lunedì 9 gennaio 2017

Quando la legge pone dei confini alla natura e alla scienza!

di Alberto Guidorzi

 

L’art. 2, punto due della Direttiva 18/2001/CE definisce cos’è una OGM affermando: «organismo geneticamente modificato (OGM)», un organismo, diverso da un essere umano, il cui materiale genetico è stato modificato in modo diverso da quanto avviene in natura con l'accoppiamento e/o la ricombinazione genetica naturale.


Patata Desirée, varietà a buccia rossa, di cui si parla nell'articolo,  vanto di molti comprensori pataticoli italiani (Colfiorito, Avezzano).
La definizione parte dal presupposto che l’evoluzione dei viventi abbia talmente specializzato i meccanismi che regolano la loro riproduzione che oggi sia impedito che un gene appartenente ad un individuo filogeneticamente troppo lontano da un altro possa essere trasferito per via naturale. In altre parole se i due individui non sono più interfertili il passaggio di geni orizzontale è dato per impossibile e se avviene è di conseguenza innaturale, ma dimenticando che se andiamo a ritroso nella filogenesi il fenomeno è stato perfettamente naturale (la filogenesi è un processo evolutivo degli organismi vegetali e animali dalla loro comparsa sulla Terra a oggi).
Infatti, ancora oggi se la cosa è vera a livello di esseri viventi superiori (ma non in assoluto), non così lo è a livello di esseri viventi inferiori e tra questi ed gli esseri superiori, anzi la cosa si riscontra con una certa qual frequenza. Ne sono esempi i virus che continuano a trasferire il loro DNA o RNA a cellule di individui animali o vegetali oppure l’azione dei batteri delle specie “thumefaciens” e “rizogenes”. Un consorzio di ricercatori ha recentemente trovato che su 291 varietà coltivate di patata dolce vi sono dei geni di questi due batteri, che invece mancano nel materiale vegetale selvatico della stessa pianta; nella rivista “Science” dell’agosto 2007, Craig Venter riporta che il DNA di un batterio è stato ritrovato nella sua interezza nella cellula dell’ospite che parassitava; la rivista Nature del 2008 nel riportare il genoma di una diatomea, alga microscopica, dice che vi compaiono sequenze genetiche di natura vegetale (funzione clorofilliana) e di natura animale (produzione di urea). Quindi se vogliamo essere precisi la definizione su riportata diviene sempre più limitativa man mano che le scoperte biologiche avanzano. Dobbiamo, infatti, ammettere che l’indicazione di “contro natura” che discende dalla definizione suddetta è sempre più messa in discussione e quando l’uomo aggira l’accoppiamento e/o ricombinazione, cioè quando crea piante modificate tramite tecniche biotecnologiche, egli non fa altro che copiare la natura.
Detto questo, però, dobbiamo restare alla realtà delle regolamentazioni vigenti che ci dicono che se agiamo nel modo definito “contro natura” per legge siamo obbligati a dover sottostare ai dettati della direttiva di cui sopra e relativi regolamenti applicativi. Questi purtroppo obbligano a degli investimenti pari a 50 milioni di $ per farsi approvare la modifica genetica inserita e per ottenere di poter coltivare la pianta che la riceve. Fatto ciò, però, si può sempre incorrere in ulteriori rifiuti eminentemente ideologici per poterla coltivare in un un’altra nazione, oppure che di essa ne venga proibita la coltivazione benché il prodotto di questa sia importabile dalle altre nazioni dov’è permesso coltivarla. Questo è il caso dell’Italia e queste situazioni sono visibili nel planisfero raffigurato nell’ultima immagine riportata.
