Le nuove sfide della moderna Agricoltura per alimentare il Mondo si baseranno sempre più sulla Scienza e Innovazione tecnologica e sulla velocità con cui queste nuove tecniche raggiungono l’azienda agraria.Ne consegue che la Scienza applicata all’Agricoltura rappresenta il motore dell’aggiornamento ed è direttamente coinvolta nel disegnare i nuovi orizzonti dell’Agricoltura, dell’Alimentazione e dell’Ambiente, partendo dal presupposto che, come ben noto, è necessario raddoppiare la produzione di cibo entro il 2050 senza causare danni all’ambiente, e concorrere con colture specializzate a produrre energia. L’aumento delle produzioni agricole, la stabilita’ delle produzioni e la qualità dei prodotti sono i tre imperativi categorici ai quali l’agricoltura moderna deve rispondere per garantire cibo a sufficienza all’uomo e agli animali domestici. Attualmente circa un miliardo di persone sono cronicamente malnutrite e per 2 miliardi di esse non vi è sicurezza di approvvigionamento alimentare. A questo si deve aggiungere la necessità di incrementare la produzione agricola per far fronte alla produzione di biomasse destinate a fornire energia rinnovabile. Alla domanda se ciò sarà possibile, la risposta è ampiamente positiva, sempre però rispettando le regole delle razionali pratiche agricole dettate dalla innovazione tecnologica (che si basa sulla conoscenza), e parallelamente combattendo gli sprechi.
Nuovi scenari d’indagine si sono aperti, a partire dai cambiamenti climatici, corretto uso dell’acqua, razionale uso dei prodotti di sintesi, aggiornamento delle agrotecniche e impiego delle più moderne macchine agricole, affinamento delle tecnologie di trasformazione, approfondite conoscenze sulla shelf life degli alimenti e quindi migliore interazione Agricoltura-Industria.
Cominciamo a definire con più precisione i processi metabolici della vita delle piante che permettono di accumulare metaboliti secondari indispensabili per lo sviluppo di alimenti funzionali e di risparmiare ingenti quantità di prodotti di sintesi (Azoto, Fosforo, Fitofarmaci).
Sappiamo già che si possono ottenere nuovi genotipi capaci di utilizzare in modo più efficiente l’azoto, il fosforo, l’acqua. Per dettagliare tutti questi temi avremmo bisogno di molto tempo, ma dobbiamo almeno fare cenno all’incremento della CO2 nell’atmosfera, che va vista non come una catastrofe ma come una opportunità da utilizzare al meglio: è possibile un incremento della produzione e della qualità delle colture? Esempio: WUE = Water Use Efficiency = Molecole di H2O utilizzate dalla pianta per organicare una molecola di CO2 con la fotosintesi. Altro tema proiettato nel futuro è definire quanta biomassa utile è capace di produrre una pianta con un grammo di azoto, ecc. (NUE= Nitrogen Use Efficiency).
