L’agricoltura che verrà

Le zone attualmente coltivabili del nostro pianeta stanno vivendo grandi difficoltà e sfide a causa del cambiamento climatico e la situazione è destinata a peggiorare nel corso dei prossimi anni. Questo è lo scenario tracciato qualche giorno fa dagli esperti dell’IPCC. In quale direzione sta andando la ricerca in agricoltura per far fronte a questi scenari? Qual è il ruolo dell’ingegneria genetica? L’abbiamo chiesto a Chiara Tonelli, Presidente del comitato scientifico della Fondazione Umberto Veronesi e docente di Genetica all’Università degli Studi di Milano.
Federica Lavarini, 26 Agosto 2019
Micron
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giornalista scientifica

Gli ultimi dati sulla situazione del suolo coltivabile sul nostro pianeta ci arrivano da uno speciale report dell’Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC) uscito l’8 agosto scorso intitolato Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems.
“Le zone attualmente coltivabili del nostro pianeta stanno vivendo grandi difficoltà e sfide a causa del cambiamento climatico e la situazione è destinata a peggiorare nel corso dei prossimi anni”, scrivono gli esperti che hanno redatto il documento.  “L’impatto del cambiamento climatico – continua il report – potrà essere causa di desertificazione, impoverimento del suolo e insicurezza alimentare; i cambiamenti socio-economici esacerberanno tale situazione e, inoltre, questo scenario sarà ancor più complesso a causa di una sempre maggiore richiesta di acqua che non riuscirà ad essere soddisfatta”.
A questo proposito Chiara Tonelli, Presidente del comitato scientifico della Fondazione Umberto Veronesi e docente di Genetica all’Università degli Studi di Milano, afferma a micron: “Nell’agricoltura del futuro, il fattore idrico rivestirà un ruolo sempre più importante: l’acqua sarà una risorsa sempre più scarsa e, a fronte di una previsione, nel 2050, di una popolazione di dieci miliardi di persone, la scienza deve trovare delle alternative all’agricoltura attualmente praticata”.

In quale direzione sta andando la ricerca in agricoltura per far fronte a questi scenari? Qual è il ruolo dell’ingegneria genetica?
Oggi il settore della produzione agricola sta diventando sempre più un ambito di elevata specializzazione e precisione, un po’ come è per la medicina. L’obiettivo a cui dobbiamo tendere è quello di un’agricoltura sostenibile, ovvero con un basso impatto sull’ambiente, ma che, allo stesso tempo, sia più produttiva. Per far questo dobbiamo cercare di capire quali sono le strategie più efficaci. Il primo passo è rendere le piante più forti e resistenti agli stress ambientali come la salinità, la siccità, il caldo, il freddo e gli agenti patogeni. L’ingegneria genetica ci aiuta a capire ad esempio come rendere la pianta più tollerante alla scarsità d’acqua perché ci permette di agire su uno, o due, geni chiave. In questo senso, la ricerca di base è cruciale perché ci dà un quadro chiaro di quali sono i meccanismi molecolari e in quale punto specifico possiamo intervenire per migliorare la produttività e la resistenza della pianta.

Che cosa, nell’agricoltura di oggi, non è funzionale rispetto alle difficoltà che ha evidenziato?
Ci sono ancora troppe perdite dovute agli stress ambientali e noi non possiamo più permetterci di aumentare la superficie di suolo coltivabile. Quindi, dobbiamo avere un’agricoltura che persista sempre sulla medesima area e, allo stesso tempo, che sia in grado di aumentare la produttività. Nel concreto, se grazie all’ingegneria genetica noi ottenessimo delle piante che sono più resistenti, queste possono essere poi utilizzate su piccola e su larga scala perché non richiedono apparecchiature sofisticate.
L’uso della nuova tecnica Crisp-Cas9ci permette di individuare i punti precisi del DNA che devono essere mutati. È un processo completamente diverso dall’OGM. Nel concreto, noi acceleriamo un processo di mutagenesi che potrebbe certamente avvenire anche in modo spontaneo, ma con tempi lunghissimi.

Ci sono dei rischi?
Sull’uomo l’uso della tecnica Crisp-Cas9 pone problemi di tipo etico, sull’agricoltura secondo me no perché siamo in grado di mutare quei singoli geni della pianta e vedere i risultati per capire se quella mutazione sia utile o meno.

Ci può fare un esempio?
Stiamo facendo degli esperimenti in laboratorio sulla pianta di pomodoro. Il nostro target è un gene che, se silenziato, rende la pianta in grado di crescere anche in condizioni di scarsità d’acqua. Quindi, avremmo dei guadagni notevoli in termini di produzione utilizzando molta meno acqua

Possono esserci delle differenze a livello organolettico?
Il risultato è esattamente uguale a quello precedente, perché noi modifichiamo solo un gene. Non si modifica tutto il genoma ma solo l’attività di un gene e, quindi, il carattere regolato da quel gene. Se è una pianta resistente a condizioni di salinità significa che sarà una pianta più forte, che potrà essere coltivata anche in ambienti salini.