In conclusione in caso di trasferimento genetico, oggi alla portata dell’uomo, ma definito dalla legge “contro natura” e definito dagli specialisti trangenesi, le piante che si ottengono in questo modo rientrano nella categoria degli OGM (però, sarebbe meglio chiamarle PGM-Piante Geneticamente Modificate) e quindi devono sottostare ai controlli onerosissimi per stabilirne l’innocuità per l’uomo e l’ambiente prima di coltivarle e/o mangiarne i prodotti se inizialmente commestibili.
Tra l’altro ormai molte delle barriere dell’incompatibilità riproduttiva sono cadute per lo sviluppo delle tecniche di biologia cellulare e l’accoppiamento e/o ricombinazione genetica naturale non ha più molte delle limitazioni di incompatibilità che l’evoluzione ha man mano determinato e pertanto è possibile trasferire materiale genetico senza infrangere i dettami della direttiva sugli OGM. In altre parole l’agire “contro natura” è venuto meno in molti casi e riuscire ad incrociare piante diverse tra loro in fatto di specie e perfino di genere botanico ed a ricombinarne i geni è pratica sempre più possibile. In questi casi gli specialisti parlano di Cisgenesi ed essa è considerata un fenomeno naturale. Solo che la cisgenesi si può effettuare sia limitandoci a forzare le barriere di incompatibilità (e fin qui rientriamo nella “naturalità”), ma anche agendo con gli stessi metodi della trangenesi di cui sopra e con dei vantaggi non indifferenti che spiegheremo dopo. Tuttavia se usassimo i metodi della transgenesi incorreremmo nei dettami della Direttiva di cui sopra e creeremmo comunque degli OGM anche se solo cisgenetici.
Evidentemente vi deve essere un modo per stabilire a posteriori se si è usato qualcosa di rientrante nel naturale oppure qualcosa che la legge definisce “contro natura”. E’ facile stabilirlo quando la pianta a seguito della trasformazione comincia a produrre una proteina che non è propria del corredo genetico “naturale”, infatti, se la pianta la produce significa che quel gene esogeno è stato trasferito non naturalmente. Esempi sono il mais OGM Bt in cui abbiamo inserito un gene del batterio “thuringensis” che produce una tossina che fa morire un insetto parassita, oppure quando il mais non muore più se irrorato con un diserbante che invece prima lo faceva morire. Questi geni sono stati infatti presi da dei batteri e trasferiti (transgenesi) nel mais normale. Per trasferirli evidentemente non era possibile farlo con l’incrocio e quindi si è dovuto creare una “costruzione biologica” che una volta inserita è rilevabile con dei test appropriati. Sopra però abbiamo visto che questa incompatibilità ha dei limiti, sono casi rari fin che si vuole ma esistenti e per giunta sono avvenuti per via naturale. Tuttavia se io opero con queste tecniche “innaturali” sia che prenda un gene da un essere che è totalmente incompatibile all’incrocio con un altro essere (si dice gene esogeno), sia che io trasferisca un gene che potrebbe passare ad un altro essere mediante l’incrocio o tecnica equipollente (si dice gene endogeno perché proprio della specie o del genere botanico) per legge io creo sempre delle piante geneticamente modificate e quindi soggette ad essere valutate prima di poterle coltivare
Un lettore a questo punto potrebbe dire: “beh cosa c’è di strano, si faccia la cisgenesi naturale!” Solo che la scelta della prima o della seconda strada ha delle implicazioni pratiche non indifferenti e per spiegarlo ricorro ad una conferenza divulgativa fatta da Jack Vossen, Wageningen UR Plant Breeding sul miglioramento genetico della patata ed ad una premessa al fine di inquadrare l’argomento da un punto di vista genetico
