Regno Plantae

Regno Plantae
Il regno delle Piante comprende circa 350.000 specie di organismi viventi, distinti comunemente
con i nomi di alberi, arbusti, cespugli, erbe, rampicanti, succulente, felci, muschi e molti altri
ancora.
La maggior parte delle piante esistenti e conosciute sono incluse nel gruppo delle Angiosperme
(divisione Magnoliophyta), con circa 250.000 specie che si distinguono dalle altre divisioni per la
produzione di fiori seguita, dopo l'impollinazione, dalla formazione di semi racchiusi e protetti
all'interno di un frutto.
Classificazione scientifica
Dominio: Eukaryota
Regno: Plantae
Divisioni:
• Charophyta
• Chlorophyta
• Anthocerotophyta
• Bryophyta
• Marchantiophyta
• Pteridophyta
• Equisetophyta
• Psilophyta
• Lycopodiophyta
• Ginkgophyta
• Pinophyta
• Cycadophyta
• Gnetophyta
• Magnoliophyta
Le caratteristiche fondamentali delle piante sono:
• sono organismi autotrofi, cioè riescono a produrre il loro nutrimento direttamente da
sostanze inerti (l'aria, l'acqua, il terreno);
• svolgono la fotosintesi, che è la particolare reazione chimica che permette di trasformare
anidride carbonica e acqua in zuccheri e ossigeno, con l'aiuto del Sole e della clorofilla;
• sono formati da cellule eucariote, cioè cellule perfettamente evolute, dotate di un vero e
proprio nucleo;
• le pareti cellulari sono ricche di cellulosa e le cellule stesse di amido.
I limiti precisi del regno delle Piante, per quanto riguarda gli organismi inferiori e in particolare
unicellulari, sono stati oggetto di valutazioni discordanti tra gli studiosi.
Inizialmente, il regno delle Piante (più esattamente il regno Vegetale, v. sotto) comprendeva anche
organismi eterotrofi, come i Funghi, e tutti i batteri. Successivamente, le Piante erano state ristrette
ai soli organismi autotrofi pluricellulari, rimandando tutti gli organismi unicellulari anche autotrofi
al regno dei Protisti.
Oggi prevale la tendenza a riportare nel regno delle Piante gli organismi unicellulari autotrofi,
purché eucarioti. Ciò si applica in particolare alle alghe verdi, tradizionalmente incluse nei Protisti;
esse farebbero parte del regno delle Piante, perché hanno cellule con le pareti di cellulosa,
contengono lo stesso tipo di clorofilla delle piante terrestri e producono amido con la fotosintesi.
Nel capitoletto dedicato alla sistematica, vengono presentate anche altre posizioni, come quella
degli studiosi che considerano ancora oggi le Piante un gruppo tassonomico ben circoscritto, dal
quale ribadiscono l'esclusione delle alghe.
Ancora più controversa è la collocazione delle alghe rosse o Rodofite, che hanno una parentela
meno stretta delle alghe verde con le piante superiori.
Rimangono unanimemente esclusi i procarioti capaci di fotosintesi, in particolare il gruppo delle
alghe azzurre (più correttamente chiamate Cianobatteri).
Per la loro semplicità strutturale e la stretta vicinanza filogenetica, le alghe verdi vengono
considerate antenate delle piante terrestri. Secondo questa ipotesi, circa 400 milioni di anni fa
alcune alghe verdi d'acqua dolce (le Caroficee o le Carofite secondo i diversi inquadramenti
tassonomici), facevano capolino sulle rive dei laghi esposte per breve tempo all'aria. Queste sottili
fasce verdi intorno alle zone d'acqua erano l'unica vegetazione sulla terraferma, allora
completamente deserta.
