Gli spinaci e la fotosintesi che dà forza agli occhi

Per millenni, la linea evolutiva che separa il regno vegetale da quello animale è rimasta tracciata sulla pietra: da una parte le piante, creature fotosintetiche, capaci di intrappolare i fotoni del sole per fabbricare la vita e dall’altra noi animali, esseri in perenne movimento che quella luce possono solo consumarla con gli occhi. Oggi, quella linea di confine è svanita nei laboratori della National University of Singapore. Un team di scienziati ha compiuto un furto evolutivo senza precedenti decretando la svolta storica in cui la luce cessa di essere semplicemente l’immagine che guardiamo e diventa la cura che guarisce.

Nel dettaglio sono stati isolati tilacoidi dello spinacio, l’hardware quantico delle piante, e sono stati trapiantati nell’occhio di mammiferi. Il risultato è una metamorfosi invisibile. Ci sono stati prestati, letteralmente, i superpoteri metabolici delle foglie per salvare la vista dalla cecità. Per capire la portata di questa rivoluzione bioingegneristica, dobbiamo scendere nelle micro-caverne della cornea. Quando l’occhio umano è colpito da patologie infiammatorie croniche o da gravi forme di occhio secco, si scatena una tempesta molecolare chiamata stress ossidativo.

Le cellule della cornea, private del loro equilibrio, si trasformano in una fabbrica di radicali liberi, prodotti chimici altamente reattive che aggrediscono le membrane cellulari come acido su una tela. Nel disperato tentativo di difendersi, le cellule esauriscono le loro riserve energetiche più preziose quali ATP, la valuta energetica cellulare, e il NADPH, che potremmo considerare come il nostro primario scudo antiossidante.

Senza più energia, la cellula spegne i motori, smette di ripararsi e muore dando il via a un’eclissi metabolica che porta, passo dopo passo, verso la perdita della trasparenza oculare e la cecità. I farmaci tradizionali cercano di spegnere l’incendio dall’esterno, spesso con scarsi risultati e lunghi tempi di attesa.

La tecnologia LEAF

La svolta degli scienziati guidati dal Professor David Leong Tai Wei è stata guardare il problema con gli occhi di una pianta. Se una cellula animale sta morendo perché non ha l’energia per contrastare il buio chimico, perché non regalarle il motore biologico più efficiente del pianeta?

I ricercatori hanno isolato i tilacoidi dai cloroplasti dello spinacio, minuscole sacche membranose somiglianti a monete d’oro verde spesse appena pochi nanometri in cui è custodito il segreto della fotosintesi. Gli scienziati hanno spogliato i tilacoidi dei macchinari superflui, come quelli che consumano energia per produrre zuccheri, mantenendo intatta solo la “fonderia quantica”, ribattezzata sistema LEAF (Light-reaction Enriched Thylakoid NADPH-Foundry).

Incapsulati in microscopiche sfere biologiche, questi frammenti di spinacio vengono somministrati attraverso un semplice collirio. Le cellule umane della cornea riconoscono così queste nanostrutture vegetali le  accolgono  spontaneamente al proprio interno.

Come funziona il prestito evolutivo

Quando il paziente apre gli occhi e la luce, sia essa del giorno o di una lampada, attraversa la cornea i fotoni colpiscono i cloroplasti vegetali innestati nelle cellule animali, attivando i fotosistemi dello spinacio. A questo punto la luce strappa elettroni alle molecole d’acqua vegetali e questa corrente quantistica sotterranea viaggia dentro la cellula umana, agganciandosi al NADP+ dell’ospite per convertirlo in NADPH fresco.

Contemporaneamente, il flusso protonico aziona una minuscola turbina molecolare che ricomincia a stampare ATP a ritmi serrati.

Il surplus di NADPH viene letteralmente “riversato” nel film lacrimale, attivando gli enzimi protettivi dell’occhio. La luce, lo stesso elemento che prima penetrava l’occhio solo per mostrare il mondo, ora si trasforma in una dinamo che ripara i tessuti dall’interno risvegliando le cellule della cornea dal loro torpore. 

I numeri di una simbiosi rivoluzionaria

I dati emersi dalle sperimentazioni, pubblicati sulla rivista Cell¹, sono molto promettenti: la concentrazione di perossido d’idrogeno e radicali liberi nella cornea è crollata di oltre il 95%, i livelli di NADPH protettivo nei tessuti oculari sono aumentati di 20 volte e le ferite e ulcere corneali, che normalmente impiegano settimane per rimarginarsi, si sono chiuse quasi completamente in appena 5 giorni. 

L’aspetto più straordinario è che la quantità di clorofilla impiegata è talmente infinitesimale che due mesi di test rigorosi hanno confermato l’assenza di rigetti o alterazioni nella visione dei colori.

Abbiamo sempre pensato alla fotosintesi come a un prodigio biologico confinato nei boschi e nei campi ma oggi quel codice primordiale potrebbe essere tradotto e compreso dalle nostre stesse cellule. 

Questa può essere l’era in cui l’uomo, l’animale che nella sua storia evolutiva ha imparato a coltivare la terra, inizierà a coltivare la luce.