Da anni la parola agricoltura viene spesso associata al concetto di manipolazione genetica, aprendo un dibattito che ha diviso l'opinione pubblica: un mostro da combattere o salvatore dell'umanità. Ricordo le facce schifate e i giudizi negativi che ricevevo quando, nella mia adolescenza, dicevo che facevo Agraria. E pensate poi quando parlavo di creare nuove piante da meristema primario o di poter creare nuove varietà agendo sul Dna o sull'Rna.
L'agricoltura deve essere vista come una risorsa e non come un problema. Anche per questo motivo penso sia più corretto parlare di miglioramento genetico e non di manipolazione, e credo sia necessario chiarire cosa sia il miglioramento genetico e quale sia stata la sua evoluzione nel tempo.
La scintilla di tutto
Il miglioramento genetico delle piante agrarie è una scienza che permette di ottenere nuove varietà capaci di risolvere problemi reali degli agricoltori, degli allevatori e dei consumatori. Per varietà (o cultivar) si indica un insieme di piante coltivate chiaramente distinte per caratteri morfologici, fisiologici, citologici, chimici che, quando riprodotte per via sessuale o asessuale, conservano i loro caratteri distintivi. Questa disciplina è vecchia quanto l'agricoltura stessa. Ha avuto inizio con l'abbandono da parte dell'uomo dell'attività di cacciatore e di raccoglitore nomade, per diventare stanziale e produttore di cibo tramite l'agricoltura (circa 10-12mila anni a.C.): la storia dei Natufiani ne è un bell'esempio. In questi millenni lo sviluppo del miglioramento genetico è proseguito ininterrottamente fino ad oggi, mettendo a frutto le conoscenze e gli strumenti della genetica e della genomica, affiancandoli ai metodi più classici dell'incrocio e della selezione.
Il miglioramento genetico delle piante si perde nella notte dei tempi (Foto di archivio)
(Fonte Foto: © Science Photo - Fotolia)
L'evoluzione del miglioramento genetico
Nel corso del tempo l'uomo ha iniziato a modificare il fenotipo delle piante, individuando e selezionando quelle con caratteristiche più utili al proprio fabbisogno alimentare. In questo contesto, la variabilità genetica e le mutazioni spontanee presenti nelle specie selvatiche hanno offerto all'uomo grandi possibilità. Molte delle varietà che oggi definiamo "antiche" sono frutto di questo processo artificiale. Nel 1865 le scoperte di Gregor Mendel sull'eredità dei caratteri hanno rappresentato un'autentica rivoluzione per l'agricoltura moderna, seguite poi dalle intuizioni di scienziati come Nazareno Strampelli e Norman Borlaug. A partire dagli anni Cinquanta si sono iniziate a sfruttare le biotecnologie agroalimentari di prima generazione utilizzando radiazioni di vario tipo (raggi X, raggi gamma, eccetera) al fine di generare mutazioni nel Dna delle piante, alla ricerca di caratteristiche desiderabili per l'agricoltura. Questa tecnica permetteva di ottenere mutazioni del genoma generalizzate che necessitavano poi di un ulteriore lungo processo di selezione e incrocio tradizionale per evidenziare una pianta con la nuova caratteristica.
All'inizio degli anni Novanta si sono individuate nuove tecnologie di miglioramento delle piante coltivate basate sul Dna ricombinante, denominate New Plant Breeding Techniques (Npbt). La loro caratteristica comune è quella di produrre modificazioni genetiche molto simili, se non indistinguibili, da quelle ottenibili attraverso le metodiche più tradizionali della mutagenesi casuale e dell'incrocio. Tra queste c'è il genome editing, tramite il sistema Crispr/Cas9, che ha permesso di aprire la strada a numerosi percorsi di ricerca nei campi più diversi come la ricerca di base, l'agricoltura, la terapia genica, la sintesi di biocarburanti e di farmaci.
Il processo di addomesticamento ha quindi trasformato le piante in qualche cosa che non sarebbe mai risultato dalla sola evoluzione naturale.
