L’uso della tecnologia GM nell’agricoltura e negli alimenti

La canola (olio canadese, a basso contenuto di acido) per il consumo umano è stata sviluppata nei primi anni ’70 a Manitoba attraverso la selezione convenzionale di piante di colza per distinguerla dall’olio di colza naturale, che ha un contenuto di acido erucico molto più alto. Nel 1998, una varietà più resistente alle malattie e alla siccità è stata sviluppata attraverso l’ingegneria genetica. Attualmente, la Canola è prodotta ampiamente in Canada, negli Stati Uniti e in altri paesi, ed è generalmente riconosciuta come sicura dalla United States Food and Drug Administration (USFDA), e nel 2013 è stato permesso in formule per bambini con olio di Canola a livelli fino al 31% della miscela di grassi totali.

Altri prodotti GM ampiamente consumati sono mais e soia da colture GM. L’erbicida glifosato inibisce l’enzima 5-enolpiruvilshikimate-3-fosfato sintasi, che è presente in piante, funghi e batteri ma non negli animali. Questo enzima è un passo chiave nella formazione degli ormoni attraverso la produzione di aminoacidi aromatici. L’uso dell’erbicida ad ampio spettro è diventato molto più diffuso con lo sviluppo della soia e del mais Roundup® ready (GM), che conteneva il gene della glifosato-N-acetiltransferasi. Con l’applicazione dell’erbicida, queste colture GM non sarebbero state colpite, ma alcune erbacce sarebbero state uccise. Al giorno d’oggi, diversi prodotti commerciali a base di glifosato sono in grado di controllare più di 100 varietà di erbacce a foglia larga ed erba. Gli studi tossicologici hanno mostrato che anche se nelle parti commestibili delle colture GM si formano nuovi metaboliti che non sono stati osservati nelle colture convenzionali, la riunione congiunta FAO/OMS sui residui di pesticidi ha concluso che non ci sono preoccupazioni per la salute umana per il consumo a breve o lungo termine di questi prodotti o dei loro prodotti. Il numero di colture GM approvate in tutto il mondo dovrebbe aumentare da 30 nel 2009 a 110 entro il 2015. Anche in Europa, dove la preoccupazione della popolazione per gli alimenti GM è maggiore, circa 30 milioni di tonnellate di colture GM sono importate ogni anno e molte varietà di mais resistente agli erbicidi sono ora autorizzati ad essere coltivate nell’Unione europea (UE). Tuttavia, il glifosato viene degradato solo lentamente dai microrganismi del suolo e può rappresentare un rischio di contaminazione dell’acqua. Inoltre, la resistenza di alcune specie di erbacce all’erbicida è una preoccupazione crescente.

Un’altra applicazione di successo della tecnologia GM è l’inserimento di un gene per il pesticida biologico prodotto dal Bacillus thuringiensis (Bt), un parente stretto del comunissimo batterio del suolo e della polvere Bacillus cereus. Nel 1901, il Bt fu osservato per la prima volta in una colonia di bachi da seta malati o morenti in Giappone. La differenza principale tra Bt e B. cereus è che Bt produce un’endotossina che uccide i lepidotteri. Questo viene realizzato dalla tossina proteica, che si presenta come un corpo parasporico (“cristallo”) nel batterio durante la sporulazione. Le proteasi dell’intestino dell’insetto attivano le proteine della tossina, permettendo loro di legarsi ai recettori e di colpire le cellule dell’intestino medio formando dei pori nel tratto digestivo larvale (hemocoel). Questi pori permettono ai batteri enterici naturali di entrare nell’emocomero, dove si moltiplicano e causano la sepsi La tossina Bt sotto forma di polvere bagnabile essiccata a spruzzo della coltura Bt divenne disponibile in commercio negli anni ’50 e fu usata estensivamente in Canada in uno spray su vaste aree di foreste infestate dal verme dell’abete e dalla tignola zingara. Nella silvicoltura, tuttavia, a metà degli anni ’80, i ceppi Bt avevano virtualmente sostituito i principali pesticidi chimici per il controllo della tignola dell’abete rosso e della tignola zingara in Ontario, Quebec e nelle province atlantiche. Da allora, sono state apportate varie modifiche per colpire certi insetti, soprattutto i bruchi distruttivi. Tuttavia, per le colture alimentari e foraggiere, il suo uso è stato più limitato, principalmente mirato contro i vermi del cavolo, la tignola del pomodoro, la piralide europea del mais, il bruco dell’erba medica e il tarlo dell’erba medica. Il Bt può essere applicato attraverso sistemi di irrigazione aerea o come granuli. I dati disponibili suggeriscono che le spore possono rimanere nel suolo da mesi ad anni in condizioni di campo, ma poco si sa sulla longevità della tossina nel suolo o nell’acqua.

