Science, 14 May 93, Vol. 260, pg, 887 - Billy Goodman - I pesticidi sono stati messi al bando perché distruggono indiscriminatamente sia gli insetti buoni che quelli cattivi. La tendenza è ora quella di ricorrere al controllo biologico. Un esempio è dato dalle cavallette che circa una volta o due ogni dieci anni hanno un’esplosione di popolazione in certe zone del west degli USA raggiungendo una densità di 100 insetti per mq. Dopo la catastrofica invasione del 1987 che infestò 55 milioni di acri, i ricercatori importarono dall’Australia due nemici delle cavallette: una vespa ed un fungo. La vespa (Scelio parvicornis) è un parassita delle uova delle cavallette fra le quali deposita le proprie; le larve delle vespe divorano quelle delle cavallette. Il fungo (Entomophaga praxibuli) penetra nell’esoscheletro delle cavallette e distrugge i tessuti dell’insetto uccidendolo. Tuttavia l’esperimento non fu portato avanti perché considerato troppo pericoloso riguardo a effetti secondari a lungo termine dei due agenti importati.
Science, 25 Jun 93, Vol. 260, pg, 1893 - Bob Holmes - L’agricoltura alternativa è quella basata su metodi naturali senza l’uso di fertilizzanti chimici e pesticidi ed è detta “sustainable agricolture”. La questione più dibattuta sta però nella sua redditività a cui non si è ancora data una risposta difendibile e comprensiva. La confusione sta nel fatto che non è facile comparare la redditività dell’agricoltura convenzionale ed alternativa se non c’è accordo sugli scopi del paragone, se si guarda cioè solo al costo del produttore o si includono anche gli effetti sociali ed ambientali. Uno dei costi nascosti dell’agricoltura tradizionale sta nella riduzione di redditività futura causata dall’erosione del suolo e dalla contaminazione del suolo e delle acque, costo paragonabile al costo di ammortamento delle macchine in un’industria.
Science, 7 Apr 95, Vol. 268, pg. 11 - Philip H. Abelson (Editorial) - Oggi negli USA solo il 2% della popolazione lavora nelle fattorie e la famiglia media spende meno del 7% del suo reddito per il cibo. La ricerca ha triplicato la resa agricola liberando la terra per altri usi. I miglioramenti genetici al mais ed al frumento in Messico e quelli al riso nelle Filippine hanno beneficiato recentemente miliardi di persone migliorando anche la situazione di fame cronica in India. Le nuove varietà di frumento crescono in ambienti diversi e dal Messico si sono diffuse in Pakistan ed India. Il mais è invece legato di più all’ambiente e devono essere create varietà diverse. Altre ricerche sono orientate a produrre nuove varietà per la cassava, piselli, patate, miglio e sorgo. Tuttavia, benché in molti dei paesi in via di sviluppo il costo del cibo sia ormai divenuto una frazione ridotta del reddito, vaste popolazioni dell’Africa sub-sahariana e dell’Asia del sud vivono nella miseria e questo dipende, oltre che dall’incremento della popolazione, dall’azione fallimentare dei governi che non favoriscono l’agricoltura. Gli abitanti, stretti dalla miseria, finiscono con il distruggere le foreste tropicali.
Science, 5 May 95, Vol. 268, pg. 654 - Elizabeth Culotta - La concentrazione della CO2 nell’atmosfera è passata da circa 270 ppm nel 1870 a 360 ppm oggi e ciò è visto come un indice dell’effetto serra, ma la CO2 è anche un essenziale nutriente delle piante perché provvede loro il carbonio per la sintesi dei carboidrati e si pensa quindi che l’aumento della sua concentrazione favorisca la crescita delle piante e la loro resa. Negli USA si stanno conducendo esperienze raddoppiando artificialmente la concentrazione di CO2 nell’aria mediante pompaggio su aree limitate di foresta o di campi coltivati. Si è visto che l’effetto sulla crescita è positivo anche se non tutte le piante reagiscono allo stesso modo. Per il cotone la resa aumenta del 50%, per il frumento si ha un più modesto 10% ed in media si stima fra il 10% ed il 20% l’aumento di resa nelle coltivazioni raddoppiando la concentrazione di CO2. Sarà necessario però usare più fertilizzanti per non ridurre il contenuto di proteine del raccolto.
Science, 22 Aug 97, Vol. 277, pg. 1038 - Charles Mann - Non è ancora chiaro se nel mondo si potrà produrre abbastanza grano, mais, riso e patate per prevenire in futuro tragedie come quella della carestia in Etiopia nel 1984. Per il momento almeno per l’Etiopia le cose sono cambiate. La guerra civile è finita nel 1991e da allora l’Etiopia ha quasi raddoppiato la sua produzione di granaglie, l’anno scorso ne ha esportato circa 200000 ton nel vicino Kenya colpito dalla siccità. Questo è stato il risultato di una vera rivoluzione verde ottenuta con la combinazione di varietà ad alta resa, uso di fertilizzanti chimici e tecniche dimostrative per insegnare il loro uso agli agricoltori. Sono gli stessi metodi che negli anni ‘60 e ‘70 hanno portato le popolazioni dell’Asia e dell’America Latina all’autosufficienza. La fame però persiste dovuta alla povertà ed alla non adeguata rete di distribuzione del cibo. Secondo la FAO il 56% degli esseri umani vivono con una media di 2200 calorie al giorno, un livello appena sufficiente per la sussistenza. Fra il 1989 ed il 1990 il collasso dell’Unione Sovietica ha provocato una sensibile riduzione della produzione mondiale di granaglie passando da 180 milioni di ton a 116 nel 1996-97. Dal 1994 si prevede che la Cina aumenterà la sua richiesta di granaglie per esaurimento di nuove terre arabili e delle disponibilità di acqua. L’aumento delle importazioni da parte della Cina può innescare l’aumento dei prezzi. Anche l’Africa difficilmente potrà produrre cibo a sufficienza da aiutare la richiesta mondiale e si dovrà affrontare a livello mondiale un inevitabile gap fra domanda ed offerta di cibo. Il futuro dipenderà da un ulteriore impegno della ricerca in campo agricolo.
Science, 16 Jul 99, Vol. 285, pg. 369 - Annie Simon Moffat - I metalli sono i nemici principali delle piante. L’alluminio, per esempio, è il metallo più abbondante della crosta terrestre e nei suoli acidi emette ioni liberi che avvelenano le radici delle piante rendendo rigide le cellule e impedendone l’accrescimento. Il risultato è un raccolto stentato nel 12% del suolo coltivabile. Il problema viene affrontato ora con l’ingegneria genetica e si sono identificati dei geni resistenti ai metalli ed enzimi da essi prodotti capaci di sequestrare i metalli o di trasformarli in forme volatili per disperderli. Si sono trovate anche piante capaci di crescere in suoli contaminati da mercurio, rame o cadmio e di accumulare questi metalli. Il mercurio nelle zone contaminate tende a formare metil-mercurio che si accumula nella catena alimentare e provoca danni neurologici nell’uomo. L’uso di enzimi batterici trasforma questi composti in sali meno tossici.
Science, 16 Jul 99, Vol. 285, pg. 387 - Ismail Serageldin - L’aumento di popolazione di circa 86 milioni di persone ogni anno concentrata nelle regioni più povere richiede il potenziamento dell’agricoltura in modo sostenibile. Si stima che entro i 2025 la produzione di cereali debba aumentare dell’80% rispetto al valore medio del 1990. L’aumento di produzione richiede un più efficiente uso dell’acqua dell’energia e del lavoro. Si assiste già nel settore privato a grandi investimenti nella biotecnologia; negli ultimi tre anni la superficie coltivata con piante transgeniche è aumentata di circa 10 volte, da 2,8 milioni di ettari nel 1996 a 27,8 milioni di ettari nel 1998 ed il 74% di queste culture sono state create nnegli USA. I principari prodotti transgenici sono i semi di soia, il mais, il cotone, le patate. Lo sviluppo di queste biotecnologie crea però altri problemi come il pericolo di distruggere la biodiversità in agricoltura e l’insorgere di monopoli di conoscenze che portano alla marginalizzazione di larga parte della popolazione.
