Gene ABC

Vecchi obiettivi, nuovi metodi

L'obiettivo degli agricoltori moderni non è molto diverso da quello dei primi coltivatori 10000 anni fa. Oggi come ieri, l'agricoltore vuole piante resistenti e ad alta resa. I metodi sono invece cambiati nel corso degli anni. 

Nel patrimonio genetico di tutti gli esseri viventi – e dunque anche delle piante – avvengono sempre delle mutazioni naturali (mutazioni). Nel corso del tempo, queste mutazioni portano le piante ad assumere nuove proprietà – o a perderne vecchie. Da sempre l’uomo si avvale di queste mutazioni, sorte naturalmente, e coltiva nuove specie, scegliendo piante con le proprietà desiderate, riproducendole e incrociandole con altre piante. Così ad esempio tutti i nostri cereali derivano da piante erbacee selvatiche e la prugna deriva da un incrocio tra il prugnolo e l’amolo. 

La mutazione naturale del patrimonio genetico è un processo molto lento. Per accelerarlo, la semente viene in parte trattata con agenti chimici o radioattività, aumentando così la frequenza di mutazioni e di conseguenza le probabilità che le piante assumano proprietà nuove e desiderabili.

Oggi, col metodo dell’ingegneria genetica, è possibile modificare i geni in modo mirato, trasferendo alle piante delle proprietà favorevoli (ad esempio per renderle più resistenti ad un determinato insetto). Il gene trasferito non deve necessariamente derivare da un’altra pianta, ma può provenire anche da un batterio, fungo, virus o da un animale. Tale inserimento di geni eterologi distingue l’ingegneria genetica verde dai metodi di coltivazione tradizionali.

Nel 1983 è stata coltivata la prima pianta geneticamente modificata (transgenica). Quasi vent’anni più tardi esistono sul mercato varietà transgeniche di numerose piante coltivate, come mais, patata, colza, soia e cotone.

Tuttavia, in Svizzera per il momento non si possono coltivare piante geneticamente modificate. Lo ha deciso la popolazione svizzera in una votazione del 2005. La moratoria è stata prorogata fino al 2013, mentre il programma nazionale di ricerca concernente «l'utilità e i rischi della disseminazione di piante geneticamente modificate» (PNR 59) sta analizzando i vantaggi e gli svantaggi di piante geneticamente modificate. Maggiori informazioni si trovano sul sito del NFP59. Oltre ai rischi vi sono anche riflessioni etiche nei confronti delle piante geneticamente modificate. Nel capitolo sull’etica si trovano gli argomenti che qui giocano un ruolo.

Resistenza agli organismi nocivi

Le piante possono essere modificate in modo che i parassiti non possono nuocergli, con lo scopo di aumentare il rendimento del raccolto. Quando le piante non possono difendersi da sole contro gli organismi nocivi, questo porta l'agricoltore ad utilizzare meno antiparassitari, e aumenta la resa del raccolto.

Esempi:

• Il granoturco resistente agli insetti: Il batterio Bacillus thuringiensis (Bt) produce una proteina tossica che ha un effetto letale su determinate larve di insetti. Quando le larve mangiano il batterio, il veleno perfora l’intestino delle larve, che poi muoiono di fame. Alcuni ingegneri della genetica sono riusciti a trasferire il gene Bt su piante, conferendo loro così una protezione dalle larve di insetti. In questo modo si possono per esempio proteggere le piante di granoturco dalla piralide del mais. I critici fanno notare che la tossina potrebbe agire anche su altri animali, non pericolosi per la pianta. Il cosiddetto Mais Bt è coltivato ampiamente sul continente americano e africano. In Europa ci sono grandi superfici coltivabili soprattutto in Spagna.

Tramite metodi di modifica genetica, un simile principio come quello del Mais Bt presentato qui, è stato applicato per sviluppare ad esempio patate resistenti al fungo o barbabietole da zucchero resistenti ai virus, coltivate soprattutto in America.

Resistenza agli erbicidi

Nei campi, le malerbe lottano con le piante coltivate per spazio, luce, acqua e sostanze nutritive. In questa battaglia sono di solito le piante coltivate ad avere la peggio, venendo soffocate dalle erbacce. Per questo motivo l'agricoltore utilizza gli erbicidi (diserbanti), destinati ad uccidere le malerbe. In questo modo gli agricoltori possono eliminare le erbacce senza doverle estirpare faticosamente a mano. L’erbicida però agisce su tutte le piante, ovvero anche sulle piante coltivate. Queste piante possono essere geneticamente modificate in modo che l’erbicida non abbia nessun effetto su di loro, facendo diminuire il carico di lavoro e accrescere il raccolto. 