La premessa è questa. La patata (appartenente alla famiglia botanica delle solanacee) è coltivata da 8000 anni nel Nuovo Mondo e fino a 400 anni fa essa era praticamente sconosciuta in Europa ed in Asia. Il centro di massima variabilità genetica si può situare nel cuore delle Ande (Perù e Bolivia) dove si contano più di 100 specie selvatiche e dove si conoscono più di 400 cultivars indigene. Noi conosciamo la pianta grazie alla scoperta dell’America, ma questa fu da noi confinata a pianta immangiabile per più di due secoli e solo con artifici e sotterfugi divenne pianta commestibile (i nostri progenitori cinque-seicenteschi ne avevano fatto un tabù esattamente come noi ora facciamo con la patata OGM). Le ragioni sono state molteplici: 
  1. le solanacee più conosciute del Vecchio Mondo erano tutte velenose e quindi anche la patata doveva esserlo
  2. credenze popolari imponevano che tutto ciò che cresceva sotto terra ed era commestibile era opera del diavolo 
  3. i popoli amerindi furono considerati sub-umani e quindi gli umani “europei” non potevano cibarsi dello stesso cibo (il granoturco ed il pomodoro hanno seguito anch’essi le stesse vicissitudini, seppure in grado inferiore).
Evidentemente a noi arrivarono delle patate già selezionate dai popoli andini e su queste si innestò una nostra selezione che ci portò alle patate attuali. I contatti tra Vecchio e Nuovo Mondo, oltre a permettere lo scambio le rispettive piante coltivate, portarono con sé anche l’invasione reciproca delle rispettive malattie. Una di queste è la peronospora (Phytophthora infestans), talmente pericolosa che è stata una delle cause scatenanti la diaspora degli irlandesi nel XIX sec. perché ridotti alla fame.
La diffusione della coltivazione e la sua espansione hanno provocato anche la continua maggiore virulenza del parassita e aumentato i danni fatti dalla stessa; essa può distruggere un terzo della produzione alla raccolta e altrettanto durante la successiva conservazione dei tuberi. Ormai la si combatte con fitofarmaci fungicidi più e più volte durante il ciclo fisiologico. Si era iniziato con il solfato di rame per poi passare a prodotti chimici più efficaci, tuttavia in certe annate si devono fare fino a 15 trattamenti contro la malattia. Comunque la lotta è impari, dopo un po’ vince sempre il parassita. Con la scoperta e la messa in pratica delle leggi mendeliane si è cercato di perseguire la via della resistenza genetica al parassita (cosa che si pensava avrebbe limitato i trattamenti o che addirittura li avesse resi superflui). Purtroppo a causa della limitata variabilità genetica del germoplasma europeo si è reputato opportuno rivolgere l’attenzione nel centro di origine, là dove abbiamo detto la variabilità essere maggiore. Si sono dunque cercate nelle specie selvatiche i geni di resistenza alla peronospora da introdurre nel nostro materiale genetico già molto migliorato agronomicamente e coltivato.
Si sono dunque fatti incroci tra specie selvatiche e le nostre migliori varietà coltivate e per ottenere il risultato si sono dovute baypassare le barriere dell’infertilità. Comunque gli incroci si sono fatti ed il primo prodotto d’incrocio generava una pianta di patata regredita nei caratteri della produzione in quanto essa aveva un corredo genico che per il 50% era derivato dalle piante coltivate, ma l’altro 50% proveniva dalla pianta selvatica, la quale non aveva nulla di valido per gli scopi della coltivazione, salvo portare l’eventuale gene di resistenza alla peronospora che si era voluto inserire. Faccio notare che non è detto che basti fare l’incrocio perché il gene si trasferisca automaticamente, anzi è solo il caso che regge il trasferimento o meno e pertanto occorre fare le opportune verifiche coltivando il prodotto d’incrocio. Fatto questo, però, occorreva sempre eliminare il 50% di corredo genetico “selvatico” introdotto e sostituirlo con il 50% di patrimonio genetico “coltivato” che si era perso. Ecco qui avete uno schema di come con l’incrocio vengano apportati anche geni estranei di cui molti negativi oltre al gene d’interesse.