Science, 26 Nov 99, Vol. 286, pg. 1662 - Dan Ferber - L’attuale dibattito sulle piante geneticamente modificate (GM) è oggi uno dei più accesi e senza esclusione di colpi fra gli oppositori delle biotecnologie ed i gruppi industriali impegnati nello sviluppo. Un’indagine obiettiva non può risolvere la controversia, ma può dare più informazioni. Le piante che sono state sviluppate per resistere contro i pesticidi e gli erbicidi pongono un rischio minimo alla salute umana, ma le preoccupazioni per l’ambiente dove i nuovi geni potrebbero diffondersi creando nuove piante e parassiti infestanti sono difficili da negare. Fra le più plausibili minacce alla salute umana dei cibi transgenici c’è quella delle allegie ed alcune reazioni allergiche possono essere serie se provocano shock anafilattici. Le persone che sono allergiche alle noci del Brasile sono anche allergiche alla soia a cui è stata aggiunta una proteina della noce brasiliana che la rende più nutriente; inoltre si sa poco sulle proteine che suscitano le allergie e quindi non si può essere mai sicuri sugli effetti delle nuove varietà transgeniche. Un dibattito particolarmente violento è quello che oppone gli ambientalisti contro il grano Bt, contenente una proteina insetticida tratta dal batterio Bacillus thuringiensis (Bt) che potrebbe distruggere la farfalla monarca. Prove di laboratorio hanno dimostrato che il polline del grano Bt può uccidere il bruco della farfalla monarca, ma si sa che il batterio Bt, che è largamente usato come spray pesticida, uccide un’ampia varietà di farfalle e insetti. L’attenzione suscitata dai media su questo problema ha provocato una moratoria nell’approvazione di altre piante Bt. Le tossine introdotte nelle piante possono danneggiare o provocare danni cronici anche su insetti benefici entrando indirettamente nella catena alimentare. Gli ecologisti temono anche che le tossine erbicide possano diffondersi ad altre piante e creare specie invasive, ma alcuni genetisti osservano che queste varianti non durano a lungo in assenza di una selezione naturale. Circa i benefici delle piante GM non tutti sono provati. Il più vantaggioso si è dimostrato il cotone che richiede una forte dose di pesticidi e le varietà GM hanno portato ad un notevole risparmio, ma la maggiore spinta alle piante GM viene data dalla possibilità di ridurre la malnutrizione e la salute nei paesi emergenti. Una varietà di riso con vitamina A e capace di accumulare più ferro può prevenire infezioni, cecità e anemia nel terzo mondo. Altre ricerche hanno sviluppato piante contenenti vaccini contro la diarrea ed altre malattie.
Science, 21 Jan 2000, Vol. 287, pg. 431 - Alexander G. Haslberger - Nell’ultimo anno è fortemente cresciuta in Europa l’opposizione al mercato di prodotti derivati da organismi geneticamente modificati (GMO) in quanto considerati dalla pubblica opinione dannosi alla salute ed all’ambiente. Mentre negli USA c’è più indifferenza nell’uso dei GMO, in Europa si assiste ad un sostanziale rifiuto di queste tecnologie, lo sviluppo di nuovi prodotti viene riconsiderato e ritardato e molti prodotti disponibili vengono banditi o soggetti a moratoria e sottoposti a lunghe procedure di notificazione. La Direttiva Europea 90/220/EEC stabilita alla fine degli anni ‘80 specifica i provvedimenti per la definizione e gestione del rischio dei GMO e per la loro introduzione sul mercato, ma ora anche questi sono considerate insufficienti; ad esempio l’attuale identificazione genetica dei prodotti non permette studi epidemologici per rivelare effetti di allergie e nuovi emendamenti alle direttive dovranno essere introdotti entro 6 mesi. Questi emendamenti dovranno introdurre una sorveglianza sugli effetti indiretti ed a lungo termine; se viene individuato un rischio potenziale si dovrà definire un piano di verifica e monitoraggio specifico. L’approvazione alla distribuzione e vendita può essere ristretta in termini di tempo, condizioni e regione geografica, misura questa già in vigore negli USA per certi prodotti, ma negli USA più di 50 prodotti GMO godono già di una completa deregulation, sono trattati cioè come i prodotti non modificati, ed il 50% della soia ed il 38% del granoturco sono coltivati nella versione GMO. Le restrizioni europee porranno grossi problemi alle esportazioni USA. Un altro motivo di conflitto è la richiesta europea di etichettare i prodotti GMO cosa che però viene sostenuta anche da molti membri del Congresso USA.
Science, 25 Feb 99, Vol. 287, pg. 1390 - Dan Ferber - La prossima battaglia sui cibi modificati geneticamente (GM) si svolgerà prossimamente a Washington D.C.; la Monsanto ha chiesto all’Environmental Protection Agency (EPA) l’autorizzazione a provare sul campo la coltivazione di una nuova specie di mais modificato con il gene di un batterio che produce una tossina letale al verme delle radici, una larva di alcune specie di scarafaggi. Gli ambientalisti però si oppongono chiedendo risposta a problemi di sicurezza. Oggi il verme delle radici infesta negli USA 30 milioni di ettari piantati a mais ed il controllo viene fatto ruotando il mais con la soia oppure con insetticidi chimici meno pratici perché i vermi stanno diventando resistenti;, ma anche la rotazione è divenuta meno efficace perché gli scarafaggi depongono le uova nei campi di soia e successivamente attaccano le coltivazioni di mais. Poiché il gene usato non è stato mai introdotto prima, le esperienze precedenti sul mais GM non sono valide. Gli ambientalisti temono che la tossina venga rilasciata al suolo dove può rimanere attiva per anni e temono che i vermi divengano resistenti rendendo inutile questa tecnica. La Monsanto risponde che la tossina non viene rilasciata al suolo e non è tossica per specie diverse utili fra cui le coccinelle. La sua fretta per una decisione è dettata dalla concorrenza che si appresta a sviluppare un’altra specie di mais transgenico. Nel caso più favorevole la decisione dell’EPA arriverà a marzo, ma sarà certo molto combattuta.
Science, 14 Apr 2000, Vol. 288, pg. 239 - Elizabeth Pennisi - Negli ultimi 3 anni ricercatori di 10 paesi guidati dal Giappone hanno lavorato a sequenziare il genoma del riso, ma la scorsa settimana sono stati sorpresi nell’apprendere che la Monsanto è già molto più avanti di loro ed ha promesso di completare il progetto in 2-3 anni e di rendere pubblica la sequenza di 430 milioni di basi, due volte la dimensione di quella della Drosophila recentemente pubblicata. La Monsanto ha tenuto il progetto segreto e pochi hanno visto i dati per giudicarne la qualità e l’utilità; il mese prossimo sarà pubblicata la maggior parte dei dati ed anche la competizione ne avrà l’accesso. I ricercatori che vorranno usare queste sequenze, tuttavia, dovranno accettare di dare alla Monsanto l’opzione a negoziare diritti non esclusivi su ogni brevetto derivato dal loro uso.
Science, 21 Apr 2000, Vol. 288, pg. 429 - Dennis Normile - Nella recente conferenza tenuta a Los Baños nelle Filippine (31 marzo-3 aprile) sul tema “Rice Research for Food Security and Poverty Alleviation” si è convenuto che il riso ibrido è l’unica tecnica oggi disponibile e provata per ottenere un’elevata resa nella produzione del riso. Gli sforzi di tre decade hanno prodotto una varietà di riso ibrido con una resa del 15-30% superiore ed un metodo commerciale per produrre i semi ad ogni stagione essendo la varietà autoimpollinante. In Cina il riso ibrido copre oggi il 50% delle risaie e costituisce il 60% della produzione, viene piantato anche nel Vietnam e nelle Filippine ed altre varietà sono in sviluppo in Bangladesh, Sri Lanka ed Indonesia. Negli USA la RiceTec Inc. di Alvin in Texas ha meccanizzato il processo di produzione dei semi per eliminare il lavoro manuale usato in Cina e 2 lavoratori fanno ciò che in Cina è fatto da 100 contadini. La diffusione del riso ibrido richiede però ancora molti sforzi, l’applicazione dei fertilizzanti richiede un attento controllo e così anche il trapianto delle nuove piantine, anche la qualità ed il gusto deve essere migliorato.
Science, 4 Aug 2000, Vol. 289, pg. 709 - Jocelyn Kaiser - L’US Department of Agricolture (USDA) ha un problema scottante da risolvere: se opporsi alla commercializzazione di un procedimento di biotecnologia che rende sterili i semi. Questa tecnologia chiamata “terminator” viene rifiutata anche da gruppi scientifici e compagnie come contraria agli interessi dei contadini poveri. Il procedimento, chiamato ufficialmente “Technology protection system”, ha lo scopo di proteggere gli investimenti delle compagnie nello sviluppo di piante geneticamente modificate impedendo ai contadini di usare i propri semi nella semina successiva. Ciò è ottenuto aggiungendo tre geni alle piante; se i semi della pianta modificata sono trattati con un antibiotico la pianta che cresce produce una tossina che rende sterili i propri semi. In tal modo i contadini sono costretti ad acquistare continuamente i semi. I critici temono che il polline di queste piante possa sterilizzare anche i campi vicini ed anche la Monsanto ha chiesto una moratoria. Tuttavia lo USDA ritiene la tecnologia troppo promettente per rifiutarla, può essere usata per abilitare e disabilitare i geni e può avere applicazioni benefiche come impedire la diffusione dei geni delle piante geneticamente modificate alle altre.
