Le piante ci nutriranno?

 

L’umanità deve riuscire a produrre sempre maggiore nutrimento per soddisfare le necessità di una popolazione in continua crescita. Tuttavia, le terre arabili propizie all’agricoltura diventano sempre più rare, spesso a causa di una forte salinità, di mancanza di acqua, del freddo o di contaminazione chimica. Si sostiene pertanto che sarebbe possibile diminuire la pressione sulle terre disponibili coltivando varietà resistenti a questi stress ambientali.

La salinità elevata colpisce circa il 20% di tutte le terre agricole e il 40% dei terreni irrigui. La facoltà che hanno certe piante di adattarsi ad una forte salinità o a condizioni di siccità deriva dall’interazione di numerosi geni. E’ dunque difficile introdurre una tolleranza al sale o alla siccità mediante riproduzione tradizionale o mediante la biologia molecolare attuale.

Nondimeno, sono stati realizzati progressi manipolando delle piante perché producano di più alcuni composti, fra cui la glicina betuina, che protegge le cellule contro l’azione del sale.

 

I suoli fortemente acidi determinano una liberazione di alluminio, elemento tossico per le radici della maggior parte delle colture e che causa dei problemi nel 30-40% delle terre arabili del mondo, particolarmente sotto i tropici. Ad esempio il rendimento del mais può diminuire dell’80% quando cresce sui suoli acidi. Le piante che tollerano naturalmente forti concentrazioni di alluminio secernono acido malico o citrico, questo aiuta le radici ad assorbire meno alluminio. L’introduzione di un gene batterico nella papaia ha reso questa piante più tollerante all’alluminio.

Tutte le piante hanno bisogno d’azoto organico per crescere. Attualmente si studiano due modi di aumentare il tenore di azoto nel suolo. Si tratta della modificazione genetica del batterio Rhizobium per indurlo a formare più noduli sulle radici, e dell’introduzione nelle piante delle caratteristiche di nitrificazione del batterio.

Oltre ad offrire vitamine e minerali, le piante sintetizzano migliaia di metaboliti secondari, fra cui alcuni hanno un impatto sulla salute umana.

La vitamina E è il più importante antiossidante solubile nell’acqua che la nostra alimentazione conosca ed è associata a vari benefici vascolari. Le fonti naturali di vitamina E sono gli oli di semi, fra cui la colza e la soia, che contengono una miscela di più tipi di molecole denominate tocoferoli. Il tocoferolo alfa è il più benefico di questi composti, ma si trova in bassa quantità nella maggior parte dei prodotti. Introducendo un gene nei semi di una specie vicina alla colza, l’Arabidopsis thaliana, in contenuto è stato aumentato di un fattore superiore al 95%.

La carenza di ferro è una dei maggiori punti deboli dell’alimentazioni tradizionali, nel mondo, e colpisce da uno a due miliardi di persone. Il suo sintomo più comune si chiama anemia, ma è anche associata a difficoltà di apprendimento dei bambini e ad una grande suscettibilità alle infezioni. Oltre all’integrazione alimentare, si cerca di aumentare l’assorbimento di ferro in due modi: aumentando il tenore di proteine che trattengono il ferro (ferritina), in certe colture, e riducendo l’impatto dei composti che disturbano l’assorbimento di ferro.

L’incorporazione di sequenze virali nei genomi di piante come tecnica che conferisce una resistenza alle malattie causate da questi agenti, è ormai una tecnica ben acquisita, e questo metodo ha permesso di sviluppare varietà commerciali di patate, zucche e papaia.

Le piante possono combattere le malattie in vari modi. In certi casi, esse producono delle sostanze chimiche o delle proteine specifiche. Questi composti protettivi possono colpire dei patogeni specifici o essere di natura generale, avviene spesso che la loro produzione porta alla morte delle cellule vicine al punto d’ingresso del patogeno, ciò che isola l’agente infettivo e ne impedisce l’espansione.

Le piante vengono sempre più manipolate ai fini non alimentari, e cioè per la produzione di proteine industriali, di prodotti farmaceutici e di altri prodotti.