Sistematica
Nell'Ottocento, le piante venivano incluse nel più vasto - ed allora poco conosciuto - Regno
Vegetale, che comprendeva anche tutti i tipi di alghe, i funghi, i batteri e i licheni. Oggi funghi e
batteri sono assegnati a ben diversi regni tassonomici, i licheni sono riconosciuti come organismi
formati dalla simbiosi di un'alga e di un fungo, mentre le alghe sono state disperse, a seconda dei
gruppi, in ambiti tassonomici molto differenziati e tuttora controversi.
Nel corso della complessa storia della tassonomia del mondo vegetale, i continui cambiamenti
apportati dai botanici sistematici hanno così generato la produzione di diverse categorie, basate
soprattutto su distinzioni morfologiche e riproduttive. Anche se molti di essi sono ufficialmente in
disuso, questi gruppi rimangono tuttora utilizzati in botanica perché offrono una rapida
comprensione delle differenze mostrate dagli organismi vegetali, a seguito di una diversa
complessità tracciata dal cammino evolutivo.
Classificazione prima di Linneo
Il primo tentativo di classificazione di cui siamo a conoscenza è l'opera in nove libri Historia
Plantarum di Teofrasto (370-285 a. C.) che classificò 480 piante in base al portamento, (alberi,
frutici, suffrutici ed erbe) e ad alcune caratteristiche floreali.
Altro autore degno di nota nell'antichità fu Dioscoride un botanico greco, nato in Cilicia nel I°
secolo a.C., che scrisse 5 volumi sulle piante medicinali che per secoli, vennero tradotte in tutti i
paesi del mondo conosciuto.
Nei secoli seguenti, e per tutto il medioevo, lo studio della botanica si limitò allo studio delle
proprietà delle piante medicinali, senza ulteriori apporti scientifici, ad esclusione del botanico
padovano Alberto Magno (1193 - 1280), che con l'opera De vegetalibus si distacca dalle opere fino
allora prodotte e tramandate (con nozioni il più delle volte di pura fantasia), descrivendo
accuratamente e con precisione le specie trattate, sviluppando grazie all'osservazione diretta in tutta
Europa, la prima teoria sulla mutabilità della specie, che molti secoli dopo verrà ripresa da Darwin;
egli propose inoltre una classificazione dei vegetali che riprendeva in parte quella di Teofrasto, e
che riportiamo di seguito:
•
•
o
o
Piante prive di foglie
Piante con foglie
Piante con corteccia e midollo
Piante con tunica
Erbacee con nodi
Legnose con nodi
Solo nel XVI° secolo, si ebbe la svolta nello studio sistematico delle piante su basi scientifiche
grazie ad alcuni botanici (stimolati dalla scoperta di nuove specie, in seguito all'esplorazione di
nuovi continenti, che rendevano impellente una nuova classificazione), come l'aretino Andrea
Cesalpino (1519 -1603), il bolognese Ulisse Aldrovandi (1522 - 1605), e all'opera di Gaspard
Bauhin (1560 – 1624) di Basilea, che pubblicando Pinax theatri botanici (1596), introdusse
elementi di riflessione sulla classificazione delle piante seguita fino ad allora, cercando di
individuare dei gruppi omogenei di piante, tenendo conto delle loro somiglianze.
Successivamente il naturalista inglese John Ray (1628-1705), propose un nuovo sistema di
classificazione, che prendeva in considerazione il più grande numero possibile di caratteristiche
morfologiche dei fiori e delle foglie; cui seguì l'ideazione del termine famiglia da parte di Pierre
Magnol (1638-1715) che classificò 76 famiglie di piante, mentre il concetto di genere e specie fu
introdotto da Joseph Pitton de Tournefort (1656-1708) che stabilì una classificazione dei vegetali in
base alla struttura dei fiori.
Classificazione secondo Linneo
Carl von Linné (1707-1778) botanico svedese, codificò la nomenclatura binomiale, di piante e
animali, utilizzando due nomi in lingua latina, il primo indicante il genere e il secondo la singola
specie animale o vegetale.