Science, 11 Aug 2000, Vol. 289, pg. 843 - Dennis Normile - La Monsanto Co. ha dichiarato di voler fornire in modo gratuito a scopo umanitario la licenza per produrre riso geneticamente modificato capace di fornire vitamina A. Il nuovo riso contiene dei geni che producono il beta-carotene che il corpo trasforma in vitamina A. Il processo del beta-carotene deve però essere trasferito alle diverse varietà di riso che crescono nelle diverse regioni. Nel processo ci sono diverse tecniche i cui brevetti sono detenuti da numerose ditte. La Monsanto è padrona del brevetto più importante, ma altri sono fuori dal suo controllo. Ci sono ora dei negoziati per indurre tutti a liberalizzare il processo.
Science, 8 Dec 2000, Vol. 290, pg. 1867 - Jocelyn Kaiser - Questo autunno del granturco geneticamente modificato prodotto dalla Aventis CropScience per l’alimentazione animale è stato trovato usato illegalmente anche in diversi cibi confezionati per l’alimentazione umana. L’Environmental Protection Agency (EPA) ha creato un gruppo di studio per indagare se ci sono state reazioni allergiche fra le persone che hanno usato questi alimenti. Il problema riguarda la proteina di un batterio (Cry9C) prodotta da un gene aggiunto per rendere il granoturco più resistente agli insetti, proteina che fa parte della famiglia delle Bt. I risultati delle prove non sono stati considerati conclusivi anche perché non si conosce che cosa può provocare la reazione allergica e quale è il livello di sicurezza che non la provoca; 34 persone hanno denunziato reazioni allergiche e solo per 14 si sono richieste ulteriori ricerche. La Aventis ha chiesto di mantenere per 4 anni la commercializzazione sotto controllo, ma non ci si aspetta una decisione rapida.
Science, 15 Dec 2000, Vol. 290, pg. 2046 - Lone Frank - In Italia il ministro dell’Agricoltura Pecorario Scanio, appartenente al partito Verde fondamentalista, ha imposto in luglio nuove regole contro la ricerca sugli organismi geneticamente modificati (GMO) condizionando i finanziamenti dei progetti GMO di 23 istituti ad una dichiarazione scritta di non sottoporre i prodotti a prove sul campo dichiarando che i GMO rappresentano un potenziale pericolo per la salute e l’ambiente. Il biologo molecolare Angelo Spena dell’università di Verona ha dichiarato che non ha senso una ricerca orientata all’agricoltura vietando le prove sul campo ed anche il fisiologo Giorgio Benedek dell’università di Milano-Bicocca ha espresso preoccupazione per l’atteggiamento antiscientifico del governo. In settembre inoltre il ministro ha richiesto ai ricercatori di modificare le loro proposte di sviluppo togliendo ogni aspetto riguardante i GMO pena la cancellazione dei finanziamenti. Questa politica sembra in conflitto con la legislazione dell’Unione Europea che ammette le prove campali degli GMO se questi danno sufficienti garanzie di non inquinare geneticamente altre piante. Negli ambienti scientifici italiani c’è il timore che queste posizioni possano portare ad un progressivo esodo dei ricercatori verso altri paesi.
Science, 22 Jun 2001, Vol. 292, pg. 22370 - Anne Simon Moffat - Viene ancora ricordato il flagello che affamò centinaia di migliaia di persone e provocò un’ondata di emigrazione verso gli USA: la malattia delle patate in Irlanda fra il 1845 ed il 1847. Oggi anche in un’era di agricoltura ad alta tecnologia gli agenti patogeni e gli insetti hanno ancora la capacità di esplodere devastando le culture. Vi sono molte ragioni per queste esplosioni: l’aumento di resistenza dei patogeni e degli insetti ai pesticidi, la messa al bando di alcuni efficaci prodotti chimici per ragioni ambientali e la più facile diffusione degli agenti delle malattie per l’aumento delle comunicazioni. Il problema degli insetti è ancora serio come 100 anni fa e nazioni senza un surplus di cibo sono sempre vulnerabili. La prima linea di difesa contro le malattie delle piante è la loro naturale resistenza che può essere spesso trasferita fra le specie mediante incroci, ma questo richiede molto tempo ed i patogeni evolvono rapidamente. Così i ricercatori sono passati ad introdurre dei geni direttamente nelle piante e si è introdotto un nuovo termine per questi prodotti: GM o geneticamente modificati, ormai oggetto di pubbliche proteste. Il gene più usato è quello tratto dal Bacillus thuringiensis (Bt) che codifica una proteina letale per gli insetti. Questo gene è stato introdotto nel mais, cotone e patate portando ad una riduzione dell’uso di insetticidi chimici e, per evitare che gli insetti diventino resistenti alla tossina sono stati usati diversi geni da diverse varietà di Bt. Un’altra strategia è quella di una specie di vaccinazione delle piante, esponendole alle proteine del patogene. Questo processo è stato applicato a meloni, agrumi, pomodori, tabacco e papaya. Il movimento anti-GM ha focalizzato la sua opposizione sul trapianto di geni fra organismi molto diversi. Altri ricercatori cercano ora di usare le piante come sorgente di geni resistenti alle malattie, ne sono stati isolati molti e si è visto che, anche se provengono da piante differenti, sono simili. dimostrando come il meccanismo della resistenza alle malattie si è conservato nell’evoluzione. Altro metodo per la protezione delle piante è l’uso di stimolatori chimici esterni che esaltano i meccanismi difensivi propri e fra questi c’è quello della “risposta ipersensitiva” (HR) che provoca la morte delle cellule nelle immediate vicinanze dell’infezione impedendone il diffondersi. Un’altra strategia è quella di agire sull’ambiente con il biocontrollo che uccide i patogeni senza danneggiare le piante; si agisce ad esempio sulla luce, la temperatura o i tempi di messa a dimora e di raccolta. Il biocontrollo include la tossina del Bt che è stata sparsa sulle piante già da 50 anni. Recentemente è stato sviluppato un nuovo prodotto detto Cide-Trak, alimento stimolatore mescolato ad una bassa dose di pesticida che uccide i vermi delle radici del mais nella fase adulta impedendo così anche la crescita di una nuova generazione. Vi sono poi dei funghi letali per molte specie di insetti ed è stata usata anche la plastica che assorbe i raggi ultravioletti con cui si copre il suolo 3-6 settimane prima della messa a dimora delle piante; in questo periodo la temperatura del suolo si alza fino a 50 °C abbastanza per uccidere spore di funghi ed altri organismi e questa tecnica è stata usata, in Italia ed Egitto, per proteggere i pomodori e, in Italia e Turchia, per proteggere il pepe.
Science, 1 Mar 2002, Vol. 295, pg. 1623 - Charles C. Mann and Mark L. Plummer - Nella regione nord-ovest dell’Oregon, un’area secca con solo 20 mm di pioggia annuale e per lo più priva di alberi, sono stati piantati 7200 ettari con una specie ibrida clonata di pioppi a blocchi di 400 m di lato. I trattamenti e l’irrigazione sono controllati mediante computer e l’acqua viene prelevata dal fiume Columbia a 8 km di distanza. La società che gestisce la foresta afferma che in 6 anni cresceranno alberi da 20 m ottenendo una produzione 10 volte superiore alla media. I nuovi alberi geneticamente modificati crescono più rapidamente, richiedono meno prodotti chimici e forniscono legno con speciali caratteristiche. Il Dipartimento dell’Agricoltura US ha avuto 138 richieste di prove sul campo per nuovi tipi di alberi ed i sostenitori delle biotecnologie ritengono che questo sia anche un modo per combattere il cambiamento climatico. I nuovi alberi ingegnerizzati hanno geni che aumentano la resistenza agli insetti e ritardano la fioritura impedendo l’impollinazione delle specie naturali. Altro obiettivo dei ricercatori è quello di ridurre la produzione di lignina che rende duro il legno, ma meno adatto alla produzione della carta, si cerca inoltre di produrre più legno possibile e di ridurre il fogliame ed i fiori ed abbassare la percentuale di biomassa nelle radici. L’ingegnerizzazione degli alberi ha però tre difficoltà; la prima è che gli alberi sono diversi dalle piante annuali usate nella ricerca biotech, la seconda è che i ricercatori non sono in grado di usare la clonazione per moltiplicare gli alberi ad eccezione del genere Populus, la terza è infine che una valutazione richiede molti anni. Anche la ricerca genetica è complessa perché il genoma degli alberi è estremamente grande, i Pini hanno un genoma di 20 miliardi di coppie di basi, sette volte quello degli uomini, ma con un numero di geni ridotto. Per propagare le specie si ricorre al processi di “somatic embriogenesis” che produce embrioni dai tessuti non riproduttivi come le foglie. Per verificare che i cambiamenti apportati siano quelli voluti bisogna però aspettare che gli alberi siano cresciuti e questo potrebbe richiedere anche decenni, quindi la ricerca è rivolta alle specie a rapida crescita. Il potenziale di queste ricerche è enorme, nel 2010 la richiesta di legno sarà 20% più alta di oggi e raggiungerà gli 1,9 miliardi di mc, la creazione di piantagioni ad alta produttività potrà ridurre la pressione sulle foreste naturali. La produzione di alberi sterili impedirebbe l’alterazione delle specie naturali inoltre questi alberi difficilmente potrebbero attecchire fuori dalle zone controllate. Gli oppositori ritengono però che ottimi risultati si possono ottenere anche senza modifiche genetiche che comunque rappresentano un rischio; i pini transgenici negli USA non salverebbero le foreste dell’Indonesia e bisognerebbe puntare sui benefici della società e meno sui guadagni economici.