Oltre agli aspetti legati alla maggiore resistenza delle piante, nel futuro potremo avere degli alimenti con delle proprietà salutari più spiccate grazie all’ingegneria genetica?
Sì, la tecnica Crisper-Cas9 può essere utile anche per migliorare la qualità nutrizionale dei prodotti, per avere piante che possono produrre più vitamine, più sali minerali, più ferro e quindi utili all’alimentazione. Nel nostro laboratorio, lavoriamo soprattutto sui polifenoli, in particolare sugli antociani, che sono i pigmenti rossi che si trovano normalmente nella frutta, nella verdura, nei fiori: uva rossa, mirtilli, frutti di bosco, ciliegie, fragole, radicchio rosso ad esempio. Il nostro lavoro è partito da un mais boliviano, con il quale abbiamo fatto dei breedingnormali con le nostre qualità di mais – non si parla di OGM ma di incroci normali – e ottenuto un mais rosso, molto scuro che, nella parte esterna, nel pericarpo ed aleurone, contiene antociani, sostanze che hanno proprietà antiossidanti molto elevate, superiori quattro volte a quelle della vitamina C. Attraverso una serie di esperimenti in modelli animali, nei quali trattavamo diverse malattie, abbiamo visto che gli antociani sono capaci di diminuirne gli effetti di molte patologie perché diminuiscono l’infiammazione cronica che è sempre alla base di tutte le patologie: dal diabete ai tumori, dalle malattie cardiocircolatorie alle malattie neurologiche.

Come si spiega questa attività protettiva degli antociani?
Si tratta di molecole bioattive capaci di regolare l’attività dei nostri geni. Questo è molto importante perché attraverso l’alimentazione possiamo migliorare, oppure peggiorare, il nostro stato di salute. Non serve mangiarne in grandi quantità, bensì l’equivalente di cento grammi di mirtilli ogni giorno. Due sono le molecole, presenti nel mais rosso, che appartengono alla categoria degli antociani: cianidina al 90% e pelargonidina al 10%, che sono la stessa quantità si ha nelle arance rosse di Sicilia, le cosiddette “sanguinelle”.

Quali sono le conclusioni che avete tratto da questi studi?
Prima di tutto, che a seconda del tipo di stagione è importante mangiare alimenti che contengono antociani. Mangiare soprattutto frutta e verdura, cercando di variare, aiuta nel prevenire tutte le malattie croniche, o quanto meno ne diminuisce la probabilità.

Il mais rosso può essere utile anche nell’alimentazione umana?
Sì, abbiamo inoltre fatto degli incroci con il mais da polenta. Il risultato di tutti i nostri incroci è stato un mais con un contenuto di micotossine molto più basso rispetto al mais giallo perché gli antociani sono in grado di contrastarle. Quindi, oltre che per l’alimentazione umana il mais rosso potrebbe essere utile anche nell’allevamento di animali in quanto più salutistico rispetto al mais giallo. Ma bisogna che qualcuno lo produca e che ci si convinca che produrre il mais rosso invece che il mais giallo può avere molti vantaggi.

Nei vostri esperimenti in vivo, avete ottenuto dei risultati dall’utilizzo del mais rosso?
Abbiamo fatto in modelli animali degli esperimenti per le malattie cardiovascolari e si è visto che l’introduzione nella dieta di questi antociani, riduce, in caso di infarto, la zona infartuata e, quindi, possono aiutare a prevenire le malattie cardiovascolari. In esperimenti su modelli animali obesogenici abbiamo visto che, nonostante l’obesità, il livello di infiammazione cronica era più basso. Lo stesso effetto antinfiammatorio lo abbiamo osservato nell’infiammazione del trigemino, gli antociani possono ridurre il dolore a parità dell’aspirina. Inoltre, nell’ambito di un progetto europeo, abbiamo appena finito un trial clinico in cui si stanno analizzando i dati di 300 donne in cura con radioterapia dopo un carcinoma alla mammella. Durante la radioterapia, trattamento che dà forte infiammazione, le donne bevevano un estratto di mais rosso: ora attendiamo di capire se tale integrazione è stata d’aiuto nella diminuzione dell’infiammazione. Sulle base dei nostri e di altri studi effettuati a livello internazionale possiamo dire che l’integrazione degli antociani nella nostra dieta è un valido aiuto nella riduzione dell’infiammazione cronica, anche se che non possono certo sostituire i farmaci in caso di malattie.

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