Non riusciamo a capire perché ci siano così tante orchidee

Nero Wolfe, l’eccentrico investigatore inventato dallo scrittore statunitense Rex Stout, passa molto tempo delle proprie giornate a riflettere mentre cura la propria collezione di orchidee nella sua serra privata all’ultimo piano della sua casa di New York. In una delle sue prime avventure sentenzia che «nella vita tutto, tranne la coltura delle orchidee, deve avere uno scopo».

Per Wolfe è un’attività fine a se stessa, ma non per questo meno importante visto che coltivarle lo aiuta a pensare e a concentrarsi sui casi da risolvere. Non ambisce a collezionarle tutte, considerato che ne esistono circa 28mila specie note e che molte altre probabilmente non sono state ancora scoperte e catalogate. Perché siano così tante è ancora oggi un mistero, la cui soluzione sfuggirebbe persino a Nero Wolfe.

Le orchidee sono uno dei gruppi più grandi e vari delle angiosperme, quelle che comunemente e con una certa approssimazione chiamiamo “piante da fiore”. Le specie appartenenti alla famiglia delle Orchidacee sono estremamente diversificate, per forma e colori, tanto da avere affascinato nella storia una grande quantità di botanici, semplici appassionati e persone di scienza. Tra queste ci fu anche il naturalista Charles Darwin, che oltre alle proprie ricerche sull’evoluzione dedicò un intero libro ai metodi «col mezzo dei quali le orchidee vengono fecondate dagli insetti». Darwin era rimasto colpito dai vari modi in cui si riproducono queste piante, dando spesso origine a nuovi incroci e generazione dopo generazione a nuove specie. Erano una sorta di laboratorio evolutivo fiorito.

Ancora oggi il lavoro di Darwin è un importante punto di partenza per chi studia le orchidee e vuole capire da cosa derivi la loro alta differenziazione, che le ha portate a popolare tutti i continenti fatta eccezione per l’Antartide. Chi coltiva le orchidee come Wolfe sa quanto siano delicate e difficili da mantenere, ma negli ambienti selvatici queste piante proliferano e si riproducono velocemente. Sono talmente diffuse da rendere molto probabile un loro avvistamento durante una passeggiata in un parco, o in modo diverso mentre assaggiamo un gelato alla vaniglia: uno degli aromi più utilizzati in pasticceria è infatti derivato da un’orchidea originaria del Messico.

Da specie a specie cambiano forme e colori dei fiori, ma non le strutture fondamentali: tre sepali superiori (le foglie modificate che fanno parte del calice) e tre petali inferiori, uno dei quali assolve la funzione di “labello”, una sorta di base di atterraggio e decollo per attirare gli insetti impollinatori. Il fiore dell’orchidea possiede sia gli organi femminili sia quelli maschili, riuniti nel ginostemio, una particolare struttura tipica di alcune famiglie di piante. La vicinanza tra questi organi spiega almeno in parte il successo delle orchidee, che possono comunque riprodursi anche per via asessuata, cioè con una pianta che genera autonomamente una copia identica di se stessa.

La riproduzione sessuata si verifica per impollinazione incrociata oppure per autoimpollinazione. La prima è la più frequente tra le orchidee e coinvolge nella maggior parte dei casi gli insetti impollinatori, per lo più imenotteri (come le api) e con i quali c’è spesso un’alta selettività (significa che una certa specie di orchidea ha un impollinatore specifico). Come altre piante da fiore, le orchidee attirano gli insetti impollinatori producendo una sostanza zuccherosa e nutriente: il nettare. L’insetto si posa sul labello, entra più in profondità nel calice e inizia a nutrirsi di nettare; nel frattempo il suo corpo si ricopre del polline dell’orchidea, organizzato in particolari masse ciascuna delle quali si chiama pollinio. Visitando altri fiori, l’insetto trasporterà i pollinii e in questo modo feconderà la pianta che potrà quindi riprodursi.

Non tutte le orchidee sono così generose con gli insetti impollinatori da offrire loro il nettare. La produzione di questo fluido viscoso e zuccheroso costa energia e alcune piante hanno sviluppato la capacità di imitare le specie nettarifere nell’aspetto, ma non nella sostanza: sono le cosiddette “orchidee ingannevoli”. L’insetto plana sul fiore e quando scopre che non c’è nettare è ormai troppo tardi e si è ricoperto comunque dei pollinii prodotti dalla pianta.

In altri casi ingannevole è l’orchidea più di ogni cosa. Esistono infatti specie che utilizzano una forma particolare di mimetismo: il loro labello assume una forma e un colore, talvolta persino una pelosità, che ricorda quella di particolari insetti impollinatori. Producono inoltre sostanze (feromoni) tipicamente prodotte dalle femmine degli insetti per attirare i maschi, che si illudono di avere trovato una compagna e tentano quindi un amplesso con il labello. Il tentativo di approccio fa sì che i pollinii aderiscano al corpo e possano poi essere trasportati verso altri fiori.

Alcune orchidee preferiscono fare da sole, sfruttando la vicinanza e la particolare conformazione dei loro organi sessuali. L’autofecondazione in alcune specie avviene semplicemente con i pollinii che cadono sullo stigma, la parte che riceve il polline durante l’impollinazione. Altre specie attuano la cleistogamia, un processo nel quale l’autoimpollinazione avviene senza che prima si apra il fiore, oppure si fecondano grazie alla particolare conformazione delle appendici filamentose sulle quali si ammassano i pollinii.

La particolare varietà di fecondazione può spiegare in parte come mai esistano così tante specie di orchidee, visti i numerosi incroci che si possono verificare, ma è anche vero che molte piante sfruttano meccanismi simili, pur non essendo così diffuse in tutto il mondo. Secondo alcuni gruppi di ricerca per capire meglio il mistero della grande varietà ci si deve concentrare sui semi.

