ASSIMILAZIONE
ASSIMILAZIONE (fr. assimilation; sp. asimilación; ted. Assimilation; ingl. assimilation)
In botanica, il significato di tale parola suole essere impropriamente limitato al processo di combinazione del carbonio con gli elementi dell'acqua con formazione d'idrati di carbonio; ma questa sintesi rappresenta soltanto l'assimilazione di tre elementi indispensabili per la vita delle piante e di tutti gli esseri viventi, mentre numerosi altri elementi sono assimilati dalle piante e sono indispensabili per la loro esistenza.
Gli elementi indispensabili sono i dieci seguenti: carbonio (C), idrogeno (H), ossigeno (O), azoto (N), zolfo (S), fosforo (P), potassio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), ferro (Fe). Costantemente nelle ceneri si trovano pure il sodio (Na), il silicio (Si) e il cloro (Cl); ma questi ultimi non sono indispensabili.
Composti nutritivi. - Le piante però non sono in grado di utilizzare, salvo rare eccezioni, i singoli elementi per sé stessi; alla pianta sono necessarî determinati composti, in cui entrano i suddetti elementi.
L'esperienza ha dimostrato che una soluzione nutritiva atta ad assicurare l'accrescimento normale della pianta può essere così composta: acqua distillata gr. 1000; nitrato di potassio gr.1; solfato di magnesio gr. 0,50; solfato di calcio gr. 0,50; fosfato di calcio gr. 0,50; solfato di ferro, piccole tracce.
Per osmosi i sali minerali sciolti in acqua penetrano nell'interno delle piante per mezzo delle radici, o anche, come nelle piante acquatiche, attraverso la superficie di tutto il corpo vegetativo. Si tratta di fatti di ordine fisico, e perciò si spiega come il potere, detto selettivo, non valga sempre a impedire l'ingresso nella pianta di sostanze inutili o nocive per essa.
La pianta può rendere assimilabili anche i composti solidi del terreno e sfruttare le rocce intaccandole con acido carbonico emesso dalle proprie radici e anche, pare, con l'emissione di acidi più energici.
I composti organici sciolti possono essere assorbiti dai vegetali, anzi alcuni di essi sono facilmente assimilati, p. es., dai funghi, ma ciò non avviene in generale per le piante verdi.
Oltre l'acqua e i sali nutritivi del terreno, i vegetali assimilano alcuni gas dell'atmosfera, cioè l'ossigeno, il biossido di carbonio e l'azoto atmosferico. Quest'ultimo è assimilato specialmente da alcuni vegetali inferiori. L'assorbimento di questi gas è possibile in quanto essi sono solubili nell'acqua che imbeve la membrana o il protoplasma; i gas disciolti si comportano come i sali nutritivi disciolti nell'acqua, cioè attraversano le piante da cellula a cellula per osmosi.,
Assimilazione dell'ossigeno. - L'ossigeno è indispensabile alla vita degli esseri e l'ossigeno atmosferico è necessario per la vita della massima parte delle piante. I vegetali in generale sono aerobî, cioè necessitano di ossigeno atmosferico; però vi sono vegetali inferiori, come batteri, ifomiceti ed alghe, i quali possono tenere anche senza l'ossigeno dell'aria, e sono detti anaerobî facoltativi; altri non usufruiscono affatto dell'ossigeno atmosferico, che per alcuni di essi agisce come veleno; sono questi gli anaerobî (v.) puri od obbligati. Gli anaerobî tolgono l'ossigeno dai composti ossigenati delle sostanze o tessuti sui quali vivono e che scompongono.
L'assimilazione dell'ossigeno dà origine a ossidazione di sostanza organica con sviluppo di biossido di carbonio e di acqua, fenomeno che si chiama respirazione e che è comune a tutti gli esseri viventi.