Le nuove tecnologie possono essere a supporto del miglioramento genetico delle piante
(Fonte foto: © Baby boomer 100 - Pixabay)
Il genome editing
"Il 29 aprile 2021 è stato pubblicato lo studio della Commissione Europea in merito ai nuovi organismi geneticamente modificati - spiega Vittoria Brambilla, dell'Università di Milano -: una sfida per la legislazione vigente. Le nuove tecnologie in materia d'innovazione varietale rappresentano una enorme risorsa per rafforzare la strategia Farm to Fork e raggiungere gli obiettivi del Green Deal. Per questo motivo le piante ottenute da genome editing non possono essere messe sullo stesso piano degli Ogm tradizionali. Siamo però solo all'inizio, in quanto ad oggi anche le piante ottenute da genome editing, e i loro frutti, sono da ritenersi in Ue come Ogm (in altri paesi è stato deregolarizzato e permesso). Ora è necessario aspettare il giusto percorso ed una eventuale nuova norma. Facciamo un esempio: le mutazioni ottenute da questa tecnica non sono verificabili e tracciabili da un punto di vista genetico. Il risultato è che sono equiparabili a quelle spontanee: ad esempio una pianta che naturalmente da una stagione all'altra produce frutti rossi e non più gialli (e li farà sempre così), a causa di una mutazione indotta da una situazione di adattamento all'ambiente, è uguale a quella che viene realizzata all'interno di un laboratorio con le nuove tecnologie".
Da segnalare che in Giappone, Paese molto restrittivo per cultura, è stato dato semaforo verde a fine 2020 per la commercializzazione di una varietà di pomodoro ottenuta da tecnica Crispr/Cas9. Si chiama Sicilian Rouge High Gaba, che contiene alti livelli di acido γ-amminobutirrico (Gaba) che è ritenuto un nutriente utile per abbassare la pressione sanguigna. Ricordiamo anche che Jennifer Doudna, biologa americana, e Emmanuelle Charpentier, microbiologa francese, che hanno sviluppato la tecnica Crispr/Cas9 sono state insignite del Premio Nobel per la Chimica per l'anno 2020. A dimostrazione di come il mondo scientifico riconosca nel genome editing un ruolo chiave per la vita sostenibile futura per il Pianeta Terra: un piccolo passo per l'uomo ma un grande passo per l'umanità.
"Il nostro lavoro di ricerca di base - prosegue Brambilla - permetterà, attraverso un'attività sperimentale o teorica, di ampliare le conoscenze e di realizzare un vero e proprio libretto d'istruzioni o manuale d'uso per massimizzare il risultato. La riduzione dei tempi di realizzazione di una varietà è sicuramente il vantaggio maggiore nel processo di miglioramento genetico. Senza dimenticare che la qualità del lavoro e del risultato sono maggiori. Potrebbe essere possibile unire le due tecniche: da una parte una fase iniziale con breeding tradizionale (incrocio e reincrocio) per poi proseguire con il genome editing per migliorare o aggiungere un aspetto molto particolare e dettagliato. Questa tecnica può essere un salvagente per la biodiversità: ad esempio migliorare quelle varietà in via di estinzione a causa delle malattie e del cambiamento climatico. È necessario sdoganare la parte etica di questa tecnica e per farlo bisogna realizzare un processo d'informazione super partes senza precedenti e capace di non far ripetere quanto successo con gli Ogm".
Le piante orticole e industriali sono più avanti nel processo di miglioramento genetico
(Fonte foto: © Roberto Gregori - Unibo)
Nuove varietà in ortofrutta
Il miglioramento genetico tradizionale in campo frutticolo e orticolo è una pratica piuttosto lunga e laboriosa: creare una nuova varietà che abbia determinate caratteristiche può richiedere dieci anni o anche di più. Innanzitutto bisogna identificare una varietà che porti il gene (o i geni) responsabili di quella caratteristica attraverso l'evidenza fenotipica: ad esempio la resistenza di una varietà a una certa malattia. Poi va incrociata e reincrociata con altre varietà d'interesse (ad esempio commerciale). Ognuna delle progenie va testata per capire se le caratteristiche volute sono portate da una di queste piante. Quella pianta o quelle piante dovranno essere ulteriormente testate per capire se le caratteristiche sono stabili e come si comportano nei vari ambienti. Alla fine ne rimarrà una sola o ne rimarranno veramente poche. Tanto tempo e tanti investimenti che non danno nessuna garanzia del risultato. Questo è quello che fa un breeder, con pazienza e dedizione. Non certo uno scienziato pazzo alle prese con deliri di onnipotenza.
