I colori dell'autunno, o del perché le foglie diventano rosse



L'Autunno è una stagione meravigliosa: si possono mangiare le castagne leggendo un bel libro accanto al fuoco mentre si sorseggia vino rosso, la notte di Halloween è piena di bambini in maschera e dolciumi, inizia a fare freddo ma non così tanto da scoraggiare una passeggiata nel parco ad ammirare i colori delle foglie.
Già, le foglie in autunno sono uno spettacolo magnifico. Ma vi siete mai chiesti perché da verdi, in estate, diventano rosse e gialle in questo periodo dell'anno, appena prima di cadere?
In realtà la domanda ha una risposta piuttosto semplice e può ricondursi fondamentalmente alla presenza o meno di una molecola fondamentale e che tutti almeno una volta nella vita hanno sentito nominare: la clorofilla.


La clorofilla e le sfumature del verde


Isolata per la prima volta nel 1817 dal chimico francese  Joseph Bienaimé Caventou, è un pigmento verde (ma in realtà a seconda dei vari tipi di clorofilla presenti in natura può essere anche giallastro) che si trova all'interno di specifiche cellule, i cloroplasti, in cui avviene la fotosintesi. 
Il processo fotosintetico è molto complesso ma può essere riassunto in due fasi principali: 
  • la fase luminosa in cui la pianta trasforma l'energia fornita dalla luce solare in energia chimica; in questo processo intervengono due diversi tipi di clorofilla (principalmente la clorofilla a e la b) ma anche altre molecole come i carotenoidi.
  • la fase oscura (che nonostante il nome avviene in contemporanea a quella luminosa e vi partecipano anche enzimi attivati proprio dalla luce) in cui l'anidride carbonica presente nell'aria viene immagazzinata dalla pianta e si produce ossigeno.
La clorofilla, quindi, è di grandissima importanza per le piante perché è grazie ad essa se riescono a respirare, a crescere, in sostanza a vivere. Se si guarda la struttura di questa molecola si può notare che è incredibilmente simile a un'altra molecola fondamentale alla vita, cioè l'emoglobina, responsabile della respirazione di tutti gli animali, compreso l'uomo.

Proprio come il gruppo eme dell'emoglobina, la clorofilla è formata da un anello (chiamato clorina) al cui centro vi è un atomo di Magnesio (invece del Ferro del gruppo eme). A questo anello vi sono poi legati diversi gruppi di atomi (gruppi funzionali) a seconda di quale tipo di clorofilla si prende in considerazione.
L'anello è particolarmente importante perché è proprio grazie alla sua struttura se la clorofilla può svolgere un ruolo così importante nella vita delle piante ed è anche grazie a esso se la vediamo di quel bel colore verde.
La presenza di una struttura così complessa e ricca di elettroni, infatti, fa sì che possa assorbire molta energia da convogliare poi in una specie di processo di produzione in cui si ottiene alla fine energia chimica per la pianta, inoltre permette che l'unica energia che non viene assorbita sia quella corrispondente al colore verde dello spettro solare.
Durante la primavera e l'estate, le piante producono una grandissima quantità di clorofilla, tale da nascondere con il suo colore qualsiasi altro, ed è per questo che gli alberi ci appaiono così nei mesi estivi.

Dal rosso al giallo: i carotenoidi

Non c'è solo la clorofilla a far respirare alberi e arbusti, ci sono anche loro: i carotenoidi! Questa importantissima classe di molecole non solo partecipa alla catena di trasporto dell'energia, ma fungono anche da protezione per il centro di reazione.
Sono molecole molto varie e ce ne sono veramente tantissime (circa 600!), ma sicuramente tutti almeno una volta nella vita hanno sentito parlare del famoso Beta-Carotene.
La lunga catena di atomi di carbonio caratteristica di questa classe di composti è anche responsabile della colorazione che può spaziare dal giallo pallido al rosso acceso: gli elettroni, infatti, possono percorrere questa catena più o meno liberamente a seconda del numero e della vicinanza dei legami doppi che la compongono. Questo fa sì che la luce solare riflessa da queste molecole sia quella specifica che va dal giallo al rosso, a seconda della lunghezza della catena
Durante l'autunno, l'aumento delle ore notturne provoca la diminuzione della produzione di clorofilla nelle piante, fino a diventare quasi nulla. 
Liberi dal loro concorrente verde, i carotenoidi sono ora i protagonisti e colorano le foglie di tutti quei magnifici colori dal rossiccio al giallo all'arancione che si possono ammirare in un parco a novembre.
Naturalmente la non presenza di clorofilla e quindi l'assenza di attività fotosintetica, porta anche alla morte delle foglie che, di conseguenza, si seccano e cadono.

Rosso e viola: le antocianine

Un'ultima classe di pigmenti responsabile del colore delle foglie autunnali è quella degli antociani, o antocianine.
Queste molecole non partecipano alla fotosintesi, ma svolgono un ruolo protettivo in moltissime piante, assorbendo i raggi ultravioletti dannosi. Il loro colore può variare dal rosso acceso al viola al blu e dipende sia dalla struttura che dal pH del mezzo in cui si trovano o ancora dalla presenza di alcuni metalli con cui le antocianine si legano per formare dei complessi.
Non sono presenti in tutti i tipi di piante, ma sono responsabili dei colori rossi e blu di molte bacche come i ribes, le fragole o le ciliegie e in molte di quelle piante le cui foglie cadono in autunno


Quando la clorofilla non c'è...

Che siano gialle o rosse, su un grande albero o cadute sul sentiero, quando la clorofilla non diminuisce è il momento di tutte quelle altre molecole, spesso dimenticate e poco conosciute, ma ugualmente importanti, di diventare protagoniste e regalarci tutti i colori dell'autunno!





Per approfondire:

  • http://www.treccani.it/enciclopedia/fotosintesi-clorofilliana/
  • Color Chemistry_ Syntheses, Properties, and Applications of Organic Dyes and Pigments - Heinrich Zollinger 

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