Assimilazione del carbonio. - Le piante prendono il carbonio per la massima parte dall'aria atmosferica sotto forma di biossido di carbonio, il quale è contenuto nell'atmosfera in piccolissima quantità (in ogni 10 metri cubi d'aria sono contenuti solo tre o quattro litri di biossido di carbonio, pari a circa 2 gr. di carbonio), mentre il peso di un albero secco è costituito per poco meno della metà da carbonio. Le piante devono quindi assorbire masse enormi di aria atmosferica per assimilare la piccola quantità di biossido di carbonio che contiene.
Questo fenomeno importantissimo si chiama assimilazione del carbonio, o fotosintesi clorofilliana, e con esso s'inizia il processo di trasformazione delle sostanze inorganiche con contemporanea emissione di ossigeno; perché ciò avvenga è necessaria, oltre al biossido di carbonio, la presenza di clorofilla, di luce, d'acqua e un certo grado di temperatura.
La clorofilla non interviene direttamente in questo fenomeno; la sua azione probabilmente è quella di convertire in energia chimica l'energia luminosa assorbita dai cloroplasti.
La luce è un coefficiente necessario, tanto che le foglie, che sono la sede principale di tale assimilazione, hanno superficie estesa e forma per lo più appiattita per assorbire molta luce; hanno anche uno spessore relativamente piccolo per compier bene la loro funzione; l'esperienza dimostra infatti che la luce, dopo aver attraversato densi strati cellulari, non è più attiva per l'assimilazione del carbonio. La luce che meglio favorisce tale fenomeno è la luce rossa, l'aranciata e la gialla; oltre la luce solare servono per la fotosintesi clorofilliana anche luci artificiali, come quella del gas illuminante, la luce elettrica, ecc.
L'acqua è necessaria, affinché i suoi elementi, idrogeno e ossigeno, si combinino con gli elementi del biossido di carbonio, e si formino così i primi prodotti della sintesi; ed essa si trova costantemente nel protoplasma della cellula vivente.
La temperatura necessaria è variabile, ma esistono un limite superiore (+ 45°) ed uno inferiore (− 5°), oltre i quali l'assimilazione del carbonio non avviene.
Il processo di assimilazione del carbonio nella cellula vegetale si compie in modo che con i fattori suddetti si formano idrati di carbonio e sviluppo di ossigeno.
Il volume di ossigeno emesso è uguale a quello del biossido di carbonio assorbito:
L'ipotesi più accreditata sul meccanismo di tale assimilazione è rappresentata dallo schema seguente:
L'aldeide formica (CH2O) sarebbe quindi il primo prodotto della sintesi. Tale sostanza, polimerizzandosi, formerebbe glucosio, e questo si trasformerebbe in amido secondo lo schema:
L'emissione d'ossigeno dalle parti verdi illuminate delle piante è facilmente dimostrabile, e tale sviluppo d'ossigeno dipende direttamente dall'intensità luminosa, cessando del tutto se si mette la pianta al buio.
L'aldeide formica si trova nelle piante verdi esposte alla luce, manca in quelle tenute all'oscuro o prive di clorofilla, come nei funghi o in altre piante confinate in ambiente privo di CO2. Siccome questa sostanza, appena formatasi, si polimerizza, essa si può constatare solo in tenuissime quantità. Anche la presenza del primo prodotto della sua polimerizzazione, cioè il glucosio e gli zuccheri dello stesso gruppo (esosi), è effimera, poiché, appena formatosi, il glucosio si trasforma in amido, che, presentandosi sotto forma di granuli caratteristici, è quello che più facilmente si può constatare nei tessuti vegetali, sia con l'esame diretto al microscopio, sia trattando i tessuti con soluzioni iodiche, le quali hanno la proprietà di colorare in violetto scuro l'amido.
Se si tengono le piante per un certo tempo all'oscuro, l'amido scompare dalle foglie; esso si scompone per opera di un enzima, detto amilasi, e si trasforma di nuovo in glucosio, sostanza che, essendo solubile nel succo cellulare, può emigrare da una cellula all'altra e accumularsi dove la pianta ne ha più bisogno.