L’eliminazione non è impossibile se si intraprende una serie pluriennale di incroci di ritorno (ricordo che questi possono avvenire solo a ritmo annuale) in cui un genitore era il prodotto d’incrocio dell’anno precedente e l’altro parentale era sempre la varietà coltivata (con questo schema ad ogni generazione il patrimonio genetico selvatico è in teoria riducibile del 50%). Qui di seguito si mostra un esempio di un programma di miglioramento iniziato nel 1959 e che ha dato risultati pratici solo nel 2005. Faccio notare che esso è fatto per trasferire un gene solamente, perché se si fossero voluti trasferire più geni il lavoro sarebbe stato molto più lungo e difficile.




Come si vede sono occorsi quasi 50 anni per ottenere due varietà resistenti alla peronospora, ma che dopo tre anni di coltivazione hanno riperso la resistenza perché il gene che la conferiva, nel corso dei 50 anni era stato aggirato dal parassita che nel frattempo era mutato. Diciamo subito che l’aggiramento delle resistenze per l’intervento di mutazioni è un fenomeno naturale e negativo nel caso concreto, mentre è invece positivo in tanti altri casi in quanto è questo il modo per cui si sono modificate le piante che coltiviamo ora e da cui traiamo il nostro sostentamento e lo troveremo domani se il mondo non progredirà alla rovescia. Altra precisazione da fare è che l’incrocio di ritorno è molto più facile da applicare sul frumento o sul mais, ma è oltremodo complesso applicarlo su una pianta che si moltiplica per via vegetativa (corredo genetico oltremodo eterozigote) e per giunta poliploide; è questa una delle ragioni del quasi mezzo secolo occorso.
Mi preme far notare che la direttiva nel formulare l’articolo 2 ha dato per scontato che l’uso dei metodi naturali di riproduzione dia risultati più sicuri e che solo i prodotti ottenuti con metodi biotecnologici che baypassano i metodi naturali siano da porre a pre e post controllo costoso. Ebbene ciò è stato smentito più volte ed è proprio la patata che ci offre un esempio di una varietà ottenuta con metodi classici e che a posteriori ha rivelato essere velenosa. E’ il caso della varietà “Lenape” (la denominazione è stata ricavata da Lenni-Lenape, una tribù di indiani Algonquin del Delaware) https://en.wikipedia.org/wiki/Lenape_(potato).
Ora se la Lenape fosse stata ottenuta per cisgenesi e fosse stata sottomessa ai controlli previsti per gli OGM la sua velenosità sarebbe stata scoperta molto prima della messa in commercio. In altri termini è totalmente privo di fondamento che i metodi naturali siano esenti da pecche e che solo le metodologie del DNA ricombinante (transgenetiche) abbiano insiti dei pericoli, anzi è vero il contrario e con una grandissima differenza sui tempi di realizzazione.
A proposito di tempi, vale la pena soffermarci ad esaminare se si fossero usate le metodologie del DNA ricombinante per rendere la patata resistente alla malattia; schematicamente si sarebbe agito così:

  • isolamento dei geni di interesse nelle piante selvatiche
  • prelevamento e depurazione di questi geni da altri geni conferenti caratteristiche selvatiche e troppo addossati al gene d’interesse per non essere ereditati sempre insieme (linkage drag)
  • introduzione di più geni di resistenza (e solo quelli) in una cellula di una varietà già coltivata perchè conosciuta ed apprezzata e successiva sua rigenerazione in pianta intera (più geni richiedono più tempo per essere aggirati e quindi la varietà migliorata rimane più a disposizione dei coltivatori). 
Il disegno divulgativo mostra come sia possibile trasferire solo il gene d’interesse.




In questa schema si sono accostati il metodo precedente con il metodo appena descritto e si può valutare quanto tempo si può risparmiare.

Sotto, nelle due fotografie accostate, avete la prova visiva di quale siano i risultati del miglioramento genetico possibile: nella prima potete constatare come nel materiale selvatico esistano dei caratteri di resistenza alla peronospora e come non esistano nella famosa patata della varietà Bintje. Nella seconda potete invece vedere come a sinistra tre varietà convenzionali (Aveka, Desirée e Premiere) senza protezione fungicida siano letteralmente sparite; al centro, il loro comportamento senza trattamento delle prime due varietà dopo aver ricevuto i geni di resistenza e della terza non modificata e particolarmente sensibile; infine a destra potete osservare il comportamento dopo la normale protezione chimica che risulta essere comunque non sempre completa. Nella parte bassa della foto potete notare le dimensioni dei tubercoli nei vari casi sopradescritti e dato che sono i tuberi che si mangiano si ha un’idea delle situazioni produttive a cui andiamo incontro.