Science, 15 Mar 2002, Vol. 295, pg. 2019 - Pedro A. Sanchez - L’Africa a sud del Sahara è rimasta la sola regione del mondo dove la produzione di cibo per persona è stata stagnante negli ultimi 40 anni. Circa 180 milioni di Africani non hanno sufficiente cibo per avere una vita produttiva e per non essere fortemente suscettibili alle epidemie di malaria, HIV-AIDS e tubercolosi. Questa situazione dipende dall’insufficiente produzione locale di cibo in contrasto al sud dell’Asia e ad altri paesi dove l’insicurezza dipende da una cattiva distribuzione o dalla mancanza di un reddito. Alcuni stati africani stanno dando ora massima priorità all’agricoltura, ma la perdita di fertilità del suolo, gli infestanti e gli insetti sono le cause della bassa produttività. Per decenni i governi non hanno dato priorità al settore rurale ed il suolo è stato sfruttato ed impoverito. I fertilizzanti in Africa costano da 2 a 6 volte che in Europa, Nord America o Asia. Negli ultimi 10 anni si sono cercati nuovi sistemi di fertilizzazione sfruttando le risorse naturalmente disponibili in Africa. Si tratta di usare separatamente o in combinazione tre metodi: piantagioni di leguminose per fissare l’azoto, uso di rocce fosfatiche locali per arricchire le terre povere di fosfati e riciclaggio di biomasse come foglie e vegetali nutrienti. Ad esempio le coltivazioni di mais possono usare la rotazione con leguminose, le rocce fosfatiche locali vengono dissolte dal terreno leggermente acido e sono un’alternativa all’importazione di superfosfati, le biomasse degli arbusti di Tithonia diversifolia sono un ottimo nutriente nelle produzioni di ortaggi. Si deve favorire il trasferimento di queste conoscenze fra i coltivatori dei villaggi accelerando l’adozione di questi metodi in milioni di famiglie contadine. Gli investimenti necessari per migliorare la fertilità dei terreni vengono stimati a 100 milioni di US$ l’anno. Altre esigenze sono quelle di ridurre la disparità fra prezzi di mercato e prezzi pagati dagli Africani per i fertilizzanti migliorando le infrastrutture di trasporto e di integrare lo sviluppo dell’agricoltura con quello dell’educazione e del settore sanitario che sono fortemente interdipendenti.
Science, 9 Aug 2002, Vol. 297, pg. 920 - Charles C. Mann - Le terre nere dell’Amazzonia o “terra preta do Indio” sono ampie zone molto fertili che hanno sostenuto per millenni vaste comunità di agricoltori e continuano a farlo anche con un minimo di fertilizzanti. Questa fertilità di lungo periodo è un fatto anomalo nei tropici perché il suolo sotto la foresta pluviale è notoriamente povero, troppo umido, molto acido e povero di materia organica e di nutrienti. Carbonio e nutrienti si trovano nella vegetazione che li copre e quando la foresta viene tagliata il calore e la pioggia dei tropici decompongono la materia organica ed il suolo è incapace di sostenere la vita; per questo la foresta tropicale è chiamata deserto bagnato. Le zone di terra preta sono quindi un fatto anomalo, esse coprono il 10% dell’Amazzonia, un’area come la Francia. La popolazione india ha praticato qui l’agricoltura per secoli ed il suolo non si è mai impoverito e questo è qualcosa che non si sa riprodurre. Recentemente gruppi crescenti di ricercatori hanno cercato di capire come gli indigeni abbiano creato questo tipo di terra. La ricerca è ancora agli inizi, ma la pressione della popolazione sta causando una rapida deforestazione della regione e si cerca una forma di agricoltura intensiva sostenibile. La terra preta si trova in genere nelle basse colline lungo i fiumi dove gli indigeni preferiscono vivere. Gli archeologi hanno trovato che i depositi più antichi sono di 2000 anni fa e la maggiore diffusione si è avuta fra il 500 ed il 1000 d.C.; la terra nera ha uno spessore di 40-60 cm e può arrivare a 2 m e dovunque è ricca di frammenti di ceramica precolombiana. La terra preta è più ricca della terra circostante di fosforo, calcio, zolfo ed azoto oltre a materiale organico che trattiene l’umidità. Il punto chiave è il contenuto di carbone di legna che impedisce alla materia organica di mineralizzare rapidamente, ma non basta mescolare terra e carbone perché questo non contiene nutrienti che provengono invece da escrementi, rifiuti e ossa di animali e di pesci e dalla biomassa dei microrganismi del suolo. La procedura di tagliare e bruciare praticata da molti nei tropici fornisce una produttività a breve termine e dopo gli agricoltori devono spostarsi in altre parti della foresta. Per creare la terra preta gli indios hanno bruciato incompletamente la foresta creando del carbone e vi hanno aggiunto i nutrienti favorendo i microrganismi. Quando si disponeva solo di attrezzi di pietra per tagliare gli alberi si cercava di evitare lo spostamento in altre zone e si allargava la zona conquistata, inoltre gli abitanti usavano molti alberi utili, come quello della manioca, che crescevano naturalmente.
Science, 6 Sep 2002, Vol. 297, pg. 1654 - Barry E. Smith - La produzione agricola è generalmente limitata dalla disponibilità di azoto fissato nel terreno e circa la metà di questo proviene dai fertilizzanti a base di ammoniaca. Per la sintesi dell’ammoniaca, un processo che richiede idrogeno ed alte temperature e pressioni, si consuma circa l’1% dell’energia totale prodotta nel mondo. In netto contrasto i batteri fissatori di azoto, molti dei quali vivono in simbiosi con le piante leguminose, richiedono solo temperatura normale e pressione atmosferica. Il segreto di questo successo sta nell’enzima nitrogenasi che trasforma la molecola dell’azoto in ammoniaca.. Per decenni si è cercato invano di determinare come la nitrogenasi catalizzi questo processo. Ora la risoluzione con alta definizione della struttura spaziale e della composizione della nitrogenasi porta nuova luce sul meccanismo del processo. La nitrogenasi consiste di due metalloproteine, una contiene ferro (Fe) ed è attiva come donatore di elettroni, la seconda contiene la coppia molibdenio-ferro (Mo-Fe) che forma due complessi metallo-zolfo. Si suppone che i sei atomi di ferro che si trovano al centro della struttura si legano ad un atomo di azoto e questo rappresenti il primo passo alla sintesi dell’ammoniaca, ma vi sono ancora molte discussioni sul meccanismo preciso.
