino e Ralf Kaldenhoff dell’Università di Darmstadt ha scoperto che nelle cellule vegetali anche lo scambio di anidride carbonica avviene grazie alla mediazione delle aquaporine. La scoperta mette in discussione quanto finora creduto. E apre nuove prospettive in campi chiave, come l’ecologia, la medicina e la biologia. “Fino a pochi anni fa, si pensava che gli scambi di sostanze avvenissero attraverso le membrane cellulari senza alcun intervento da parte della membrana, in maniera passiva, con l’osmosi”, racconta Claudio Lovisolo. “La nostra ricerca ha però dimostrato, che, nel tabacco, gli scambi transmembranici di anidride carbonica sono mediati da proteine della famiglia delle aquaporine, tipiche del tabacco, e molto simili a quelle dell’uomo, chiamate NtAQP-1”, continua lo scienziato. Attraverso esperimenti con cellule e piante di tabacco geneticamente modificate si è visto che aumentando o diminuendo le aquaporine presenti nelle membrane delle cellule aumenta o diminuisce la quantità di anidride carbonica assorbita. Tra l’altro gli effetti di un assorbimento maggiore di CO2 nel tabacco ha avuto come effetto secondario un’accelerazione della crescita delle piante. Questo indica chiaramente che l’osmosi, sebbene presente, non è il responsabile principale degli scambi di CO2. “Un esperimento precedente, aveva dimostrato che le aquaporine veicolano l’acqua all’interno delle cellule, cominciando a farci pensare che forse l’osmosi non fosse la principale responsabile degli scambi. Ora ne abbiamo la certezza”, dice Lovisolo.Le aquaporine sono presenti in tutte le cellule, dagli organismi monocellulari agli esseri umani. Poiché non variano molto da specie a specie, si dice che sono molto ben “conservate”. Questo significa anche che sono apparse molto presto nel processo evolutivo. Una delle loro funzioni è di veicolare l’acqua laddove vengono scambiate, grandi quantità, sia nei vegetali come per esempio nelle radici o in casi di siccità, sia negli animali: nel cristallino dell’occhio, nei reni, nel sangue. La ricerca pubblicata su “Nature” gli attribuisce ora anche un altro importante ruolo, il trasporto di CO2, nelle piante. E non è escluso che possano avere un ruolo analogo negli animali: “Questa ipotesi è ancora al vaglio: alcuni esperimenti tendono a confermarla, altri a confutarla”, risponde Lovisolo. “Per quanto riguarda altre sostanze, sappiamo che le aquaporine ‘funzionano’ con molti altri composti, gassosi e non (per esempio ammoniaca, boro, H2O2), nel senso che li lasciano passare. Se e come questo abbia conseguenze nel metabolismo delle cellule non lo sappiamo. Per l’acqua e l’anidride carbonica, ora sì”.”Le conseguenze di questa scoperta possono essere molteplici”, afferma Lovisolo. “Per esempio variando la quantità di aquaporine si potrebbe aumentare la quantità di anidride carbonica assorbita”. I combustibili fossili, infatti producono CO2 e poiché in futuro si prospetta un aumento della produzione, piante in grado di assorbire più anidride carbonica e di trasformarla, mediante la fotosintesi clorofilliana, potrebbero porre un freno a questo gas-serra. “Un gruppo americano, invece, sta studiando la possibilità di rallentare il trasporto della CO2 nelle cellule tumorali utilizzando inibitori specifici per le aquaporine. Nelle cellule tumorali l’attività respiratoria e la conseguente emissione di CO2 sono accelerate: arrestare o rallentare questo fenomeno potrebbe essere la chiave per contenere il loro sviluppo, impedendo il proliferare di corpi cancerosi e delle metastasi”.