Per chi volesse vedere tutte le diapositive della conferenza del Prof. Jack Vossen le può trovare qui: http://www.epsoweb.org/file/2089.


A questo punto possiamo anche far notare che ciò che si è spiegato sopra è già divenuta una regolamentazione datata (data infatti 2001) e concepita per le tecniche biotecnologiche messe a punto 20 anni prima (sono ormai trascorsi 35/40 anni). Ora il progresso scientifico ci ha fornito altre tecniche molto più sofisticate che vanno sotto il nome di NTB (Nuove Bio-Tecnologie e per chi ne volesse sapere di più allego nelle nota (1) due articoli di divulgazione che ho redatto a suo tempo) che sono all’esame della Commissione di Bruxelles per poterle giudicare se creatrici di OGM o meno. Molte, tra l’altro sono state concepite per sfuggire alle clausole costose del controllo preventivo e a posteriori delle piante modificate con queste nuove tecniche. Infatti e senza entrare troppo nel particolare, con queste tecniche si possono silenziare i geni, nel senso che se hanno espressioni negative come ad esempio una particolare predisposizione ad una malattia possono non più esercitare la loro azione, oppure introdurre un gene nuovo senza lasciare traccia rilevabile come se fosse il risultato di una mutazione naturale, ambedue queste pratiche a priori aggirerebbero la legislazione vigente. Pertanto occorrerà sancire come considerarle. Inoltre, molte delle remore agli OGM, che chiameremo di prima generazione, derivavano dagli interrogativi di come si sarebbe comportato un costrutto genico artificiale in un nuovo contesto biologico e dal fatto che non potevamo prescegliere il luogo dove si sarebbe inserito nella molecola del DNA il gene trasferito, mentre ora si riesce a scegliere a priori il punto preciso ed a non aver più bisogno di nessun costrutto genico. Come verrà considerato tutto ciò? Infatti la Commissione europea non ha preso ancora nessuna decisione appunto perché sotto pressione di una opposizione eminentemente ideologica. Tuttavia una cosa è certa, il rifiuto totale degli OGM di prima generazione ha già creato all’Europa degli handicap non indifferenti agli agricoltori e alla ricerca. Per giunta per gli accordi presi in sede internazionale vi è l’obbligo (pena ritorsioni) a non poterne proibire l’importazione dopo che i nostri organi di controllo hanno concesso il nullaosta; se ora, però, la Commissione europea a causa dei veti incrociati di paesi membri UE rimanda alle calende greche le decisioni sulle NTB ci allontana sempre più dal resto del mondo in fatto di strumenti di produzione. Infatti USA e Canada alcune NTB le hanno già giudicate non rientrare nella legislazione degli OGM. Il nostro isolamento attuale è visibile da questa cartina, possiamo continuare così?




Nota 1
Alberto Guidorzi   
Agronomo. Diplomato all' Istituto Tecnico Agrario di Remedello (BS) e laureato in Scienze Agrarie presso UCSC Piacenza. Ha lavorato per tre anni presso la nota azienda sementiera francese Florimond Desprez come aiuto miglioratore genetico di specie agrarie interessanti l'Italia. Successivamente ne è diventato il rappresentante esclusivo per Italia; incarico che ha svolto per 40 anni accumulando così conoscenze sia dell'agricoltura francese che italiana




3 commenti:

  1. @ Dottor Guidorzi

    Salve, ho alcuni dubbi quindi le chiedo gentilmente pazienza.
    Può aiutarmi per favore?
    Io ho capito così, ma nel caso mi corregga:
    la transegenesi è quando si introduce in un organismo, un gene di specie diversa rispetto alla specie dell'organismo nel quale lo si introduce.
    La cisgenesi invece è uguale nel metodo, ma il gene appartiene alla stessa specie rispetto alla specie dell'organismo nel quale lo si introduce. E' corretto?


    Con le tecniche moderne si può scegliere il singolo gene da introdurre nell'organismo (che sia della stessa specie o no), lasciando quasi intatto il corredo genetico dell'organismo che riceve il gene e dunque si può svolgere un lavoro più mirato, meno invasivo e anche più rapido. E giusto/sbagliato?