Science, 29 Apr 2005, Vol. 308, pg. 688 - Jikun Huang - Le coltivazioni geneticamente modificate (GM) sono oggi principalmente quelle industriali come il cotone ed i mangimi per gli animali. La difficoltà nel commercializzare il riso GM è la causa del declino della quantità e dell’orientamento della ricerca biotecnologica sia pubblica che privata. Così il riso GM non è stato commercializzato in nessuna parte del mondo. Perfino la Cina, che ha commercializzato in modo aggressivo il cotone Bt ed investito fortemente nella ricerca delle colture GM, alla fine non li ha commercializzati. Una ragione è che ci sono state poche prove indipendenti che le colture GM migliorano realmente il benessere dei contadini. Uno studio ora presenta i risultati di un’analisi economica che usa i dati di 8 luoghi di preproduzione sperimentale in Cina. Si cerca di dare risposta a tre domande. 1) Il riso GM aiuta a ridurre l’uso dei pesticidi? 2) Le nuove varietà di riso aumentano la produzione dei contadini? 3) Ci sono degli effetti sulla salute per i contadini che usano le varietà di riso GM? La ricerca biotecnologica cinese ha prodotto una vasta varietà di nuove tecnologie incluse parecchie varietà di riso GM resistenti agli insetti. Una varietà è il GM Xianyou 63 che è stato creato con l’inserimento del gene del Bacillus thuringiensis (Bt), l’altra varietà è il GM II-Youming 86 creata introducendo un gene inibitore modificato (CpTI). Le varietà GM sono entrate nelle preproduzioni sperimentali nel 2001 per verificarne gli effetti prima della commercializzazione. La prepoduzione del GM Xianyou 63 è stata condotta da contadini di sette villaggi in 5 contee della provincia di Hubai. Le prove del GM II-Youming 86 sono state condotte in un villaggio nella provincia di Fujian. I contadini sono stati scelti a caso e divisi in due gruppi, adottanti e non adottanti. A ciascun adottante è stata data una quantità fissa di semi di riso GM per coprire tutta la piantagione (adottanti totali) altri solo per coprire una parte della piantagione (adottanti parziali); non ci sono stati sussidi né assistenza di tecnici, ciascuno decideva se e quando applicare i pesticidi sia per i GM che per i non-GM e lo studio ha fornito una stima, per ogni piantagione, della riduzione dell’uso di pesticidi per il riso GM. Nel primo anno dello studio (2002) in 6 degli 8 villaggi campione c’era solo un limitato numero di adottanti e lo stesso negli altri due villaggi. In totale c’erano 40 adottanti di cui 28 parziali e 12 totali, in aggiunta c’erano 37 non adottanti per un totale di 77 piantagioni sotto controllo. Nel 2003 fu usata la stessa strategia, ma fu distribuita una maggiore quantità di seme GM e gli adottanti furono più numerosi. Le informazioni raccolte dalle piantagioni furono le entrate e le uscite, l’uso dei pesticidi e la varietà del riso piantato. Il contadino ha riferito del costo del pesticida usato e se la stagione era stata contraria per il clima. In totale si sono avuti i dati da 347 piantagioni, 123 piantati con riso GM e 224 con riso non-GM. L’indagine ha dimostrato che le caratteristiche del riso prodotto, sia GM che non-GM, erano quasi identiche e che la maggiore differenza stava nel diverso livello dell’uso dei pesticidi. I contadini applicavano lo stesso tipo di pesticida, ma dove si coltivava il riso GM l’uso era ridotto, a meno di una volta per stagione (0.5) rispetto alle 3,7 volte per stagione dei contadini non-GM, quindi la differenza era significativa. L’analisi nell’uso dei pesticidi ha messo in relazione varietà del riso GM, prezzo dei pesticidi, effetti del clima, effetti dell’annata, caratteristiche del produttore e della piantagione. Si è trovato che l’uso del riso GM riduce l’uso del pesticida di 16,77 kg/ha, una riduzione dell’80%, ambedue le varietà di riso riducono significativamente i pesticidi ed il GM II-Youming 86 è migliore. I dati mostrano inoltre che c’è una piccola differenza nella resa fra GM e non-GM a vantaggio dei primi (6364 kg/ha rispetto a 6151 kg/ha cioè 3,5%). Riguardo alla resa il GM Xianyou 63 è del 9% superiore all’altro. La forte incidenza delle malattie connesse all’uso dei pesticidi ha indotto a verificare gli effetti sulla salute dei contadini adottanti il riso GM ed è stato chiesto a ciascuno sugli inconvenienti subiti durante ed immediatamente dopo l’applicazione dei pesticidi. I sintomi sofferti erano uno dei seguenti: mal di testa, nausea, irritazione della pelle, problemi di digestione ed altro. Tutti hanno adottato uno dei seguenti provvedimenti per mitigare i sintomi: consultare un dottore o tornare a casa. Anche la coltivazione del cotone Bt è stata positiva nei riguardi della salute; i pesticidi hanno un effetto negativo sulla salute. Il risultato dello studio ha dimostrano i vantaggi del riso GM resistente agli insetti sia sulla produttività che sulla salute dei contadini. La resa è dal 6 al 9% più alta delle varietà convenzionali e c’è una riduzione dell’80% dei pesticidi, quindi il riso GM aumenterà la competitività internazionale ed i guadagni di produzione. Questi benefici sono magnificati dai riflessi positivi sulla salute. La commercializzazione del riso GM in Cina dovrebbe influenzare una decisione di commercializzare le culture GM nel resto del mondo.
Science, 31 Mar 2006, Vol. 311, pg. 1886 - Ken-ichi Tanno - Il cereale più antico è stato datato a 19000 anni a.C. nel vicino oriente, l’origine dell’agricoltura è stata datata invece fra il 10500 ed 9500 a.C. nella regione a sud-est della Turchia e nel nord della Siria dove ancora oggi cresce il grano selvatico. Il più antico grano domestico è stato individuato negli scavi archeologici datati 9250 a.C.; la stima di quanto tempo prima fosse stato coltivato va da 200 a diverse centinaia di anni. Fra le specie domestiche trovate molte erano danneggiate dal fuoco, ma ne sono state identificate 804. Anche l’orzo è stato domesticato nello stesso periodo ed è stato trovato in due siti vicino Damasco dove il 30% era datato fra il 9300 e l’8500 a.C. ed il 60% fra l’8500 ed il 7500. Si può concludere che la domesticazione dei cereali ha impiegato più di un millennio per stabilizzarsi nelle varietà domestiche ed il processo è stato molto lento. L’agricoltura si è diffusa subito dopo che gli umani hanno adottato lo stile di vita sedentario nei primi villaggi del nord-est.
Science, 28 Jul 2006, Vol. 313, pg. 423 - Dennis Normile - Un consorzio di scienziati agricoltori si sono riuniti per riprogettare la fotosintesi del riso nella speranza di incrementarne la sua resa del 50%. Questo è un obiettivo ambizioso, ma i ricercatori ritengono che sia necessario per assicurare alla crescente popolazione dell’Asia una sufficiente fornitura del loro cibo di maggior consumo. Nella conferenza dell’International Rice Research Institute (IRRI), tenuta il 17-21 luglio nelle Filippine, si è fatto presente che la popolazione dell’Asia crescerà del 50% nei prossimi 40-50 anni ed è necessario aumentare la produzione del riso nei prossimi 30 anni. La Rivoluzione Verde ha introdotto varietà semi-nane di riso che assorbono più fertilizzanti ed hanno un maggiore peso dei grani, ma per aumentare ancora in modo consistente la resa, bisogna andare alla radice ed agire sul meccanismo della fotosintesi. L’evoluzione ci fornisce un modello su come agire. Le piante cosiddette C3, come il riso, usano un enzima detto RuBisCO che converte l’anidride carbonica atmosferica in un composto di tre atomi di carbonio che è il primo passo per fissare il carbonio e produrre la biomassa delle piante. Sfortunatamente lo stesso enzima cattura l’ossigeno che la pianta accumula per la fotorespirazione, un processo che consuma parte del carbonio fissato. Le piante tipo C4, come il mais, hanno anche un altro enzima chiamato PEP carboxilase che inizialmente produce un composto con 4 atomi di carbonio inserito nelle cellule in alta concentrazione, favorisce l’azione di RuBisCO e sopprime la fotorespirazione. Di conseguenza le piante C4 hanno un’efficienza 50% superiore nel trasformare la radiazione solare in biomassa. Nella conferenza IRRI si è affermato che teoria ed esperienze indicano come una pianta di riso C4 potrebbe aumentare la resa del 50% usando meno acqua e fertilizzanti. Si sono discussi i modi per trasformare in C4 le piante di riso. I biologi sanno che le piante C4 si sono evolute da quelle C3 in tempi diversi e le C3 contengono già dei geni attivi nelle C4. Si stanno ora analizzando 6000 varietà selvatiche di riso per trovare quelle che hanno già subito delle trasformazioni che le avvicinano di più alle C4 e su queste si potranno trasferire altri geni dal mais o da altre piante C4. I partecipanti alla IRRI erano molto ottimisti e si spera che 10 gruppi di ricerca del nascente consorzio siano in grado di dimostrare la possibilità di creare un riso C4 entro il 2010. Il processo richiederà 12 anni con un costo di 50 milioni di US$. Se non si riuscisse nell’impresa di creare il riso C4, l’Asia potrebbe essere destinata ad una catastrofe.
Science, 9 Nov 2007, Vol. 318, pg. 920 - U. Yermiyahu - Con quasi la metà dell’umanità che soffre di insufficiente disponibilità di acqua potabile e per l’agricoltura, la desalinizzazione sta diventando una soluzione possibile. Fra il 1994 ed il 2004, la capacità di desalinizzazione è aumentata da 17,3 a 5,6 milioni di mc/giorno ed oggi l’acqua marina desalinizzata fornisce l’1% dell’acqua potabile del mondo. L’acqua desalinizzata sta diventando anche una sorgente per l’agricoltura anche se il costo di desalinizzazione è proibitivo per l’irrigazione, ma per coltivazioni di alto valore, come quello dei prodotti da serra, l’uso potrebbe essere accessibile. L’acqua salmastra desalinizzata, il cui prezzo è 1/3 di quella di mare desalinizzata, è già usata dagli agricoltori di Spagna, Australia e Israele. La salinità dell’acqua è misurata dalla conducibilità elettrica (EC) e l’impianto a osmosi inversa (RO) di Ashkelon in Israele, che produce 100 milioni di mc/anno, ha una salinità di 0,2-0,3 dS/m che è 3-4 volte più alta di quella naturale. Il contenuto di boro dell’acqua marina dopo desalinizzazione è troppo alto per l’agricoltura (2 mg/litro), anche se non è dannoso per l’uomo, ed è necessario un ulteriore trattamento. La desalinizzazione, togliendo i sali, rimuove anche alcuni elementi essenziali alle piante come nutrienti (calcio, magnesio e solfati) e bisogna rimediare con fertilizzanti e mescolare l’acqua a quella di altre sorgenti. L’acqua naturale in Israele contiene Mg a livello di 20-25 mg/litro, Ca di 45-60 mg/litro ed SO4 di 20-25 mg/litro. Per l’acqua potabile il World Health Organization (WHO) raccomanda un livello di 20-30 mg/litro per il Ca e 10 mg/litro per Mg. Il costo di desalinizzazione dell’acqua di mare dell’impianto di Ashkelon è di 0,55 US$/mc (nel 2006) e per piccoli impianti può raggiungere 1 US$, i costi aggiuntivi aumentano il prezzo, ma in loro assenza gli agricoltori sono costretti a dotarsi di impianti opportuni con altri investimenti. L’acqua desalinizzata nell’agricoltura è sempre mescolata a quella naturale ed accompagna quella per l’uso potabile.