Non trascurabile è anche il tema che vede il sistema produttivo agrario non più basato sul trinomio Pianta-Atmosfera-Suolo ma piuttosto sul quadrinomio Pianta-Atmosfera-Suolo-Microrganismi che vivono intorno o dentro le radici. Questa nuova visione ha stimolato la nascita di network per monitorare l’evoluzione del metagenoma al variare dei diversi sistemi colturali e degli ambienti, e come questo possa influenzare la vita delle specie agrarie e selvatiche. Questi obiettivi dovranno essere raggiunti senza convertire ad uso agricolo nuove superfici: in realtà la risorsa “suolo” è in costante diminuzione a causa della continua urbanizzazione, dell’erosione, della salinità, della diffusione di impianti di pannelli solari su terreni agricoli e a fronte dell’impellente necessità, a livello mondiale, di proteggere le foreste . La crescente sensibilità dell’opinione pubblica verso la sicurezza e la salubrità degli alimenti e verso una maggiore compatibilità tra agricoltura e ambiente, nonché le preoccupazioni che derivano dal crescente fabbisogno energetico, dalle variazioni climatiche e dalla conseguente limitazione delle risorse idriche, generano una serie di problematiche la cui soluzione dipende dalle conoscenze che saremo in grado di accumulare sulle piante attraverso lo studio della struttura e funzione dei genomi vegetali .Il miglioramento qualitativo delle prodotti alimentari richiede conoscenze dettagliate delle basi molecolari dello sviluppo delle piante e delle vie metaboliche di sintesi ed accumulo di composti fondamentali per le caratteristiche nutrizionali degli alimenti. Le conoscenze derivate dall’approccio genomico consentiranno di utilizzare meglio le piante come fonte di energia rinnovabile, di produrre dalle piante farmaci, polimeri e altre sostanze importanti per la medicina e per l’industria. Con le tecniche proprie dell’analisi genomica (uso sempre maggiore di marcatori molecolari, sequenziamento dei geni e genomi, analisi globale dell’espressione genica, analisi del proteoma e delle sue modificazioni, analisi globale dei metaboliti) è possibile studiare i genomi, intesi come insieme di geni e proteine che interagiscono tra loro, e comprendere i meccanismi che regolano il metabolismo cellulare sino a determinare l’espressione fenotipica che rappresenta, in ultima analisi, il valore agronomico ed alimentare delle piante coltivate.
Negli ultimi anni si è assistito ad un incremento esponenziale delle conoscenze relative ai genomi delle piante (globalmente definite con il termine “genomica”). Attraverso l’uso di marcatori molecolari sono stati studiati i rapporti filogenetici tra le specie, è stato descritta la biodiversità, sono stati localizzati sul genoma geni utili al fine di un loro trasferimento guidato nelle varietà coltivate. Dopo il sequenziamento del genoma umano e della specie di pianta modello Arabidopsis thaliana (The Arabidopsis Genome Initiative 2000), sono stati pubblicati i genomi del riso, del Populus trichocarpa , della vite, del mais, melo, pomodoro, patata, pesco, orzo, mentre numerosi altri progetti di sequenziamento sono in fase di completamento (tra quelli riguardanti le specie di interesse nazionale si ricorda il progetto di sequenziamento del frumento).
Naturalmente per il genoma umano, il primo ad essere sequenziato, i costi erano stati elevatissimi: tre miliardi di dollari per completarlo. In seguito l’avvento di nuove macchine ad alto rendimento hanno permesso di abbattere i costi in modo sostanziale tanto che oggi è possibile sequenziare il genoma di modeste dimensioni di una qualsiasi pianta con poche migliaia di Euro.
Le informazioni di sequenza hanno permesso lo sviluppo di DNA array
una tecnologia che consente di effettuare l’analisi globale
dell’espressione genica, di seguire il destino dei materiali vegetali
nella filiera alimentare (tracciabilità), di valutare la biodiversità
esistente in un ambiente, ecc. Proprio la capacità della genomica di
risalire alle basi genetiche dei caratteri agronomici -efficienza
nell’uso dell’acqua, dell’azoto,del fosforo, resistenze a stress
biotici e ai cambiamenti ambientali- rende questa scienza strategica per
il miglioramento delle specie vegetali e per adattarle alle mutate
esigenze del consumatore (alimenti più sicuri, di maggiore valore
qualitativo e nutrizionale ecc.) e della società (piante come fonti
energetiche e di altri prodotti non-food). L’avvento delle tecniche di
ingegneria genetica o trasformazione genetica (OGM) ha inoltre
determinato la comparsa di un grande numero di piante portanti nuovi
caratteri: dai genotipi resistenti ad insetti o patogeni, fino alle
piante che esprimono vaccini o materie prime industriali.
