Le nuove biotecnologie per un'agricoltura sostenibile e resiliente ai cambiamenti climatici

La Commissione europea ha pubblicato il 29 aprile 2021 uno studiosulle nuove tecniche di miglioramento genetico (genome editing e cisgenesi). Lo studio dimostra che queste tecnologie possono contribuire a un sistema alimentare più sostenibile nel quadro degli obiettivi del Green Deal europeo e della strategia europea Farm to Fork. Allo stesso tempo lo studio riconosce che l'attuale legislazione in materia di OGM, adottata nel 2001, non è idonea a regolamentare tecnologie innovative come il genome editing o la cisgenesi. La Commissione intende quindi avviare un processo che porti in tempi brevi all'elaborazione di un nuovo quadro giuridico per tali biotecnologie. 

Cosa sono le nuove tecnologie genetiche e perché queste tecniche sono così strategiche per costruire l'agricoltura di domani? Vediamo di rispondere alle domande più frequenti sulla genetica in agricoltura, un tema troppo spesso trattato con incompetenza e superficialità.


Qual è la differenza tra genome editing e OGM?
Con OGM si intende una pianta nel cui genoma è stato inserito un gene derivante da una qualsiasi altra/e specie vivente. L'esempio più noto è il mais BT resistente alla piralide, un organismo che contiene il gene di un batterio che produce una sostanza tossica per l'insetto. Una pianta editata è una pianta che porta una mutazione in un proprio gene indotta mediante una tecnica (nota come CRISPR-Cas9) che consente all'operatore di mutare un gene scelto a priori e poi di verificare che la mutazione sia stata effettivamente generata. Una pianta editata non contiene DNA esogeno.


Qual è la differenza tra cisgenesi e OGM?
Una pianta cisgenica è una pianta nel cui genoma è stato inserito un gene derivante da un'altra varietà della stessa specie. Mentre negli OGM il gene inserito deriva da qualsiasi specie vivente ed in molti casi il gene è assemblato in laboratorio partendo da pezzi ciascuno derivante da specie diverse (si parla di gene chimerico) nella cisgenesi il DNA inserito deriva da un'altra piante interfertili con la specie ricevente. In sostanza il trasferimento cisgenico si potrebbe fare anche attraverso un incrocio, tuttavia la cisgenesi si preferisce in quanto consente di risparmiare tempo, pensiamo alle specie arboree, ma soprattutto di mantenere inalterati tutto il genoma della varietà ricevente. Ad esempio, se uno volesse selezionare una vite resistente alla peronospora può prendere un gene di resistenza da una vite selvatica interfertile con le viti coltivate ed inserirlo all'interno del genoma dei vitigni coltivati lasciando inalterati tutti i circa 40.000 geni della vite e pertanto tutte le caratteristiche qualitative che apprezziamo nei nostri vivi DOC.


Perché è necessario cambiare le piante che oggi coltiviamo?
Non sono sufficienti le varietà che già ci sono o quelle cosiddette "antiche"? Se siamo convinti che esistono i cambiamenti climatici, dobbiamo anche essere consapevoli che non ha una base logica pensare di andare nel futuro, quando ci sarà "più caldo", usando le varietà di oggi o di ieri selezionate quando faceva "più freddo". Per quale motivo una pianta selezionata quando c'era freddo deve essere adatta per un clima più caldo? Adattare le piante alle nuove condizioni ambientali è indispensabile. Adattare i cicli vitali delle piante al nuovo clima, migliorare la resistenza alle alte temperature e alla probabile riduzione della disponibilità idrica, inserire le resistenze per le nuove razze di patogeni che arriveranno a seguito del cambiamento climatico, valutare l'impatto del nuovo clima sulla composizione e qualità degli alimenti sono tutte azioni indispensabile per adattare l'agricoltura al clima di domani. 

Se poi parliamo di sapori o caratteristiche di pregio presenti in determinate varietà antiche o moderne, Mendel insegna che un carattere, quindi anche un sapore, può essere trasferito da una varietà ad un'altra quindi se la società esprime la necessita di riavere un determinato sapore "antico" si può fare una varietà moderna con il sapore antico. Esattamente come la Fiat 500 di oggi, una macchina moderna con un sapore di antico.


Perchè il miglioramento genetico e le nuove tecnologie sono così fondamentali per un'agricoltura sostenibile?
Il genoma, cioè l'insieme di tutti i geni, determina lo sviluppo e la performance di ogni specie vivente, quindi anche le caratteristiche produttive, qualitative e sostenibilità di una coltura agraria. Alla base di tutto c'è un seme, cioè un pacchetto di geni che contiene le informazioni che ogni pianta utilizza per crescere (e per produrre il nostro cibo). Si può dire a buona ragione che non c'è agricoltura senza genetica. 

L'agricoltura si basa su quattro componenti fondamentali: il suolo, il seme (cioè i geni), la chimica (nutrienti e fitofarmaci) ed il management (lavorazioni, rotazione, ecc.), se veramente pensiamo che la chimica debba essere ridotta e che l'agricoltura debba produrre in modo più sostenibile, è necessario investire di più nella genetica. Piante geneticamente resistenti sono l'alternativa più efficace ai fitofarmaci, la selezione genetica può migliorare l'efficienza d'uso dei fertilizzanti e dell'acqua.

L'agricoltura ha una missione sociale enorme: produrre cibo, e non solo cibo, per tutti. Questo significa che la produttività non può essere messa in secondo piano, l'agricoltura deve produrre ma limitando l'impatto ambientale (produzione sostenibile) e in questo contesto la genetica e le nuove tecnologie genetiche, come ha riconosciuto la Commissione europea, anno oggi ed ancora di più in futuro un ruolo fondamentale. L'uomo fa miglioramento genetico delle piante coltivate da sempre, prima in modo empirico poi nell'ultimo secolo sulla base delle conoscenze prima quelle di Mendel poi quelle del DNA. La capacità del miglioramento genetico di selezionare piante migliore è cresciuta con il progredire delle conoscenze, così nell'ultimo secolo abbiamo realizzato un progresso genetico straordinario che ha consentito di far fronte al boom demografico mondiale degli ultimi 60 anni. Oggi siamo di fronte ad una nuova sfida, il clima che cambia e la necessità di rendere l'agricoltura sostenibile, che impone di cambiare (rapidamente) le piante che coltiviamo. Genome editing e cisgenesi sono gli strumenti che sono in grado di accelerare il miglioramento genetico e di introdurre le caratteristiche necessarie per le piante dell'agricoltura di domani.

Luigi Cattivelli
CREA Centro di ricerca Genomica e Bioinformatica