Il tipo di classificazione delle piante adottato da Linneo, noto come Sistema sessuale, si basava
essenzialmente sui rapporti numerici e sulla morfologia di stami e pistilli, suddividendo le piante in
24 classi, che riportiamo di seguito:
• I Monandria
• II Diandria
• III Triandria
• IV Tetrandia
• V Pentandria
• VI Esandria
• VII Ettandria
• VIII Ottandria
• IX Enneandria
• X Decandria
• XI Dodecandria
• XII Icosandria
• XIII Polyandria
• XIV Didynamia
• XV Tetradynamia
• XVI Monadelphia
• XVII Diadelphia
• XVIII Polyadelphia
• IXX Syngenesia
• XX Ginandria
• XXI Monoecia
• XXII Dioecia
• XXIII Polygamia
• XXIV Cryptogamia
La determinazione sistematica di Linneo, in base al numero e morfologia degli organi sessuali delle
piante, è stata di fondamentale importanza nel momento in cui è stata introdotta, ma ha anche
costituito più tardi un limite al progresso della classificazione delle piante.
La classe Cryptogamia era divisa in quattro ordini che ne testimoniano la sua assoluta eterogeneità:
Alghe, Funghi, Felci e Muschi.
Comunque, alla classificazione introdotta da Linneo sono state apportate numerose modifiche in
varie epoche. L'ultima versione della classificazione sistematica classica è dovuta a Cronquist
(Sistema Cronquist, 1981-1988).
Al Sistema Cronquist sono stati ad oggi proposti ulteriori raffinamenti.
Classificazione filogenetica
Negli ultimi decenni è stato dato sempre più spazio all'affinità filogenetica nella classificazione
degli esseri viventi.
Questo approccio fu applicato già negli anni '70 e sta in particolare alla base della nuova
classificazione proposta nel 1977 da Woese per l'intero insieme dei viventi.
L'approfondimento degli studi di genetica ha indotto i diversi studiosi a proporre sia diversi limiti al
regno delle Piante (p.es. includendo o escludendo le alghe rosse), sia una diversa strutturazione
tassonomica.
La differenza tra le specie è sempre stato un interessante argomento di studio per molti scienziati.
Secondo i sostenitori della teoria darwiniana, tutti gli organismi si sono evoluti a partire da
microrganismi, pertanto hanno tutti antenati comuni. E da essi si sono evoluti i vari gruppi di
organismi. Allora si è introdotto il concetto di albero filogenetico, per indicare uno schema secondo
il quale sarebbe avvenuta l’evoluzione.
Alberi filogenetici
La differenza tra le specie è sempre stato un interessante argomento di studio per molti scienziati.
Secondo i sostenitori della teoria darwiniana, tutti gli organismi si sono evoluti a partire da
microrganismi, pertanto hanno tutti antenati comuni. E da essi si sono evoluti i vari gruppi di
organismi. Allora si è introdotto il concetto di albero filogenetico, per indicare uno schema secondo
il quale sarebbe avvenuta l’evoluzione.
Il primo albero filogenetico fu disegnato da Ernst Haeckel (1834-1919) nel 1866, mostrata nella
Figura 1.
Negli ultimi anni con la scoperta del DNA i biologi hanno avuto una solida base di studio.
Confrontando i DNA delle diverse specie presenti nell’ambiente, infatti, si può costruire un albero
filogenetico in cui gli apici dei rami rappresentano le specie e i nodi interni ipotetici predecessori
incogniti delle specie iniziali.
Possiamo utilmente confrontarlo con il moderno albero della vita, presentato nella Figura 2, sia dal
punto di vista della struttura quanto da quello del contenuto.
