Scienziati hanno "hackerato fotosintesi" nelle piante

Scienziati hanno “hackerato fotosintesi” nelle piante

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Gli scienziati hanno riprogettato mediante ingegneria genetica, la fotosintesi, necessaria per la vita  sulla Terra, creando piante geneticamente modificate che crescono più velocemente.

Alla base della fotosintesi clorofilliana, vi è una molecola molto importante, una proteina contenuta all’interno delle foglie della maggior-parte della flora.

La molecola in questione si chiama Rubisco  abbreviazione di un nome chimico molto lungo le cui proprietà sono complesse è difficili da ricordare. Per approfondire vi rimando al link Wikipedia sopra.

La responsabile del progetto Amanda Cavanagh, ricercatrice presso l’Università dell’Illinois,  racconta alla rivista Science il programma di ricerca condotto insieme ai suoi colleghi.

Quali sono le funzioni del Rubisco in natura?

La funzione del Rubisco è quella di raccogliere anidride carbonica dall’aria, per poi utilizzarla per produrre le molecole di zucchero. Per effettuare questo procedimento noto anche ai meno esperti come “fotosintesi clorofilliana” ha bisogno di una fonte di energia il sole. In termini semplici questa è la fotosintesi che già studiamo fin da piccoli in scienze. Processo che senza luce del sole non ci potrebbe essere, attraverso il quale le piante  producono nutrimento, cibo.

Nell’intervista la ricercatrice americana  Cavanagh afferma che il processo non è poi così perfetto vi può capitare un  “difetto naturale”.

Fotosintesi: qual’è questo problema tecnico che bisogna correggere?

Purtroppo il Rubisco  nella fase di foto-respirazione  della fotosintesi è molte volte “ingordo” dall’aria non raccoglie solo ciò che gli serve per il processo di fotosintesi.  Dalla stessa può prelevare anche ossigeno . “Quando lo fa, restituisce un  composto tossico, quindi la pianta deve disintossicarlo”.

Le piante hanno per fortuna al loro interno  alcuni parti dedicate a questo complesso processo di scomposizione chimica dedito alla disintossicazione. Questo parte del processo consuma parecchia energia che la pianta stessa potrebbe impiegare per produrre foglie e cibo per noi.

Le possibili applicazioni di questa ricerca sulle coltivazioni?

Questa modifica genetica sulle piante potrebbe incrementare la capacità di produrre cibo dalle coltivazioni pre-esistenti  sul nostro pianeta. Uno dei responsabili del progetto il ricercatore Donald Ort dell’Università dell’Illinois afferma “Potremmo nutrire fino a 200 milioni di persone in più con le calorie perse per la foto-respirazione negli Stati Uniti nel Midwest ogni anno”.

Il programma di ricerca condotto dalla biologa Cavanagh, e i suoi colleghi è chiamato RIPE (Realizing Increased Photosynthetic Efficency) presso Università dell’Illinois, cercando di risolvere negli ultimi 5 anni questo difetto genetico che coinvolge il Rubisco. La stessa ricercatrice dice “Stiamo cercando di hackerare la fotosintesi”. RIPE e gli sponsor si impegnano a garantire che piccoli agricoltori, dell’Africa sub-sahariana e del Sud-Est asiatico dispongano di royalty (diritti di sfruttamento) gratuite.

Fotosintesi:come gli scienziati hanno risolto questo problema del Rubisco?

Scienziati hanno "hackerato fotosintesi" migliorando coltivazioni
La foto-respirazione normalmente fa un percorso complicato attraverso tre compartimenti nella cellula vegetale. Gli scienziati hanno ri-progettato percorsi alternativi per reindirizzare il processo, accorciando drasticamente il viaggio Le risorse risparmiate sono state sufficienti per aumentare la crescita delle piante del 40 per cento. La prima volta che una soluzione di foto-respirazione ingegnerizzata è stata testata in condizioni agronomiche reali. Alla vostra sinistra potete osservare le piante ottenute con questa tecnica il RIPE che hanno un apparato fogliare e fiori più rigogliosi rispetto alle piante non modificate.

Per ottimizzare la tecnica alla base di questa ricerca probabilmente ci vorrà ancora qualche anno che servirà ad ottenere anche i vari permessi e approvazioni normative dagli enti statali per utilizzarlo sulle colture intensive.

Realizzare una tecnica che aumenta l’efficienza fotosintetica con l’ingegneria genetica sulle colture alimentari di base permetterà di trasformare  la resa dell’energia solare che le piante ricevono in maniera più efficiente. Per incrementare in modo sostenibile la produttività alimentare mondiale, vi è il sostegno della Fondazione Bill & Melinda Gates, della Fondazione per la ricerca alimentare e agricola (FFAR), infine del dipartimento per lo sviluppo internazionale del governo britannico ( DFID).

I ricercatori per il momento hanno sfruttato tale tecnologia RIPE solo su piante di tabacco, in quanto facilmente modificabile geneticamente  e da coltivare  rispetto alle colture alimentari. Ciò ha permesso di osservare agevolmente gli sviluppi, rispetto ad un campione vegetale di laboratorio, in quanto si è analizzato l’apparato fogliare  della pianta durante i test.

Il prossimo step sarà quello di testare tale tecnologia sulla soia, fagiolo dall’occhio nero, riso, patate, pomodori, e melanzane.

Scienziati hanno "hackerato fotosintesi" nelle piante

 

Risvolti OGM: ingegneria genetica nell’Agricoltura per ridurre la fame nel mondo

La normativa vigente nell’Unione Europea  (Direttiva 2001/18/ CE) vieta l’uso di colture OGM a scopo alimentare.  OGM “Organismi il cui materiale genetico è stato modificato in modo diverso da quanto avviene in natura con l’accoppiamento e/o la ricombinazione genetica  naturale”. Le principali colture OGM presenti in Europa sono soprattutto in Spagna, Germania, Romania e Repubblica Ceca ma sono solo a scopo scientifico. Da sempre nel vecchio continente c’è stata un avversione all’uso di tale tecnologia.  Gli Stati Uniti è il primo paese che ha  grandi superfici agricole dedite alle colture OGM, seguito a ruota dal Brasile, Argentina, India, e Canada.

Questa tecnologia RIPE su menzionata ottiene piante  OGM e  nei paesi del terzo mondo o in via di sviluppo potrebbe essere una valida arma contro la mal nutrizione e la fame.

Secondo un rapporto ONU  nel 2018 821 milioni di persone soffrono la fame e oltre 150 milioni di bambini hanno ritardi nella crescita

La fame nel mondo negli ultimi tre anni è cresciuta, tornando ai livelli di un decennio fa. C’è stata un inversione  di tendenza in negativo che manda un chiaro segnale che occorre fare di più se si vuole raggiungere l‘Obiettivo di Sviluppo Sostenibile di Fame Zero entro il 2030 è questa tecnologia può essere di grande aiuto.

 
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Autore dell'articolo: Cesare Di Simone

Passione sfrenata per tutto ciò che è tecnologico utente di lungo corso Android e sostenitore di tutto ciò che è open-source e collateralmente amante del mondo Linux. La maggior parte delle conoscenze che ho in ambito tecnologico le ho apprese da autodidatta, riparo Pc e nel tempo libero mi dedico a scrivere articoli su Technoblitz.it di cui sono co-fondatore oltre a scrivere anche su Blastingnews.