Science, 14 Mar 2008, Vol. 319, pg. 1474 - Erik Stokstad - Le conclusioni dell’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) hanno provato che il cambiamento climatico è reale e che dipende dall’attività umana. L’economista Carl Pray che ha lavorato in molte nazioni povere è convinto che la ricerca sull’agricoltura ed in particolare la tecnica delle modifiche genetiche è la chiave per combattere la fame nel mondo la cui popolazione aumenterà a 9 miliardi nei prossimi 50 anni. L’International Assessment of Agricultural Science and Technology for Development (IAASTD), finanziata dalle Nazioni Unite e dalla World Bank, ha posto il problema di come ridurre fame e povertà e sostenere l’agricoltura attraverso la scienza e la tecnologia. Il consenso su molti problemi di base è risultato elusivo. Scienziati dell’industria, soprattutto economisti e biologi dell’agricoltura, credono che la discussione sia stata presa in ostaggio dai partecipanti che si oppongono ai prodotti geneticamente modificati (GM) e da quelli dell’agricoltura industriale. La discussione rimane polarizzata fra sostenitori e contrari dei GM ed i gruppi industriali sono boicottati. La tensione nello IAASTD riflette la competizione nel mondo dell’agricoltura. Si vuole raccogliere un ampio campo di punti di vista e riconoscere la multifunzionalità dell’agricoltura. La produzione del cibo è la principale funzione dell’agricoltura e deve essere fatta in modo sicuro e compatibile con l’ambiente. Molti dei partecipanti tuttavia non vogliono sedere allo stesso tavolo dei loro oppositori. I rappresentanti di Greenpeace, che vogliono il bando degli organismi GM, dei pesticidi e dei fertilizzanti sintetici, non accettano compromessi. I biologi molecolari sono scettici e temono che le analisi scientifiche vengano sommerse da visioni non scientifiche. Il documento finale ha avuto molti intralci. Il gruppo era disorganizzato e ha subito un eccessivo turnover di partecipanti. Ognuno degli otto capitoli del documento aveva due leader, uno dei quali doveva essere una donna ed uno doveva appartenere alle nazioni in via di sviluppo in modo da avere una rappresentatività distribuita. Alcuni team vennero subito in conflitto sugli organismi GM e sulla liberalizzazione del commercio ed un capitolo su come aiutare le nazioni in via di sviluppo nella ricerca sull’agricoltura fu trascurato. Nei testi si riconosce la difficoltà di risolvere i contrasti in modo soddisfacente. I critici si lamentano che il sommario ed i documenti di sintesi, che sono quelli che la maggior parte delle persone leggerà delle 2500 pagine del documento, sono contro gli organismi GM e non incorporano valutazioni positive. Il Capitolo 5 ad esempio conclude che sia i prodotti transgenici che quelli convenzionali saranno necessari per aumentare la produttività nei prossimi 50 anni e l’eliminazione dei prodotti transgenici renderà l’umanità più vulnerabile al cambiamento climatico. Il Sommario finale però pone meno enfasi ai potenziali benefici dei prodotti GM e mette in risalto le controversie. Lo scorso ottobre le compagnie biotech hanno votato che non parteciperanno alla riunione finale perché il rapporto tende a sovrastimare il potenziale dell’agricoltura organica ed ecologica. Alla riunione finale in aprile i rappresentanti di 90 paesi si riuniranno a Johannesburg, in Sud Africa, per decidere se approvare il rapporto, possono accettarlo, approvarlo o solo prenderne nota. Si pensa che il documento sarà usato dai paesi donatori come guida per gli investimenti nella ricerca dell’agricoltura. Alcuni sono scettici perché il documento ha una scarsa credibilità scientifica e non offre analisi puntuali dei problemi. Il documento potrà stimolare i dibattiti ma non potrà portare al consenso. Greepeace e Monsanto continueranno a combattersi e né l’ambiente né i poveri avranno la ricerca di cui hanno bisogno.
Science, 18 July 2008, Vol. 321, pg. 330 - Dennis Normile - Nell’Asia del sud i monsoni provocano annualmente inondazioni che danneggiano i raccolti. Nel 2007, nel nord e centro del Bangladesh, i fiumi Tista e Jamuna hanno inondato le pianure e più di un milione di ettari di campi coltivati sono stati coperti dall’acqua per più di 3 settimane. Le perdite per l’agricoltura hanno raggiunto la cifra di 600 milioni di US$. Alcuni agricoltori sperimentavano una varietà di riso che tollerava di rimanere sommersa e le loro piante si sono riprese dopo 12 giorni sotto l’acqua, un tempo tre volte più lungo di quello tollerato dalle varietà normali. Si sono ottenute 4 tonnellate per ettaro, una in meno di quella che si ottiene in assenza di inondazione. Il riso submergence-tolerant ed altre nuove varietà ad alta resa stanno arrivando nel momento critico. Nelle ultime settimane l’aumento della domanda e la carenza di riserve ha aumentato i prezzi del riso provocando rivolte in Haiti, Bangladesh ed Egitto. Una dozzina di nazioni, inclusa India e Cina hanno ridotto le esportazioni, la produzione nel Myanmar quest’anno è caduta del 6% a 9,4 milioni di tonnellate dopo i danni del ciclone Nargis ai primi di maggio, quando il fiume Irrawaddy ha inondato 1,75 milioni di ettari. La crisi globale del cibo è stata al centro del G8 la scorsa settimana in Giappone. Si vuole invertire il declino degli aiuti e degli investimenti nell’agricoltura, accelerare ricerca e sviluppo per incrementare la produzione di cibo. Tutte le granaglie sono colpite dalla crisi, ma la carenza di riso è un disastro. Nel 2005 il riso ha fornito il 20% delle calorie totali consumate nel mondo incluse le 30% in Asia secondo l’International Rice Research Institute (IRRI) delle Filippine. Due terzi dei poveri del mondo, quelli che vivono con meno di un dollaro al giorno, sopravvivono con il riso. Per diversi anni si è consumato più riso di quanto prodotto e le riserva mondiali sono diminuite provocando l’aumento dei prezzi. Per bilanciare produzione e consumi è necessario che la prima aumenti di 50 milioni di tonnellate all’anno, circa il 12% nel prossimo decennio coltivando migliori varietà e migliorando i metodi di coltivazione. La previsione a lungo termine di IRRI è di 18-20 ton per anno e per ettaro, ma la normale produzione in Asia è la metà. Le nuove tecnologie non si sono diffuse sufficientemente fra gli agricoltori. Nel lungo termine le varietà superiori di riso sono essenziali per superare la scarsità. Il riso submergence-tolerant è una di queste. Le inondazioni nel sud dell’Asia provocano un miliardo di US$ di perdite all’anno perché la maggior parte delle varietà non tollerano 3-4 giorni di immersione. Una varietà indiana Flood resistant (FR13A) si riprende anche dopo 3 settimane di immersione, ma nonostante questi vantaggi i contadini hanno rinunziato a questa varietà in favore di quelle che producono il doppio in condizioni normali. Agli inizi del decennio 1990 sono stati identificati i geni responsabili della flood tolerance nella varietà FR13A. Il gene si trova nel cromosoma 9 ed è il Sub1A e, introdotto in una varietà non tollerante, ha introdotto questa proprietà. La nuova varietà commerciabile è stata introdotta dal 2003 e questo è stato un caso fortunato perché la tolleranza dipende da un singolo gene. Altri casi sono meno favorevoli. Ad esempio il gene per la tolleranza al sale (Saltol) che si trova nel cromosoma 1, è efficace solo durante la fase di semina ed è utile solo per le colture della stagione piovosa, che riduce la salinità durante lo sviluppo delle piante, e non per le colture durate la stagione secca. Ancora più complicata è la resistenza alle malattie ed agli insetti, perché i patogeni si evolvono e richiedono l’intervento di molti geni. In 10 anni è aumentata la capacità dei planthopper (emitteri che si mimetizzano con le foglie) di attaccare le piante e la resistenza ai pesticidi per il loro uso eccessivo. Altre ricerche hanno riguardato la resistenza alla siccità, al freddo ed alla tossicità del ferro, ma la contrarietà diffusa alle varietà geneticamente modificate (GM) le ha confinate ai laboratori. Una varietà modificata per produrre la vitamina A dovrebbe però spingere i governi ad accettarla. Se si vuole fare qualcosa per la sicurezza dell’alimentazione, bisogna investire di più nelle migliori varietà. In Cina si è identificato un gene nel cromosoma 7 che ha un ruolo importante nell’accrescere la resa e questo gene è contenuto nella maggior parte delle migliori varietà. Gli ibridi di piante geneticamente diverse hanno rese del 20% superiori. Lo scorso anno il riso ibrido è stato usato in Cina per il 65% della produzione di 168 milioni di tonnellate. Molti fattori hanno però limitato la diffusione dei risi ibridi. Sono più adatti ai tropici che alle regioni temperate e richiedono cambiamenti nelle colture e nelle infrastrutture, i benefici si vedono nella prima generazione e nuovi semi devono essere acquistati ogni anno. Nel decennio 1990 si sono incrociate riso selvatico e varietà esotiche con le moderne cultivar ed oggi si usano geni del riso selvatico in molte varietà locali, alcune hanno rese del 10-20% superiori ed ora si eseguono prove sul campo. Un progetto più ambizioso è quello di convertire il riso da C3 a C4. La maggior parte delle piante come grano, orzo e patate usano l’enzima RuBisCO per trasformare l’anidride carbonica in un composto con tre atomi di carbonio che si fissa nella biomassa. Le piante C4, meno comuni, come il mais e la canna da zucchero, hanno un enzima addizionale, PEP carboxylase, che produce un composto con quattro atomi di carbonio che viene fissato più efficientemente. Le piante C4 si sono evolute probabilmente dalle C3 milioni di anni fa e sono del 50% più efficienti nel convertire la luce in biomassa. John Sheehy, fisiologo delle piante dell’IRRI, afferma che un riso C4 può incrementare la resa del 50% e richiede meno acqua e meno fertilizzanti. Sheehy ed i suoi colleghi hanno selezionato varietà selvatiche di riso che hanno foglie e caratteristiche di assorbimento della CO2 tipiche delle piante C4. Si pensa che ci vorranno diversi anni per provare che il riso può essere trasformato in una pianta C4 ed un decennio e più per produrre un prototipo.