Due isolati di questo genere sono altamente attivi contro insetti di grande importanza economica; Bt subsp. kurstaki attacca insetti lepidotteri e Bt subsp. israelensis uccide zanzare e mosche nere. Il ceppo Bt kurstaki è quello usato più frequentemente come spray per controllare i bruchi sulle verdure. Gli insetticidi Bt sono gli unici insetticidi batterici in uso diffuso, e un vantaggio che hanno è che non colpiscono né gli impollinatori, come le api, né i predatori o i parassiti dei parassiti in questione. Nel 2012, l’Autorità europea per la sicurezza alimentare ha condotto una valutazione del rischio sul ceppo Bt kurstaki e ha concluso che il rischio per la salute di mammiferi, rettili, anfibi, uccelli, alghe e artropodi terrestri non lepidotteri, e probabilmente microrganismi del suolo è basso. Dal punto di vista degli OGM, il mais Bt è una variante del mais, geneticamente modificata inserendo il gene per la tossina Bt nel genoma del mais per uccidere la piralide del mais e più recentemente il verme della spiga e il verme delle radici. A differenza del Bt, le piante transgeniche come il mais non rilasciano la tossina Bt. Invece, la cellula deve essere digerita dall’insetto per rilasciare il principio attivo nell’intestino. Questo è un miglioramento rispetto al Bt spruzzato perché non è suscettibile di degradazione da parte della luce solare o lavato via dalla pioggia. La maggior parte delle formulazioni spruzzate sono meno efficaci nel tempo, forse alcuni giorni o settimane dopo l’applicazione, a differenza della versione GM, che è efficace per tutta la vita della pianta. Un rischio, tuttavia, è che l’esposizione continua degli insetti al Bt derivato da GM possa conferire resistenza alla predazione degli insetti.

Anche se gli insetti sono capaci di sviluppare alti livelli di resistenza negli esperimenti di laboratorio, questo non è stato osservato in grande misura dove le colture sono state spruzzate. Ora è generalmente riconosciuto che la “strategia ad alta dose/rifugio” è l’approccio più promettente e pratico per prolungare l’efficacia delle tossine Bt. Questo richiede piante ospiti prive di tossine come rifugi vicino alle colture insetticide, e dosi di tossina destinate ad essere sufficientemente alte da uccidere gli insetti. Dopo più di un decennio dalla commercializzazione iniziale delle colture Bt, la maggior parte delle popolazioni di parassiti bersaglio rimane suscettibile, ma la resistenza evoluta sul campo è stata documentata in alcune popolazioni di tre specie di falene noctuidi che si nutrono di mais Bt a Porto Rico e in Sud Africa e nel cotone Bt nel sud-est degli Stati Uniti. I risultati sul campo sono coerenti con le previsioni della teoria, suggerendo che i fattori che ritardano la resistenza includono l’eredità recessiva della resistenza, rifugi abbondanti di piante ospiti non Bt, e colture Bt a due tossine distribuite separatamente dalle colture Bt a una tossina. L’uso di colture Bt è popolare in tutto il mondo con più di 32 milioni di ettari in coltivazione, tra cui il cotone Bt e le patate Bt. Anche alcuni paesi che nutrono preoccupazioni per gli alimenti GM in generale, come l’UE, permettono l’uso di colture transgeniche Bt, ed è probabile che il loro uso si espanda in futuro. Altri OGM permessi negli Stati Uniti e in alcuni altri paesi includono il cotone resistente all’erbicida bromoxynil; pomodori a maturazione ritardata; zucche, zucchine e papaia modificata per resistere ai virus (l’80% della papaia hawaiana è geneticamente modificata perché non esiste ancora un metodo convenzionale o organico per controllare il virus ringspot). Le barbabietole da zucchero resistenti al glifosato sono state approvate in Australia, Canada, Colombia, UE, Giappone, Corea, Messico, Nuova Zelanda, Filippine, Federazione Russa, Singapore e Stati Uniti.

