L’Etilene:  una molecola multitasking!

L'etilene è un idrocarburo, precisamente un alchene, e la sua molecola consiste di due atomi di carbonio ibridati sp2.

Si presenta come un  gas incolore, infiammabile e dall’odore dolciastro. È di grande valore economico per l'uomo, con un mercato globale valutato intorno ai 175,9 miliardi di dollari USA (2021) e per cui si prevede un mercato di 239,7 miliardi entro il 2028.

L’etilene rappresenta il “building block” di numerosi composti organici e di materie plastiche, tra cui il famoso Polietilene, un polimero costituito principalmente da unità di etilene che si ripetono in una lunga catena. La diffusione di questo polimero, in particolare del polietilene ad alta densità (HDPE) è stato reso possibile dai catalizzatori di Ziegler-Natta, per cui Giulio Natta e Karl Ziegler furono insigniti del Premio Nobel per la Chimica nel 1963. Natta rimane l'ultimo chimico italiano ad aver ricevuto tale prestigioso premio.

Nel XIX secolo, l’etilene fu anche utilizzato, insieme ad altri composti, per illuminare le strade come combustibile nei lampioni a gas. Questo diede modo di intuire, nel 1901, che ci fosse un legame tra etilene e piante, quando si arrivò a constatare che gli alberi che crescevano in prossimità dei lampioni erano soggetti ad una defogliazione più veloce. 

Nello stesso anno, un dottorando russo, Dimitri N. Nelljubow, scoprì che l'etilene è responsabile di quella che poi venne chiamata risposta tripla, che si manifesta sulle piante gassate con esso: osservò che pianticelle di pisello cresciute al buio in laboratorio mostravano un allungamento ridotto del fusto, un aumento dell'accrescimento laterale, e un accrescimento orizzontale anormale. 

Ma che funzione ha l’etilene? Perché le piante lo producono? Se per l’uomo l’etilene ha un effetto narcotico (tanto da essere stato usato fino al 1940 come anestetico), per le piante ha la funzione di ormone! 

L’etilene, infatti, regola numerosi processi fisiologici tra cui il processo di abscissione fogliare, ossia la caduta delle foglie, di senescenza di fiori e foglie e della maturazione dei frutti. 

Sicuramente avrete sentito parlare del trucco di mettere una banana o una mela matura vicino ad un avocado acerbo (meglio ancora  se in un sacchetto chiuso) per favorirne la maturazione. Questo perché le banane, le mele e gli avocado sono classificati come frutti climaterici, ossia  frutti che continuano a maturare anche dopo la separazione dalla pianta. La sintesi di etilene precede ed è responsabile dei processi di maturazione dei frutti. Di conseguenza, una mela già matura produce una grande quantità di etilene, che andrà a stimolare la maturazione dell’avocado acerbo. 

È un esempio affascinante di come la chimica naturale influenzi i processi biologici quotidiani!
Curioso, no? 

Per chi vuole approfondire:

Brumos J, Gene regulation in climacteric fruit ripening, Current Opinion in Plant Biology (2021), 63: 102042. [link]  

Asami T, Nakagawa Y, Preface to the Special Issue: Brief review of plant hormones and their utilization in agriculture, Journal of Pesticide Science (2018), 43: 154. [link]  

Lamichhane P, Pourali N, et al., Critical review: ‘Green’ ethylene production through emerging technologies, with a focus on plasma catalysis, Renewable and Sustainable Energy Reviews (2024), 189: 114044 [link]  

Bakshi A, Shemansky J M, et al., History of Research on the Plant Hormone Ethylene, Journal of Plant Growth Regulation (2015), 34: 809–827 [link]  

Natta G., Macromolecular Chemistry: From the Stereospecific Polymerization to the Asymmetric Autocatalytic Synthesis of Macromolecules, Science (1965), 3655: 261-272 [link]