A 30 anni dalla prima pianta geneticamente modificata, quale è oggi l’impatto della tecnologia sull’agricoltura mondiale? Lo scorso anno più di 170 milioni di ettari in 28 Paesi sono stati coltivati con colture transgeniche, rappresentando l’11% dei terreni attualmente coltivabili nel mondo. Negli Stati Uniti, il Paese maggiore sfruttatore della tecnologia GM, il 90% delle piantagioni di cotone, mais, soia e colza si basa su varietà geneticamente modificate; lo scorso anno piante GM sono state utilizzate per la prima volta anche a Cuba e in Sudan. Dei circa 30 caratteri utili che sono attualmente ingegnerizzate in piante di interesse agrario, i più sfruttati sono quelli che conferiscono resistenza ad erbicidi e insetti, con indiscussi successi dal punto di vista produttivo. Ma, come riporta Nature in un editoriale intitolato ‘una promessa appannata’, per molti le speranze dell’ingegneria genetica si sono scontrate con enormi difficoltà di accettazione da parte dell’opinione pubblica Ed è sensazione abbastanza diffusa che queste modificazioni hanno dato grandi vantaggi economici all’industria sementiera e agli agricoltori che le hanno sfruttate, senza avere importanti ricadute sul consumatori finale, contribuendo alla percezione di non-necessità di piante GM.
Tuttavia, una nuova generazione di piante GM lascerà a breve i laboratori, per dare risposte a nuovi problemi del mercato e quindi più vicini ai consumatori finali. Ad esempio il Golden Rice, il famoso Riso dorato che porta ad un arricchimento di provitamina A nella granella, è attualmente in valutazione in campo nelle Filippine e potrebbe raggiungere gli agricoltori già nel 2014. Altre applicazioni derivano direttamente dalle enormi conoscenze che si stanno acquisendo nei laboratori di tutto il mondo sui genomi delle piante e, più in generale, dalla capacità della scienza genomica di identificare le basi genetiche dei caratteri agronomici. Sarà quindi possibile modificare specificatamente e con alta precisione il materiale genetico della pianta stessa, senza la necessità di ricorrere a geni da altre specie, superando in questo modo una delle critiche più grandi mosse oggigiorno all’ingegneria genetica. In riso, la suscettibilità ad un batterio patogeno è già stata superata semplicemente eliminando dal materiale genetico della pianta la sequenza di DNA che conferiva quella caratteristica. Allo stesso modo, ricercatori dell’Università di Bologna hanno trasferito la resistenza alla ticchiolatura, mediante trasformazione genetica, da piante di melo che portano il gene di resistenza a piante di una varietà suscettibile. Negli Stati Uniti i legislatori hanno già suggerito che organismi modificati con tecniche che non prevedono trasferimento di DNA da altre specie, bensì utilizzando il patrimonio genetico della stessa specie (e per questo motivo denominati cisgenici), saranno trattati in modo diverso rispetto agli OGM convenzionali.
Anche questi prodotti dovranno per forza e comunque dimostrare i loro benefici in campo, attraverso prove replicate in più località sotto stretto controllo. Ed è anche in questo settore che la ricerca scientifica in Italia oggi è al palo, nonostante il 55% degli Italiani pensi che sia utile continuare gli studi sugli OGM. Quello che è certo è che le nuove sfide della moderna Agricoltura si baseranno sempre più sulla Scienza e Innovazione tecnologica e sulla velocità con cui i prodotti della ricerca e le tecniche che ne derivano raggiungono l’azienda agraria. La Scienza applicata all’Agricoltura rappresenta il motore dell’aggiornamento ed è direttamente coinvolta nel disegnare i nuovi orizzonti dell’Agricoltura, dell’Alimentazione e dell’Ambiente. L’aumento delle produzioni agricole, la stabilità delle produzioni e la qualità dei prodotti sono i tre imperativi categorici ai quali l’agricoltura moderna deve rispondere per garantire cibo a sufficienza all’uomo e agli animali domestici. Questi obiettivi saranno raggiunti solo rispettando le regole delle razionali pratiche agricole dettate dall’innovazione tecnologica, che si basa sulla conoscenza.
L’Associazione Luca Coscioni è una associazione no profit di promozione sociale. Tra le sue priorità vi sono l’affermazione delle libertà civili e i diritti umani, in particolare quello alla scienza, l’assistenza personale autogestita, l’abbattimento della barriere architettoniche, le scelte di fine vita, la legalizzazione dell’eutanasia, l’accesso ai cannabinoidi medici e il monitoraggio mondiale di leggi e politiche in materia di scienza e auto-determinazione.