Science, 19 Sep 2008, Vol. 321, pg. 1629 - Elizabeth Finkel - Quattro anni fa il governo del Labor Party della Western Australia (WA) aveva messo al bando nello stato la coltivazione di piante geneticamente modificate (GM). La scorsa settimana, dopo le elezioni, i partiti Liberale e Nazionale hanno formato una coalizione che ha escluso il Labor ed hanno promesso di interrompere la moratoria. Le novità sulle coltivazioni GM sono iniziate cinque anni fa, quando l’Office of the Gene Regulator and Food Standards di Australia e Nuova Zelanda ha approvato la coltivazione ed il consumo della canola (per olio vegetale) GM. Anche altri due stati, South Wales e Victoria ne hanno tolto il bando all’inizio dell’anno. La politica del clima aveva tolto gli investimenti sull’agricoltura biotech e si erano perse compagnie e scienziati. Una compagnia biotech nel 1998 aveva posto il pressante problema del sale nel terreno. La maggior parte del grano viene coltivato in terreni salati che riducono la resa del 20%. L Gene Biotech Australia ha sviluppato una varietà di grano resistente al salino con un gene clonato dalla Arabidopsis ed in una sperimentazione di 3 anni i risultati erano stati promettenti. La moratoria aveva però bloccato gli investitori. Si era stimato che WA avrebbe perso 180 milioni di AUS$ nei prossimi 10 anni se si continuava a mantenere il bando sulla canola GM resistente agli erbicidi che produce con alte rese e bassi costi. Anche nello stato del South Australia, dove esiste ancora la moratoria, continua la ricerca sui GM ed è stato identificato un gene che conferisce tolleranza al boro per l’orzo. Una nuova varietà è ora in prova e si sta studiando una varietà che contiene il beta-glucan, un componente delle fibre che riduce la frequenza del cancro al colon. Gli scienziati dello stato di Victoria stanno cercando di modificare il trifoglio e la segala dei prati per ridurre l’ammontare di metano emesso durante la digestione dalle mucche. Un’altra compagnia biotech di Melbourne ha firmato un accordo con la Du Pont per commercializzare tecnologie di resistenza ai funghi per i cereali ed i semi di soia. Gli stati del nord come il Queensland, che non hanno mai avuto il bando sui GM, sono molto avanti nelle biotecnologie ed hanno l’obiettivo di proteggere la loro industria delle banane. Ora stanno iniziando le prove per le banane resistenti ai funghi. Come si vede, in Australia sta crescendo il movimento a favore dei GM.
Science, 30 Jan 2009, Vol. 323, pg. 573 - Elizabeth Pennisi - Il sorgo non è un cereale per climi favorevoli. Resiste in luoghi caldi e semiaridi ed alimenta più di 500 milioni di persone in 98 paesi soprattutto del mondo in via di sviluppo. Il sorgo è anche un’importante materia prima per biofuel negli USA. Ora l’analisi della sequenza del suo genoma rivela come questo cereale resista in condizioni difficili. Il genoma del Sorghum bicolor ha 730 milioni di basi, 75% più grande di quello del riso, ma solo un quarto di quello del mais. Molte piante, incluso il riso ed il frumento, dipendono dalla fotosintesi C3 che converte l’anidride carbonica in composti con tre atomi di carbonio. Il sorgo, che si è originato in Africa, invece usa la fotosintesi C4, che crea composti con 4 atomi di carbonio e permette alle piante di ridurre le perdite di acqua attraverso i suoi pori. Ne deriva che le piante C4 sono più adatte ai climi caldi. Sono stati studiati i suoi 34496 geni e si è scoperto che il percorso del C4 usa anche geni delle piante C3 e geni duplicati che datano di 70 milioni di anni fa, dimostrando che ha subito una lunga evoluzione. Riguardo alla siccità, il sorgo possiede 4 copie di più del riso di un gene di regolazione che attiva una famiglia di geni per resistere alla siccità. Possiede inoltre un surplus di geni per proteine che hanno la stessa funzione ed altro ancora. Questa specializzazione potrà essere utilizzata per migliorare altre piante in vista del riscaldamento globale e dell’aumento della scarsità di acqua.
Science, 12 Feb 2010, Vol. 327, pg. 831 – Gebisa Ejeta – L’Africa subahariana è rimasta l’unica regione del mondo, dove prevalgono la fame e la povertà. Negli ultimi 20 anni, il numero di Africani che vivono sotto il livello globale di povertà (1 $ il giorno) è aumentato di più del 50% e più di un terzo della popolazione del continente continua a soffrire la fame e aumenta la preoccupazione che, con il cambiamento climatico, l’agricoltura, largamente dipendente dalla pioggia, ne sarà influenzata negativamente. L’adattamento delle colture ai cambiamenti climatici richiede ricerca e l’uso di tecnologie diversificate difficili da introdurre in un continente dove la scienza dell’agricoltura è alla sua infanzia. Tuttavia bisogna credere che l’Africa abbia la capacità di sfamarsi da sola e diventare anche esportatrice di cibo. Nel decennio 1960, quando fu lanciata in Asia la rivoluzione verde, l’Africa era appena diventata indipendente. Le capacità umane e istituzionali per una rivoluzione agricola erano inesistenti. La scoperta delle varietà di grano e riso, che hanno innescato nell’Asia la rivoluzione verde, non è stata estesa al sorgo, miglio, mais o cassava che sono il cibo degli Africani e l’Africa non era pronta per una campagna di sviluppo guidata dalla scienza. Nei due decenni successivi, furono fatti degli investimenti, anche con l’assistenza straniera per costruire le istituzioni di base, l’educazione, la ricerca nell’agricoltura, il trasferimento di tecnologie e la fornitura di semi. Decine di migliaia di giovani africani, uomini e donne, hanno preso i loro diplomi nelle scienze dell’agricoltura, in Europa e nel Nord America. La collaborazione fra scienziati africani e le agenzie straniere ha dato buoni risultati, specie nel controllo biologico degli insetti che infestano la cassava, lo sviluppo di varietà di riso adatte all’Africa e del sorgo resistente alla siccità e ai parassiti. Oltre alle naturali condizioni negative dell’ambiente, dovute alla siccità, alla bassa fertilità del suolo, ai parassiti e le malattie, lo sviluppo dell’agricoltura in Africa risente della scarsità delle istituzioni di alto livello per l’educazione, capaci di produrre un numero sufficiente di graduati per promuovere i cambiamenti necessari. Il decennio 1990 ha visto emergere i programmi per un’agricoltura sostenibile e la ricerca biotecnologica. Nell’Africa dell’Est, Kenia e Uganda hanno rafforzato le loro istituzioni nell’educazione e negli investimenti, incoraggiando il settore privato. L’Etiopia ha fatto sostanziali investimenti nella ricerca dell’agricoltura più delle altre nazioni africane. La Nigeria, la più ricca delle nazioni dell’Africa subsahaariana, oltre al Sud Africa, ha fatto un lavoro ammirevole nello sviluppo dell’educazione, ma ha mancato di dare anche impulso alle infrastrutture di ricerca. Al contrario i paesi più poveri, come il Mali dell’Africa occidentale e il Malawi, nell’Africa meridionale, hanno fatto una politica di sviluppo nel settore privato. La maggiore iniziativa nel continente è stata l’Alliance for Green Revolution in Africa (AGRA), un’organizzazione creata con i contributi delle fondazioni Rockfeller e di Bill e Melinda Gates, che ha lo scopo di dare un supporto alla ricerca e sviluppo dell’agricoltura di alcune nazioni africane. La rivoluzione verde africana potrà essere una realtà solo se sarà localmente guidata e ispirata dai cittadini e dai governi dei leader africani.