    Mi pare di aver letto (non ricordo dove) che il grano tenero sia il frutto di una mutazione genetica casuale tra due specie diverse(farro antico coltivato + polline di un pianta erbacea).
    Mi sorge un dubbio, ma se il discorso del grano tenero è vero, allora non ci troviamo di fronte ad una sorta di "transegensi" fatta da Madre Natura?

    La ringrazio.
    Spiros

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  2. Alberto Guidorzi12 gennaio 2017 20:05

    Spiros

    Con piacere ti aiuto.

    Nel primo tuo quesito il tuo ragionamento è corretto. Per quello che ti dirò dopo tieni presente che è OGM la cisgenesi che si esegue con i metodi della transgenesi (che non si può fare in nessun altro modo), ma non lo è se io ottengo lo stesso risultato forzando le barriere della incompatibilità biologica che ormai sono forzabili

    Innanzitutto per trasferire un gene esogeno o anche endogeno tramite agrobatterio o biolisticamente, occorre assemblare una costruzione genica prima di trasferirla e poi non era possibile guidarla e quindi occorreva fare tutto un lavoro di selezione per eliminare le cattive localizzazione. Tuttavia il costrutto genico era rivelabile.
    Con le nuove biotecnologie come ad esempio il CRISPR CAS-9 il lavoro è miratissimo e ci permette due cose: 1° laddove abbiamo tagliato si può fare transgenesi e cisgenesi e creiamo OGM, 2° ma possiamo anche modificare solo qualcosa del DNA senza dover aggiungere nuovo materiale genetico. In altri termini facciamo in modo più mirato ciò che crea a caso ad esempio una particella gamma o un raggio cosmico naturalmente. Solo che in Europa non è ancora stabilito se così creiamo OGM; è però sicuro che una mutazione indotta da noi o dalla natura è stabilito che non è OGM. Sai perchè non è OGM perchp quando è stata fatta la legge di piante così modificate dall'uomo ne esistevano più di tremila e quindi la decisione è stata presa solo per opportunità.
    Quindi i sostanza anche la tua risposta al tuo secondo quesito è corretta.

    3° Per ottenere il farro antico si sono verificate mutazioni che l'uomo ha selezionato, ma per creare il grano duro prima ed il grano tenero è avvenuto un vero e proprio inglobamento di un genoma intero estraneo (numero di cromosomi di ogni specie non ripetuti) e questo è avvenuto due volte di seguito. Nella cellula del frumento monococco (farro piccolo antico)vi vi sono 14 cromosomi (7+7 nel senso che i secondi 7 sono uguali ai primi 7 e 7 si chiama genoma del frumento monococco). Il monococco per caso ha ricevuto il polline di un'altra pianta della specie Aegilops che gli ha apportato il genoma B di altri 7 cromosomi e da qui è nato il frumento duro, successivamente il frumento duro ha ricevuto un terzo genoma (detto D) di altri 7 cromosomi da un'altra Aegilops e si è formato frumento tenero. Quindi a rigore il frumento è il più grande Organinismo Genticamente Modificato che esista formato da Madre Natura, ma vi sono tantissimi altri casi.. Solo che i nostri antenati hanno dovuto aspettare che fosse il caso a fornire loro le due specie di frumento oggi coltivate.

    Credi tu che se avessero avuto le nostre conoscenze si sarebbero posti tutte le domande che ci poniamo noi ora per creare dei frumenti più produttivi e meglio panificabili? Anzi se ci osservassero ci direbbero: "ma i nostri discendenti sono dei coglioni".

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  3. @ Dottor Guidorzi

    Bene, la ringrazio per la risposta!
    Allora avevo capito bene.
    Non so cosa penserebbero, so però che spesso le discussioni si sviluppano in pro/contro senza entrare nel merito tecnico della questione (diventando battaglie ideologiche), e dal mio punto di vista non è un bene, perché non si riesce a capire cosa sia vero e cosa falso. Ancora grazie per la disponibilità.

    Spiros

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