Esempio:

• La soia resistente agli erbicidi: grazie all'ingegneria genetica si è trasferito il gene di un batterio su una pianta di soia, rendendola resistente ad un erbicida biodegradabile. A differenza delle malerbe, che vengono uccise dall'erbicida, la soia transgenica sopravvive e prospera senza danno. Mentre per le coltivazioni di soia tradizionali l'agricoltore deve utilizzare da 3 a 5 erbicidi per distruggere le erbacce, nella coltivazione della soia transgenica l'agricoltore può impiegare un solo erbicida. La soia GM è ampiamente coltivata soprattutto nell’America del Nord e Sud.

Resistenza alle intemperie

Le cattive condizioni di clima e suolo, come freddo, siccità, elevata umidità dell'aria, terra povera di nutrienti o troppo salina, possono pregiudicare o addirittura impedire la coltivazione. Gli ingegneri genetici cercano di adattare le piante alle svariate condizioni sfavorevoli. Tali piante sarebbero di grande beneficio, soprattutto nei tempi di surriscaldamento globale, permettendo la nutrizione della popolazione anche in condizioni avverse.

Esempio:

• Granoturco in grado di tollerare condizioni di siccità: alcuni ingegneri genetici sono riusciti a coltivare una varietà di granoturco che è in grado di tollerare periodi di siccità. A questo scopo, è stato trasferito alla pianta un gene in grado di aiutare le cellule delle piante a mantenere le più importanti funzioni delle cellule in situazioni di stress come la penuria d’acqua. Prove in campo aperto hanno dimostrato che la nuova specie di granoturco non presenta nessuna perdita di raccolto, anche in caso di siccità e senza irrigazione aggiuntiva. Dal 2012 sarà possibile negli Stati Uniti la coltivazione commerciale della specie di granoturco tollerante alla siccità.

Eliminazione delle caratteristiche indesiderate

Finora hai visto come il trasferimento di un gene in una pianta può conferire una determinata proprietà. È però possibile anche il contrario. Infatti, è possibile eliminare da una pianta delle caratteristiche indesiderate, come la produzione di una sostanza tossica. Per ottenere questo si rimuove o disattiva il gene in questione.

Esempi:

• Riso senza allergene: il riso contiene una proteina che, in alcune persone, provoca un’allergia. Gli ingegneri genetici sono riusciti a disattivare il gene del riso. Di conseguenza, la proteina che provoca l’allergia non viene più prodotta – rendendo il riso commestibile anche per gli allergici. È sottoposto a primi test nelle prove in campo aperto. Tale principio sarebbe applicabile anche su noci, mele, soia, sedano e carote, che contengono tutti proteine che possono provocare delle allergie in molte persone. Ma tutte queste piante GM sono ancora in via di sviluppo.

Aumento del valore nutritivo

La popolazione dei paesi in via di sviluppo dispone solitamente solo di leguminose, riso, mais o altri cereali per nutrirsi. Un’alimentazione di questo tipo non può coprire tutti i fabbisogni nutritivi essenziali, conducendo a gravi malattie da carenze alimentari. L’ingegneria genetica cerca quindi di aumentare il valore nutritivo delle principali piante alimentari. 

Esempio:

• Mais con più amminoacidi essenziali: gli aminoacidi sono gli elementi principali delle proteine. Ne esistono 20 diversi. L’uomo è però in grado di produrne solo 10, mentre gli altri devono essere assunti con il cibo. Per questo essi sono detti essenziali. A differenza dell'uomo, le piante superiori riescono a produrre tutti gli aminoacidi. Purtroppo però il contenuto di alcuni aminoacidi essenziali nelle piante alimentari è molto basso. Il mais, ad esempio, contiene solo modeste quantità di lisina e metionina. Grazie all'ingegneria genetica si cerca quindi di aumentarne il contenuto. In alcune regioni del mondo, questa varietà di granoturco GM viene già coltivata, ma non può essere importata in Europa né come foraggio né come derrata alimentare.