La fotosintesi CAM potrebbe aver conferito un vantaggio durante l’estinzione di massa Permiano–Triassico

Quando il mondo rischiò di morire

La più grande estinzione di massa nella storia della Terra, 252 milioni di anni fa, cancellò quasi tutta la vita sul pianeta. Eppure alcune piante piccole e dimesse non solo sopravvissero, ma presero rapidamente il sopravvento nei paesaggi devastati. Questo studio si interroga su come queste modeste licofite, parenti lontane delle attuali Isoetes, riuscirono a resistere al calore rovente e ai climi instabili che seguirono la catastrofe — e su cosa possano insegnarci i loro stratagemmi sulla vita in un mondo che si riscalda.

Piccole piante in un mondo nuovo e ostile

Prima della crisi, le pianure terrestri erano coperte da foreste dense di alberi alti. Le eruzioni vulcaniche delle Trappe Siberiane provocarono un estremo riscaldamento globale, scompigliarono gli oceani e causarono la perdita della maggior parte delle specie animali. Sulla terraferma le foreste familiari scomparvero e furono rimpiazzate da comunità rade dominate da piccole licofite erbacee. Queste “piante da disastro” si diffusero dai tropici ad alte latitudini, specialmente nell’area che oggi corrisponde alla Cina meridionale, sollevando il mistero di come piante dall’aspetto così fragile potessero prosperare quando le condizioni erano troppo calde per il funzionamento della maggior parte delle colture moderne.

Leggere forma e parentele nei fossili

I ricercatori hanno raccolto un ampio insieme di 485 “sporofilli” fossili, le foglie portatrici di spore delle licofite, provenienti da rocce dal tardo Permiano al medio Triassico e le hanno confrontate con parenti moderni. Valutando 127 caratteristiche morfologiche semplici — come il contorno fogliare, l’organizzazione delle venature e la forma delle casse sporifere — hanno usato strumenti statistici per mappare come le specie fossili si raggruppano in uno “spazio delle forme”. Questa analisi ha chiarito nomi fossili confusi e ha mostrato che i pionieri dell’inizio del Triassico appartengono a un genere chiamato Tomiostrobus, strettamente imparentato con le odierne Isoetes, mentre le forme del Triassico successivo si raggruppano in un altro genere denominato Lepacyclotes. La forte somiglianza nelle strutture riproduttive suggerisce un legame evolutivo stretto tra le piante triassiche e le odierne quillwort flessibili.

Indizi nascosti nel carbonio antico

Per indagare come queste piante si mantenevano, il gruppo ha misurato il rapporto degli isotopi del carbonio nel materiale vegetale fossile e nei sedimenti circostanti. Diversi stili fotosintetici lasciano impronte isotopiche distintive. In rocce provenienti dalle pianure costiere tropicali della Cina meridionale, le piante non licofite mostrano ampi spostamenti negativi nei valori del carbonio coerenti con la perturbazione globale del ciclo del carbonio. Le licofite, al contrario, rimangono relativamente arricchite in carbonio pesante rispetto ai vicini, anche mentre la CO2 atmosferica saliva. I loro valori si avvicinano a quelli dei sedimenti circostanti, suggerendo una mescolanza di fonti di carbonio e un modo insolito di concentrare il carbonio nei tessuti.

Sopravvivere al super-effetto serra

Il team ha quindi impiegato un modello climatico del sistema Terra per ricostruire le temperature superficiali terrestri prima, durante e dopo l’estinzione. Combinando queste mappe con i punti di ritrovamento fossili, molte licofite risultavano occupare regioni in cui le temperature massime giornaliere della terra probabilmente superavano i 45–60 gradi Celsius, più calde di quanto la maggior parte delle piante C3 moderne possa tollerare. Le Isoetes attuali, però, possono attivare uno stile fotosintetico chiamato CAM, che consente loro di assorbire carbonio principalmente di notte, immagazzinarlo come acidi organici e usarlo per la fotosintesi di giorno mantenendo gli stomi chiusi. Molte attingono anche carbonio direttamente dall’acqua e dai sedimenti attraverso le radici.

Lavoro notturno che salvò il giorno

Mettendo insieme i confronti morfologici, le prove isotopiche e la modellizzazione climatica, gli autori sostengono che le licofite dell’inizio del Triassico probabilmente usarono un’assimilazione di carbonio notturna in stile CAM, analogamente alle attuali Isoetes. Questo avrebbe permesso loro di conservare acqua, ridurre lo stress termico e sopravvivere nelle pianure costiere calde e soggette a siccità dove altre piante fallivano. Un mondo dominato da tali piante basse e a crescita lenta avrebbe sepolto meno carbonio nei suoli, contribuendo potenzialmente a mantenere il pianeta in uno stato di greenhouse prolungato. Eppure questi stessi pionieri robusti stabilizzarono i paesaggi danneggiati e mantennero una sottile copertura verde che favorì la ripresa della vita. In breve, una strategia fotosintetica silenziosa e notturna potrebbe essere stata una delle chiavi che impedirono il completo collasso degli ecosistemi terrestri della Terra.

Citazione: Xu, Z., Hilton, J., Yu, J. et al. CAM photosynthesis may have conferred an advantage during the Permian–Triassic mass extinction event. Nat Ecol Evol 10, 997–1010 (2026). https://doi.org/10.1038/s41559-026-03026-0

Parole chiave: estinzione Permiano Triassico, fotosintesi CAM, fossili di licofite, riscaldamento paleoclimatico, strategie di sopravvivenza delle piante