La frutticoltura sembra al momento quella parte dell'agricoltura più indietro rispetto alle nuove tecnologie. "Circa cinquant'anni fa - spiega Walter Guerra, direttore vicario del Centro di Sperimentazione Laimburg (e responsabile dell'Istituto di Frutti- e Viticoltura del Laimburg) - siamo partiti con le mutazioni, poi siamo passati all'uso della tecnica transgenica, per poi passare alla cisgenica fino ad arrivare oggi al genome editing. Non scomodiamo le varietà transgeniche o Ogm e parliamo in primis di quelle cisgeniche e del genome editing. Rappresentano il futuro del miglioramento genetico, che ci permetterà di ottenere in tempi rapidi nuove varietà: potremmo ad esempio ottenere piante che si autodifendono dalle malattie e dagli insetti e in grado di produrre frutti più salubri e gustosi. Nel caso del melo ad esempio oggi sappiamo che il suo Dna è organizzato in 17 cromosomi ed è composto da circa 750 milioni di nucleotidi. Determinate sequenze di nucleotidi corrispondono ad una determinata caratteristica o manifestazione fenotipica. Grazie allo studio di queste e all'evoluzione delle tecniche possiamo ottenere una pianta che ha le caratteristiche richieste. La strada è ancora lunga ma il potenziale è veramente enorme. Ad esempio con la cisgenica è stata realizzata una mela Gala resistente al colpo di fuoco batterico".
"Al momento credo però - prosegue Guerra -, frutticoltura in primis, non sia ancora evidente il 'punto di sfondamento' della tecnica rispetto alle reticenze etiche e ideologiche. Solo una grande malattia o un grande problema potrebbero rappresentare un vero punto di svolta. Lo è stato in passato con la vite per la fillossera all'inizio del Novecento (per l'uso dei portinnesti) o con la patata per la peronospora nella metà dell'Ottocento. Basti vedere quello che sta succedendo con il SARS-CoV-2 e i cambiamenti di abitudini e di mentalità che si stanno succedendo. L'Europa rischia di perdere questo treno che può essere una straordinaria opportunità. La frutta e la verdura sono visti come un bene di lusso o come uno stile di vita, mentre al mondo ci sono miliardi di persone che lo usano come unico bene per sopravvivere. E se lo stesso cibo potesse diventare risolutivo per eliminare le malattie? Pensate se potessimo avere frutta e verdura, producibile anche in areali difficili, talmente ricca di nutrienti che con una sola porzione al giorno potremmo sfamare le persone. In questo modo potremmo eliminare la fame e la denutrizione che da sole contribuiscono a quasi la metà delle morti infantili globali. Mettere a dimora una di queste piante non vuol dire coltivare un mostro ma una pianta che può migliorare la nostra vita e la vita delle generazioni future. Questa è la visione che dobbiamo darci".
"Credo comunque - conclude Guerra - che l'ibridazione tradizionale rimarrà al momento e che le nuove tecniche di miglioramento genetico possono rappresentare un'ottima integrazione. Poi nel futuro si vedrà. Il nostro lavoro di ricerca ci ha permesso di conoscere diverse cose e di iniziare a scrivere il manuale delle istruzioni della tecnica. Dobbiamo ancora lavorare per mettere a fuoco quelle parti non ancora chiare. Faccio una provocazione: perché fare nuove varietà e non usare quelle vecchie? Perché le circostanze e la vita ci portano a cambiamenti che vanno assecondati. Le vecchie varietà hanno sostituito di fatto varietà ancora più vecchie e così via, in quanto la natura le ha ritenute non idonee così come è stato per lo stesso uomo nell'arco del tempo. Tutte le mele che oggi consumiamo, anche le più vecchie, non sono quelle che avevamo nella notte dei tempi. È necessario avere fiducia nella scienza e nell'essere umano".