Science, 19 Mar 2010, Vol. 327, pg. 1444 – John Bohannon – Nel delta del Nilo, poche miglia a nord del Cairo, il più lungo fiume del mondo, si ramifica in forma frattale in fiumi sempre più piccoli, canali e fossati d’irrigazione. Prima di arrivare al Mediterraneo, ogni goccia d’acqua è utilizzata dagli ingegnosi agricoltori noti come fellahin. Il controllo è difficile e due terzi dei pozzi del delta sono illegali. L’unico aspetto del delta su cui il governo ha uno stretto controllo, è il flusso dell’acqua. Il Nilo è stato il primo fiume a essere regolato da una diga: quella di Assuan fatta dagli Inglesi nel 1902. Gli Egiziani cominciarono la costruzione di quella più grande, la diga di Assuan Alta, nel 1960 con l’aiuto dell’Unione Sovietica. L’impianto idroelettrico della diga cambiò completamente la vita nel delta. Portò l’elettricità e controllò il flusso in uno dei luoghi più densamente popolati del mondo. Oggi l’Egitto celebra i 50 anni dall’inizio della costruzione della Diga Alta che impiegò 10 anni per il completamento, ma come dicono gli scienziati, questa meraviglia dell’ingegneria ha contribuito a una catastrofe ambientale che ha costretto milioni di fellahin ad abbandonare la fertile area del delta. L’impatto negativo della diga Alta si è visto quando sono cominciati l’erosione delle coste e l’abbassamento delle terre, non essendo più compensate dal naturale processo dei sedimenti trascinati dal fiume. Il delta sta affondando. Oggi il 30% della terra è a meno di un metro sopra il livello del mare e sulle coste si perde un centimetro l’anno. Ci si aspetta inoltre che il livello del Mediterraneo, a causa del riscaldamento globale, si sollevi di un metro entro il 2050 e un terzo del delta potrebbe andare perduto. La popolazione qui cresce di un milione l’anno ed è già di 50 milioni. L’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) ha indicato il delta del Nilo come uno dei tre luoghi più vulnerabili per il cambiamento climatico. Ogni azione è resa difficile perché non si sa quanto rapido, sarà l’abbassamento del terreno. Egitto e Nazioni Unite hanno promosso uno studio sulle opzioni per proteggere il delta. Il governo pensa a una serie di megaprogetti per aumentare le aree abitabili e una di queste è di deviare un 10% delle acque del Nilo in una regione disabitata del deserto per creare un nuovo delta interno. La portata del Nilo è alimentata dalle piogge variabili delle grandi aree dell’Africa centrale e orientale che hanno variabilità stagionale e su lunghi periodi. La Bibbia descrive un ciclo di 7 anni fra piogge e siccità; ora sappiamo che questo ciclo varia fra 4 e 11 anni. Questo rende incerta la vita sul delta. Prima della diga, le inondazioni distruggevano case e campi coltivati e la siccità portava fame e malattie. Ora il Nilo è stato domato e un’intera generazione non ha visto più un’inondazione. Gli agricoltori fanno tre raccolti invece di uno. Ora non ci sono discussioni sui meriti della regolazione del Nilo, ma i primi effetti negativi si sono notati nel decennio 1980. Sulle coste del delta la pesca delle sardine e delle acciughe cominciò a morire e le fluttuazioni diventarono casuali: riduzione per la cessazione dei sedimenti e aumenti per l’esplosione del plankton dovuti agli scarichi fognari. Oggi il cambiamento climatico è considerato la maggiore minaccia. La costa del delta a est di Alessandria è una fila continua di hotel e appartamenti ed è chiaro a tutti che l’erosione aggredisce la costa e, se si alza il livello del mare, nasceranno i problemi. Tuttavia non c’è consenso su quando e con che rapidità accadrà. Si sa calcolare l’effetto della temperatura sull’innalzamento del livello, per il resto tutto dipenderà dal ritiro dei ghiacciai in Groenlandia e Antartide. Le previsioni per la fine del secolo vanno da 0,2 a 2 m; il primo è gestibile, il secondo catastrofico. Un altro problema è l’abbassamento non uniforme del delta su cui pochi sono ottimisti. Daniel Stanley, un geologo della Smithsonian Institution di Washington DC, afferma che il delta si trova in fase di distruzione. Stanley ha fatto il primo completo studio della storia geologia del delta nel decennio 1980. Il delta è composto di due rami principali che si dividono a nord del Cairo: il ramo verso nord-ovest è di Rosetta, quello verso nord-est è Damietta. Durante la sua ricognizione sul delta, Stanley si accorse che l’acqua non fluiva più verso il Mediterraneo e non c’era una mappa della rete dei canali. Ne fece una e fu chiaro che l’acqua era deviata da 10000 km di canali che la portavano in ogni angolo del delta, per l’efficienza dei fellahin. Prima del 1960 il Nilo portava nel Mediterraneo 100 milioni di tonnellate di sedimenti e depositava sul delta uno strato di limo che forniva nutrienti ai raccolti, ora sostituiti dai fertilizzanti. Stanley è stato il primo a misurare di quanto il suolo si abbassa naturalmente e con questo ha estrapolato la sua futura topografia. Ha raccolto 87 carote nel delta ed ha determinato, con i radioisotopi, l’età degli strati fino a 7500 anni prima. I risultati hanno dimostrato che l’abbassamento non è stato uniforme. In alcune parti è stato di mezzo metro per secolo e in altre quasi zero. Vi sono anche incertezze sulle datazioni degli strati e recentemente, fra il 1992 e il 1999, sono state eseguite misure con il metodo interferometrico usando radar dai satelliti con una sensibilità di 0.1 mm per anno. I nuovi dati sono maggiori di quelli di Stanley e la zona più vulnerabile è quella intorno alla città di Damietta. Nonostante tutte le incertezze, gli Egiziani pensano al futuro fra molte opzioni. Una è la rilocazione dei residenti del delta minacciati dalle acque, altre sono da fantascienza, come quella di bloccare il Mediterraneo a Gibilterra. Un’altra opzione è di contrastare il sollevamento del mare con un sistema di dune di sabbia prendendo ad esempio l’Olanda che, dopo l’inondazione del 1953, ha speso miliardi per un sistema di dighe e barriere contro le mareggiate, ma per l’Egitto il prezzo sarebbe insostenibile. Un lato negativo sarebbe il degrado della qualità dell’acqua, limitando il flusso verso il mare. Anche oggi, con i canali inquinati, i fellahin usano per bere acqua filtrata e il consumo eccessivo fa entrare l’acqua salata nelle falde fino a 30 km dalla costa. L’ultimo progetto è di deviare, a monte della Diga Alta, il 10% dell’acqua del Nilo (5 miliardi di metri cubi l’anno) portandola a ovest nell’area desertica di Toshka. Poiché vi sono 30 m di dislivello fra il Nilo e la destinazione finale, il governo costruirà una pompa ultrapotente per sollevarla. Da quando è iniziato il pompaggio nel 2005, sono stati irrigati più di 2000 kmq di deserto. Secondo i critici questo distruggerà l’habitat del deserto e affretterà la perdita del delta. Il governo pensa invece che questo permetterà di aumentare la superficie coltivabile del 50% entro il 2017 e 2 milioni di persone potranno vivere a Toshka. Il problema è che a Toshka le temperature raggiungono i 50 °C e nessuno vi si vorrà trasferire. Il governo pensa a incentivi e a creare collegamenti con linee elettriche e strade fra Toshka e Alessandria per dare una nuova casa ai fellahin del delta.