Il glucosio, accumulandosi specialmente nei semi, tuberi, bulbi, torna per un processo inverso a trasformarsi in amido, costituendo la riserva nutritiva principale della pianta; per esempio, nei tuberi di patata, l'amido rappresenta il 25% e nei semi del frumento il 75% della sostanza secca.
È stato dimostrato che, in condizioni favorevoli, un metro quadrato di superficie fogliare può produrre in un'ora da 0,5 a 1 gr. di sostanza organica secca, e la quantità di tale sostanza prodotta dai vegetali sul nostro globo viene calcolata ad almeno 35 bilioni di chilogrammi. Vi sono eccezionalmente alcuni vegetali inferiori, e precisamente dei batterî, i quali, pur non avendo clorofilla, anche nell'oscurità sono capaci di formare sostanza organica usufruendo di soluzioni di sali minerali; ma attualmente soltanto una minima parte della materia organica della nostra terra deve la sua origine ai batterî.
Quasi tutta la sostanza organica è invece prodotta unicamente dalle piante verdi; tutti gli altri esseri (con la sola eccezione suddetta) vivono direttamente, o indirettamente a spese delle piante verdi.
I grassi vegetali (gliceridi) derivano dagl'idrati di carbonio, ma non si conosce ancora il processo di questa trasformazione. Essi abbondano in molti semi maturi al posto degl'idrati di carbonio, che sono scomparsi, e costituiscono il miglior modo d' utilizzazione dello spazio dei serbatoi nutritivi, poiché, a parità di volume, possiedono una riserva di energia superiore a quella degli altri materiali.
Assimilazione dell'azoto. - Formatisi i primi composti ternarî organici, sopraggiungono gli altri elementi assorbiti dal terreno, con i quali avvengono successive importantissime sintesi che danno luogo alla formazione di corpi complessi in cui l'azoto è il principale elemento dopo il carbonio; essi sono soprattutto albumine, sostanze che, oltre al carbonio e all'ossigeno, contengono l'azoto in quantità del 15-19°, zolfo e talvolta anche fosforo. Non si hanno cognizioni sicure circa il meccanismo di tali sintesi.
L'azoto si trova anche nelle lecitine, corpi che non mancano mai nel protoplasma vegetale e che derivano dai grassi, nelle basi organiche vegetali (alcaloidi), nei composti detti ammidici (es., asparagina, glutammina, ecc.), nella clorofilla, negli enzimi.
Ma l'azoto libero, pur costituendo i quattro quinti del volume dell'atmosfera, è poco utilizzato, perché le piante assimilano soprattutto l'azoto dei nitrati e dei sali ammoniacali solubili nell'acqua, i quali sono assorbiti dalle radici.
La tipica pianta verde dimostra di assimilare l'azoto dei nitrati assai bene e anche meglio di quello dei sali ammoniacali; alcune piante poi assimilano direttamente l'azoto dalle sostanze organiche.
Vi sono però certi batterî e microrganismi affini (Bacillus Pasteurianus, Azotobacter chroococcum, ecc.) che vivono nel terreno e nelle acque e assimilano direttamente l'azoto libero atmosferico, producendo composti azotati, arricchendo il terreno di sostanza azotata con grande vantaggio per l'agricoltura.
Oltre a questi esseri, che vivono liberi, ve ne sono altri i quali, pur avendo tale attività fissatrice per l'azoto libero atmosferico, vivono sopra organi di piante superiori. Il Bacillus radicicola, per esempio, vive sulle radici delle leguminose, determinandovi i tubercoli radicali; in tal caso si costituisce una vera simbiosi, per cui, mentre il Bacillus radicicola usufruisce degl'idrati di carbonio (amido, glucosio, ecc.) assimilati dai cloroplasti della leguminosa, questa utilizza l'azoto combinato che i bacilli producono con l'azoto atmosferico. Questa fissazione di azoto ha una grande importanza per l'agricoltura: molte leguminose (trifoglio, erba medica, fava, lupinella, ecc.), che sono coltivate per foraggio, si rendono utili arricchendo d'azoto i terreni già sfruttati dalla precedente coltivazione di cereali. Si calcola, per es., che i lupini possano così indurre nel terreno, sino a 200 kg. d'azoto per ettaro.
