PANORAMICA
Ci sono serie preoccupazioni che accompagnano tutta l'ingegneria genetica della vita vegetale, che comportano effetti collaterali imprevisti, rischi di contaminazione nei sistemi naturali, impatti a lungo termine poco compresi su esseri umani ed ecosistemi e controllo aziendale. I sostenitori giustificano principalmente la ricerca sull'alterazione della fotosintesi delle piante attraverso argomenti di sicurezza alimentare: che la popolazione mondiale sta crescendo, i raccolti hanno raggiunto un plateau e, data la crescente domanda di cibo e carburante di fronte al cambiamento climatico, dobbiamo trovare un modo per aumentare i raccolti. Per gli ingegneri della fotosintesi di geoingegneria, "la via rimanente chiave per aumentare il potenziale di resa genetica delle nostre colture principali"[2] è migliorare la fotosintesi. Tuttavia, poiché questa modifica è progettata per rimuovere più CO2 mediante fotosintesi dall'atmosfera, gli obiettivi di rimozione dell'anidride carbonica (CDR) vengono utilizzati anche per giustificare questa ricerca. Gli effetti CDR previsti della fotosintesi potenziata si basano sul presupposto che la CO2 aggiuntiva che verrebbe assorbita dalle piante geneticamente modificate rimarrebbe permanentemente nel suolo o sul fondo del mare. |
| L'uso di monocolture di colture geneticamente modificate per riflettere più luce potrebbe esacerbare l'accaparramento di terra e lo spostamento forzato. |
Attori coinvolti
Il C4 Rice Project è una collaborazione tra scienziati provenienti da Europa, Nord America e Asia. Avviato nel 2008, è stato sostenuto dalla Bill and Melinda Gates Foundation con un finanziamento di 25 milioni di dollari finora. Il progetto mira a trasformare il riso - una pianta con C3 -fotosintesi - in una pianta con C4 -fotosintesi, con l'obiettivo di aumentare teoricamente i raccolti, migliorare l'uso dell'azoto e l'efficienza nell'uso dell'acqua, migliorare l'adattamento ai climi più caldi e secchi ed eventualmente rimuovere più CO2 dal atmosfera.
La presente fase di finanziamento mira a sviluppare un prototipo di riso con fotosintesi C4.[3]
I critici mettono in dubbio la saggezza dell'uso del riso come coltura target per un'ingegneria genetica così estrema, in un periodo di stress idrico, e quando è una delle colture di base del mondo e il pilastro del sostentamento di miliardi di persone.[4]
Il riso potrebbe aprire la strada al grano C4, al cotone C4 e agli alberi C4.[5] Col tempo, affermano i sostenitori, il passaggio delle colture principali a una fotosintesi potenziata su larga scala potrebbe teoricamente ridurre grandi quantità di CO2.
L'Unione Europea ha finanziato il proprio progetto “3To4” dal 2012 al 2016, con un budget complessivo di 8,9 milioni di euro. Un consorzio di ricercatori del settore pubblico e privato ha cercato di migliorare la fotosintesi ingegnerizzando le caratteristiche della fotosintesi C4 in colture C3. Il sostegno al progetto C4 Rice è stato un altro obiettivo del progetto. Mentre i ricercatori si stavano inizialmente concentrando sul riso come coltura modello, "prevedono un rapido trasferimento dei progressi tecnologici nelle colture tradizionali dell'UE, come il grano e la colza".[6] membri del consorzio del settore privato includevano Bayer Crop Science e Chemtex Italia (ora Biochemtex).
Il progetto paneuropeo BEEP (materiali bio-inspirati e bionici per la fotosintesi potenziata) esamina i processi fotosintetici in un ambiente marino, con l'obiettivo di comprendere i meccanismi che influenzano l'efficienza fotosintetica, ad esempio per batteri e alghe marine, e di applicare le intuizioni per “aumentare la fotosintesi negli organismi viventi”.[7]
Altre ricerche sono attualmente in corso per mostrare come l'assorbimento di CO2 da parte delle piante potrebbe essere aumentato sinteticamente.
I biologi sintetici hanno costruito processi biochimici completamente nuovi in organismi ingegnerizzati per accelerare il processo di fissazione del carbonio e migliorare le piante nel trasformare l'anidride carbonica in energia.
"L'ingegneria genetica della vita vegetale è accompagnata da serie preoccupazioni e migliorare la fotosintesi convertendo piante C3 in piante C4 è un progetto ad alta tecnologia e ad alto rischio".
Nel 2016, un team di biologi sintetici presso l'Istituto tedesco Max Planck per la microbiologia terrestre a Marburg ha cucito insieme 17 enzimi diversi da nove diversi organismi (ad esempio batteri intestinali, altri microbi e piante) per ottenere una fissazione della CO2 a prova di principio percorso in un organismo ingegnerizzato che supera quello che si può trovare in natura.