Il potenziale di questa tecnologia può essere utilizzato anche per migliorare la nutrizione come la produzione di vitamine; un buon esempio è il ‘golden rice’, una varietà GM di riso Oryza sativa, che produce beta-carotene, un precursore della vitamina A, nelle parti commestibili del riso, prodotto nel 2000. Il riso dorato è stato creato trasformando il riso con due geni di biosintesi del beta-carotene: Phytoene synthase da un narciso e crtI da una specie di Erwinia, ed è effettivamente di colore dorato, ben diverso dal riso non GM. La ragione della ricerca era di piantare questa varietà in regioni, come l’Africa e l’India, dove migliaia di bambini muoiono ogni anno per mancanza di vitamina A. Nel 2005, è stata sviluppata una nuova varietà che produce molto più beta-carotene, ma purtroppo né la versione originale né quella più recente sono ancora coltivate per il consumo umano. L’approccio delle colture geneticamente modificate per la fortificazione della vitamina A è visto da molti come un’alternativa meno costosa e più pratica agli integratori vitaminici o a un cambiamento nella dieta per un maggior consumo di verdure e prodotti animali.

Le solite preoccupazioni espresse sulle colture geneticamente modificate sono state sollevate anche riguardo al riso dorato: diffusione dei geni GM nell’ambiente; perdita delle varietà locali e della biodiversità; apertura della porta a OGM più controversi; profitti osceni realizzati dalle società multinazionali da coloro che meno possono permettersi il costo dei semi; la vitamina A potrebbe essere derivata da altre fonti alimentari. Altri oppositori hanno sostenuto che adulti e bambini dovrebbero mangiare quantità smodate di riso dorato per vedere qualche beneficio. Tuttavia, prove recenti hanno dimostrato che il riso dorato fornisce vitamina A dietetica come gli integratori e meglio del beta-carotene naturale negli spinaci. Per permettere un uso diffuso, le aziende GM hanno accettato che gli agricoltori potessero ottenere i semi e ripiantarli gratuitamente, a meno che non guadagnassero più di 10.000 dollari all’anno dal raccolto. Sono state condotte prove sul campo, e si spera che il riso dorato soddisfi le condizioni normative per la sua produzione e sia sul mercato nel 2015.

Un’altra applicazione benefica della tecnologia GM è la produzione e la consegna di vaccini attraverso piante GM. Il DNA selezionato dei virus dell’epatite B e del colera iniettato negli alberelli di banana potrebbe permettere alla pianta di produrre proteine antigeniche senza alcuna componente di infettività. Il consumo di queste banane (e di alcuni altri ortaggi modificati come le patate e le carote) farebbe sviluppare nel consumatore gli anticorpi per combattere queste malattie in modo simile all’iniezione o all’ingestione di un vaccino tradizionale. Questo potrebbe essere un modo più efficiente e meno costoso di vaccinare grandi popolazioni contro malattie specifiche.

La ricerca sulle piante si accelererà in futuro, e alcuni dei risultati potrebbero rivelarsi sia economicamente che ambientalmente accettabili per i governi e il pubblico. Alcune piante e alberi potrebbero essere ingegnerizzati per catturare grandi quantità di carbonio, che verrebbe sequestrato nelle radici e nei fusti. Le erbe perenni come la switchgrass e il miscanto potrebbero avere il miglior potenziale immediato a causa dei loro estesi sistemi di radici. Altri esempi sono gli alberi geneticamente modificati per crescere più velocemente; produrre un legno migliore, ad esempio per la costruzione e per il biocarburante; resistere all’invasione di parassiti e a condizioni climatiche estreme; e persino rilevare gli attacchi biologici sviluppando alberi che cambiano colore quando sono esposti a contaminazione biologica o chimica. Tuttavia, le preoccupazioni ambientali impediranno qualsiasi adozione su larga scala di questi, in particolare perché il polline rilasciato dagli alberi è incontrollabile su grandi aree.