Oltre alle leguminose, anche altre famiglie di piante presentano alcune specie con tubercoli radicali dovuti a batterî fissatori di azoto. Inoltre in alcune fanerogame prive di clorofilla e nella maggioranza delle piante verdi, soprattutto in quelle che vivono nel terriccio dei boschi formato da detriti di vegetali (humus), è facile constatare, sulle loro radici, la presenza del micelio di alcuni funghi. Tale micelio talvolta si trova entro le cellule dei tessuti radicali, talvolta avvolge le radici esternamente con un fitto intreccio di fili; tale formazione fungina è detta micoriza, e, almeno in alcuni casi, essa rappresenta un'associazione tra funghi e piante superiori con vantaggio reciproco.
Vi sono poi le piante dette carnivore o insettivore (v.), che hanno la possibilità di assimilare azoto organico in modo del tutto speciale, molto simile a quello degli animali: esse sono fornite di dispositivi particolari atti a catturare o a trattenere piccoli animali. Queste piante posseggono la clorofilla e possono vivere senza l'alimento animale; ma l'aggiunta d'una certa quantità di sostanza animale favorisce il loro sviluppo.
Vi sono infine diverse piante fanerogame, che possiedono clorofilla e perciò sono autotrofe, per quanto riguarda il carbonio, ma che tuttavia sono parassite, perché si sviluppano normalmente solo quando il loro sistema radicale si attacca mediante austorî sopra organi di altre piante. Serva d'esempio il comune vischio, che introduce radici entro i rami di alberi diversi. Le sue foglie verdi servono a provvedere completamente al suo bisogno di carbonio, ma l'acqua e i sali, e quindi anche l'azoto, li prende dalla pianta ospite.
In fisiologia animale, col nome di assimilazione s'intendono propriamente quei processi sintetici che si svolgono nelle cellule e per i quali sostanza non vivente si trasforma in sostanza vivente. Le sostanze assorbite attraverso il tubo digerente, mediante i liquidi circolanti, giungono alle cellule che, ossidandole più o meno velocemente, secondo che la loro attività funzionale si svolge con maggiore o minore intensità, traggono da tali ossidazioni l'energia occorrente per la loro attività specifica. Ma la sostanza vivente che costituisce le cellule, in parte sia pure minima, si disintegra continuamente: per riparare alle perdite, la cellula sceglie fra le sostanze contenute nel liquido che la bagna, quelle atte a costituire materia simile a sé e mediante un processo sintetico si ricostituisce. Nell'accrescimento e nei processi di rigenerazione l'assimilazione si svolge, naturalmente, con maggiore intensita.
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Linguistica. - Adattamento parziale o totale di un suono a un altro. Può essere in contatto o a distanza, regressiva o progressiva. In contatto, ordinariamente limitata alle consonanti, è parziale (lat. strig-tus dà strictus), cioè limitata al grado dell'articolazione consonantica, o totale (lat. strictus, it. stretto), cioè estesa alle qualità dell'articolazione. L'assimilazione regressiva, cioè l'adattamento del suono precedente al seguente, è la più comune; essa è psicologicamente molto diversa da quella progressiva (lat. femina dà in francese femme), perché la prima è un fatto attivo, che favorisce un suono ben determinato e non ancora articolato, la seconda è un fatto passivo, che conserva un suono, qualunque esso sia, già pronunciato. A distanza, l'assimilazione si trova tanto fra vocali quanto fra consonanti: in latino hemo dà homo, in italiano da eguale si ha uguale; in latino penque dà quinque, in francese cercher, dà chercher.
Bibl.: M. Grammont, in Bull. Soc. ling. Paris, XXIV (1923), pp. 1-109.