Anche gli animali  sono oggetto di studi di modificazione genetica:animali transgenici offrono numerose applicazioni nella ricerca medica, ad esempio servendo da modelli per studiare le malattie, la crescita, l’invecchiamento e le funzioni di geni dell’essere umano.

Piante,animali: resta l’uomo.


Su questa strada, mentre da un lato c’è da chiedersi se alterando i modelli naturali non si finisca per alimentare il processo degradativo del collasso della diversità biologica che si vuole combattere, dall’altro c’è da guardare con sospetto a progetti che considerino come base di studio l’organismo umano.

 

Luigi Campanella

Degree in Chemistry and qualified as chemist on 1961.
University teaching qualification for Electrochemistry.
Stabilised in charge Professor of "Practice Industrial Chemistry II" and then of "Practice of Applied Chemical Analysis"  at the University "La Sapienza" of Rome from 1967 to 1980.
Full Professor of "Analytical Chemistry" at the University "La Sapienza" of Rome since 1980 and of Environmental and Cultural Heritage Chemistry since 2003.Also Professor of "Agricultural Chemistry" and then "Soil Chemistry since 1994, of "Restoration Chemistry" since 1998 andof Food Chemistry since 2003 at the University "La Sapienza" of Rome.
President of the Council of the Industrial Chemistry Course from 1981 to 1983
Head of the Chemistry Department in the period 1983-86.
Director of the Ph.D. course in Chemical Science at  the University of Rome.
Dean of the Faculty of Mathematical, Physical and Natural Science of "La Sapienza" University of Rome from 1988 to 1994.
Author of about 500 publications in the field of Analytical Chemistry, Electrochemistry, Environmental Chemistry and Analytical Biotechnology. Particularly he set characterised and applied many biosensors, based on immobilised enzymes or vegetal tissues, to determine compounds of clinical, pharmacological and environmental interest. These let him to participate as a member to the CEE Research Group on "Biosensor". He also studied the application of chemical and biological procedures for the remediation of polluted (by surfactants, hydrocarbons, pesticides, heavy metals) civil and industrial wastes.
He participated at about 500 national and international Congresses.
Author of five books in the fields of Analytical Chemistry,Applied and Industrial Chemistry,Phylosophy of Chemistry,Chemistry of Cultural Heritage
President of the Division "Analytical Chemistry" of the Italian Chemistry Society from 1989 to 1990 and of the Environmental and Cultural Heritage Chemistry Division since 2004 till 2006
Vice President of the Italian Chemistry Society from 1990 to 1992.
President of MUSIS (Museum of Science and Scientific Technology) in 1991.
Scientific adviser of Rome mayor from 1993 to 1997.
Visit Scientist in Russia (MOSCOW University and Museum), Poland (Warsaw University), Canada (Moncton University), China (Pechino Environmental Sciences Institute), USA (Oak Ridge Labs), Tunisia (Tunis City of Science), Cuba (L’Avana University).
Representant of Italy in IUPAC (International Union of Pure Applied Chemistry)
Member of EUCHEM,American Chemical Society,AOAC
Responsible of Internationsal Research Agreement withL’Avana University Faculty of Sciences,with Lomonosov (Moscow)University Center of Eco Health
Member of various Study Commissions in CNR (National Research Council), MURST (Ministry of the University and of Scientific and Technological Research), ENEA (New Technology, Energy and Environmental Agency), between which the Infrastructure, Innovative Materials and Chemistry Committee of MURST, the Metals Group of Water Research Institute of CNR
Winner of International Capire Prize for a creative future on 1994 , of the European E.I.P. (School as instrument of peace) Prize on 1996 and of the Prize Science for Peace (Convention 2005)
Gold Medal 2003 of the Environmental Chemistry Division of Italian Chemical Society.
2007 Liberti Medal of Italian Chemical Society
Winner of Croce Prize 2008 for Alternative methods to experiments on animals 
Winner of Anassilaos Prize 2009 for Scientific Research


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