In un certo senso, quando si tratta di semi le orchidee puntano più sulla quantità che sulla qualità. Molte piante producono pochi semi attrezzati di sostanze nutrienti che saranno usate nella fase di quiescenza e fino al momento della germinazione. Le orchidee producono invece migliaia di minuscoli semi, leggeri e facilmente disperdibili dal vento in ampie porzioni di territorio. Non avendo un bagaglio sufficiente di sostanze nutrienti, devono ricevere un aiuto dall’ambiente e in particolare da alcune specie di funghi, che forniscono l’energia iniziale per la germinazione. Quando questa avviene e la pianta inizia a svilupparsi, il fungo riceve la propria ricompensa in termini di sostanze nutrienti con cui crescere e riprodursi.

In alcune specie questa simbiosi dura per tutta la vita della pianta, con alcuni tipi di orchidee che affidano buona parte del lavoro al loro fungo di riferimento, riducendo al minimo le proprie attività metaboliche. È un sistema che non rende naturalmente possibile la germinazione di tutti i semi prodotti da un’orchidea, ma è una buona garanzia sul fatto che sulla quantità alcuni portino a termine la loro missione. È necessario che nell’ambiente ci siano i funghi adatti per innescare la simbiosi e questo spiega perché ci sono specie di orchidee tipiche di determinati ecosistemi.

Circa il 70 per cento delle orchidee ha sviluppato inoltre la capacità di crescere non ancorandosi al suolo, ma ai rami e ai tronchi degli alberi (epifitismo). Sfruttano le altre piante come punti di appoggio, ma non utilizzano i loro nutrienti come fanno per esempio i funghi. Le loro radici aeree hanno un rivestimento di cellule ormai morte che proteggono le parti più intime, mentre le punte sono esposte all’ambiente circostante e sono importanti per la raccolta di acqua, attraverso l’umidità dell’aria. In Europa le orchidee sono quasi sempre terricole, con radici e bulbi affondati nel terreno, ma anche in questo caso con una grande varietà nella loro forma a seconda delle specie.

Tutte queste caratteristiche aiutano a farsi un’idea della grande complessità con cui si devono confrontare i gruppi di ricerca desiderosi di risolvere i misteri delle orchidee. Nel 2003, per esempio, uno studio provò a trovare qualche risposta in Ecuador, che ospita oltre 3.700 specie conosciute di orchidee. Dall’analisi era emerso che l’alto numero di semi prodotti da ogni orchidea e le caratteristiche dell’ambiente andino hanno favorito una rapida diffusione di queste piante, con un adattamento marcato nel corso di varie generazioni.

Nel 2016 una ricerca a più ampio spettro provò a ricostruire il complesso albero evolutivo delle orchidee, utilizzando la genetica e le analisi dei fossili. Lo studio dice che le orchidee ebbero origine in un periodo compreso tra 120 e 102 milioni di anni fa, probabilmente in quella che oggi chiamiamo Australia. All’epoca i continenti erano diversi dagli attuali, e attraverso i loro semi le orchidee si espansero via via verso i tropici e in generale nell’attuale Sudest asiatico, dove si può osservare la maggiore varietà di specie finora catalogate.

C’è però uno studio diffuso a settembre, per ora preliminare e non ancora sottoposto ai processi di verifica e controllo (“peer review”), che mette in dubbio la ricostruzione finora più condivisa. La ricerca si è basata sull’analisi del materiale genetico di quasi duemila specie di orchidee e ha ipotizzato che il loro antenato comune fosse nel Cretacico superiore (tra 100 e 65 milioni di anni fa) in una parte di ciò che era rimasto della Laurasia, la più settentrionale delle due grandi masse terrestri che formavano la Pangea. Le numerose specie di orchidee iniziarono a proliferare molto tempo dopo, circa cinque milioni di anni fa, portando poi alla distribuzione che osserviamo oggi con la forte presenza di queste piante in alcune aree.

Il nuovo studio ha fatto discutere e aggiunge spunti importanti per ricostruire l’evoluzione delle orchidee, ma non è stato trovato molto convincente rispetto alla precedente ipotesi. Capire dove e quando tutto abbia avuto origine per queste piante è comunque importante per ricostruire le loro molteplici e variegate evoluzioni. Lo è non soltanto per arricchire le conoscenze su una famiglia di angiosperme così diffusa, ma anche a fini di conservazione. Il riscaldamento globale sta infatti modificando numerosi ecosistemi ed è uno fattori nell’impoverimento della biodiversità, cioè della varietà di specie che popolano un certo ambiente. La grande diversità potrebbe non essere più un tratto peculiare delle orchidee, con una conseguente perdita di numerose specie e l’impossibilità di studiare le loro origini.

Nel suo trattato sulle orchidee, Charles Darwin raccontò di essere rimasto colpito dall’orchidea cometa (Angraecum sesquipedale) nativa del Madagascar, perché ha un prolungamento del calice molto profondo in cui si accumula il nettare. Si chiese come potesse raggiungerlo un normale insetto impollinatore e ipotizzò che potesse esistere una farfalla o una falena con una spirotromba (il piccolo tubo con cui si nutrono) sufficientemente lunga per raggiungere il fondo della cavità. La sua ipotesi fu commentata con un certo distacco dagli entomologi dell’epoca, che si dovettero però ricredere quando fu scoperta una falena (Xanthopan morganii) con una spirotromba decisamente lunga e che faceva da insetto impollinatore di quella specie di orchidea. È per questo motivo che informalmente oggi viene chiamata “orchidea di Darwin”.