Il codice genetico è un sistema per cui le informazioni genetiche codificate nel DNA arrivano a
operare la sintesi di tutti i tipi di proteine necessarie alla vita degli organismi. E' una sorta di
linguaggio molecolare, basato sull'ordine in cui si susseguono nella molecola di DNA le quattro
diverse basi azotate G = {U,C,A,G}, G rappresenta il nostro alfabeto. Il DNA, quindi, dispone di un
alfabeto di quattro lettere per specificare i circa 20 amminoacidi (Figura 3) da cui possono essere
costituite, secondo un preciso ordine di successione, le proteine. Gli amminoacidi si combinano in
parole di lunghezza 3, dette triplette.
Per codificare le proteine la sequenza di DNA viene letta una tripletta alla volta, essa viene tradotta
in amminoacido (nella sintesi proteica) finché si arriva a particolari triplette STOP, che cioè non
corrispondono ad alcun amminoacido e che pongono termine alla sintesi proteica, così viene
formata una proteina.
Ogni individuo viene rappresentato univocamente dal suo DNA. Queste sequenze vengono
memorizzate in matrici P di dimensione n x m, dove n rappresenta gli individui e m la cardinalità
dei simboli del DNA.
1. AGGATGAATGGGCGAACAG...
2. TGCTCGCGGGTAGAAGAAC...
3. TAGATGAATGGTAGAACAA...
4. TGCAGCGTGATAGAACAAC...
5. TGGAGAAATGATAGAACAA...
6. TGCACGCGGCATAGAACGA...
7. TGGATAGATGATACCACAA...
8. .......
Figura 1 – Albero filogenetico
Figura 2 – Un moderno albero filogenetico scaturito dal confronto dei DNA delle specie presenti
nell’ambiente.
Figura 3 – Possibili combinazioni di alcuni aminoacidi.
Questa matrice viene rappresentata come albero filogenetico, per capire come ogni individuo
“dista” da un altro. Ogni individuo rappresenta una foglia dell’albero e partendo da esse si
aggregano quelle tra di loro più “vicine” formando un albero che mette in relazione ogni individuo
con gli altri.
Esempio:
Prendiamo un sottoinsieme della precedente matrice
1. AGGATGAA
2. TGCTCGCG
3. TAGATGAA
4. TGCAGCGT
La distanza tra i vari individui è definita dal numero di caratteri diversi tra individuo e individuo:
1 dista 6 da 2,
2 da 3,
6 da 4.
2 dista 6 da 3,
6 da 4.
3 dista 6 da 4.
Dall’albero possiamo costruire una grammatica generica che genera una stringa che descrive
univocamente ogni albero:
albero -> ( seq )
seq -> [albero , c],seq | [IND , c],seq | [albero , c] | [IND , c]
dove IND è il valore che indica l’individuo,
c è la distanza dell’individuo o del sotto albero dal resto dell’albero.
Quindi riprendendo l’esempio precedente avremo una stringa di questo genere:
([([1,2],[3,2]),4],[2,6],[4,6])
In generale:
[i,j] dove
i nodo,
j arco.
[(…),j] sottoalbero collegato ad un nodo intermedio
(…) albero o sotto albero completo
Classificazione filogenetica delle angiosperme
L'approccio filogenetico è stato applicato alle piante superiori in modo sistematico da un gruppo di
lavoro internazionale tra università e giardini botanici (Angiosperm Phylogeny Group, APG), il cui
obiettivo è di costruire un sistema di classificazione delle angiosperme basato sulle affinità
genetiche delle piante e non tanto sull'aspetto morfologico.
La classificazione APG o Sistema APG è stata pubblicata nel 1998 con alcune lacune.
Successivamente, essa è stata completata e revisionata nel 2003 (Classificazione APG II).
Uno spirito simile a quello dell'APG ha generato il progetto PhyloCode, che riunisce alcuni tra i
maggiori esperti di botanica del mondo per stilare una classificazione filogenetica totalmente
innovativa. In questo ambizioso progetto, non solo verrebbe rivista la classificazione, ma anche il
concetto stesso di nomenclatura binomiale.