Il cosiddetto ciclo CETCH comprende tre enzimi ingegnerizzati, tra cui un nuovo enzima sintetico che fissa la CO2, quasi 20 volte più veloce dell'enzima più diffuso in natura responsabile della cattura della CO2. Dopo aver dimostrato il processo in vitro, il team di ricerca punta ora a trapiantare il processo in cellule viventi. Sono previste applicazioni future per una maggiore produzione di biocarburanti e alimenti.[8]
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| La grande varietà e diversità del mais si sta perdendo a causa dell'agricoltura intensiva. Questo riduce solo la resilienza climatica Foto di The International Maize and Wheat Improvement Center via Flickr |
In un altro studio, i ricercatori hanno migliorato la produttività delle colture riducendo il tempo necessario alle piante per "recuperare" dal rilevamento di troppa luce.[9] Aggiungendo proteine a determinate piante di tabacco, le piante ingegnerizzate sono cresciute fino al 20% in più e ora l'obiettivo è ottenere lo stesso con colture come riso, sorgo e manioca. La ricerca è anche finanziata dalla Bill and Melinda Gates Foundation.
Un progetto di ricerca condotto dall'Istituto cinese di bioenergia e tecnologia dei bioprocessi di Qingdao mira a combinare l'assorbimento di CO2, la fotosintesi delle microalghe potenziata e la produzione di biocarburanti modificando geneticamente la microalga Nannochloropsis oceanica. L'obiettivo è migliorare la tolleranza delle microalghe a livelli elevati di CO2 per stabilire una produzione di microalghe con gas di scarico per la produzione di petrolio.[10]
Il Salk Institute con sede in California ha annunciato la commercializzazione della "Pianta Ideale" intorno al 2025. Il Progetto Pianta Ideale applica metodi di editing genetico per migliorare la capacità delle piante di immagazzinare carbonio e resistere alla decomposizione, aumentando la quantità di suberina, una sostanza vegetale paragonabile sughero, nelle radici delle piante.
La società statunitense ZeaKal sta attualmente sviluppando e testando ulteriormente i suoi impianti "PhotoSeed", in collaborazione con l'azienda chimica Dow DuPont. Secondo ZeaKal, le reazioni enzimatiche nelle piante PhotoSeed sono state modificate geneticamente per migliorare la fotosintesi, i tassi di crescita e l'assorbimento di CO2.[11]
Impatti della tecnologia
La capacità di manipolare la fotosintesi implica il controllo su quasi tutto ciò che determina come e se una pianta sopravvive e prospera: quanto efficacemente utilizza acqua e sostanze nutritive per crescere e produrre la biomassa che usiamo per cibo, fibre e carburante, nonché quanto efficientemente fissa la CO2 e rilascia ossigeno.
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| Miliardi di persone dipendono dai raccolti di riso: cosa accadrebbe se il riso geneticamente modificato avesse conseguenze indesiderate sulle varietà tradizionali? Foto di SarahTz via Flickr |
L'ingegneria genetica della vita vegetale è accompagnata da serie preoccupazioni e migliorare la fotosintesi convertendo piante C3 in piante C4 è un progetto ad alta tecnologia e ad alto rischio. Jill E. Gredy, professore di ricerca presso l'Australian National University, sostiene:
“Il perseguimento e la promozione pubblica di alcune soluzioni altamente tecnologiche per il miglioramento della fotosintesi con un alto rischio di fallimento... presentano un rischio di alto livello per la sicurezza alimentare in quanto forniscono una falsa fiducia che il problema viene affrontato e, deviando fondi, portare a una perdita di opportunità per la ricerca e lo sviluppo con maggiori probabilità di successo e impatto”.[12]
Norman Uphoff della Cornell University, un altro critico, ha guidato un metodo agroecologico di coltivazione del riso noto come System of Rice Intensificazione. Ha recentemente pubblicato dati che dimostrano che un cambiamento nelle pratiche di gestione delle aziende agricole - come una maggiore spaziatura delle piante e una maggiore aerazione del suolo - può aumentare drasticamente i raccolti di riso oltre ciò che si pensava possibile e senza una maggiore dipendenza da input chimici o ingegneria genetica.[13]
Controllo di realtà
La ricerca sul miglioramento della fotosintesi è a buon punto e i progetti si stanno spostando dall'ingegneria in vitro all'ingegneria delle piante coltivate.
Tuttavia, l'efficacia della fotosintesi potenziata come metodo per lo stoccaggio del carbonio è per lo più teorica, soprattutto perché ci sono molte incertezze legate alla permanenza del carbonio assorbito nel suolo o nel mare.
Ulteriori letture
ETC Group e Fondazione Heinrich Böll, “Outsmarting Nature? Biologia sintetica e agricoltura intelligente per il clima”:
http://www.etcgroup.org/content/outsmarting-nature/report
Questo video riassume ciò che i ricercatori stanno cercando di ottenere attraverso il miglioramento della fotosintesi, ma non discute i potenziali impatti:
Leggi la ricerca: http://bit.ly/2gkxJVr
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