Biotecnologie agrarie

Impiego di biotecnologie

In agricoltura: cause ed effetti

brusinelli tommaso

Works 2024

Panoramica sulle biotecnologie

Primi esperimenti di Mendel // base della odierna manipolazione genetica.

L' uomo ha da sempre cercato di migliorare la resa dei campi e la qualità degli animali allevati. I metodi per ottenere questi obiettivi si è evoluto col tempo da metodi naturali a scientifici. Scoperta delle biotecnologie // tecniche che hanno di base organismi viventi per ottenere obiettivi di vario genere (come il miglioramento genetico). => apporto scientifico nei metodi tradizionali.

• Biotecnologie tradizionali. Selezionare i semi delle piante con le caratteristiche più favorevoli e le specie di animali più adatte. Altri esempi di tecniche produttive: attività casearia, lievitazione, fermentazione.

• Biotecnologie innovative. Si avvalgono di metodi basati su tecnologie del DNA ricombinato // modificano l'attività di organismi intervendo sul patrimonio genetico. Es. Piante transgeniche; OGM; Clonazione; Mappatura del genoma umano. Campi d'intervento: Biochimica; Biologia/Microbiologia; Genetica; Ingegnieria di processo.

Oggi l'agricoltura affronta importanti sfide, come il dibattito tra sostenitori e detrattori delle biotecnologie.

Progetto Genoma Umano

Prima pianta OGM

2003

1996

1983

1953

Sviluppo storico del miglioramento genetico

Struttura a doppia elica del DNA

Pecora Dolly

Miglioramento genetico delle piante

Rischi derivanti dall'OGM

Catalogabili in tre gruppi:

Rischi sanitari. L'applicazione di OGM nelle culture tradizionali crea un dubbio generale: possono essere pericolose per l'uomo? In realtà non esistono prove scientifiche di possibili pericolosità, si possono solo individuare zone a rischio: allergia, tossicità, resistenza ad antibiotici (// effetti negativi a corto termine, mentre quelli a lungo non si riescono ad individuare). Rischi ambientali. L'agricoltura industriale e gli OGM hanno un'enorme impatto sull'ambiente. Si possono elencare fenomeno negativi come: invasività di piante introdotte, inquinamento genetico, resistenza a erbicid/pesticidi. Le biotecnologie possono variare anche i pollini delle piante. Rischi socioeconomici. Le biotecnologie possono avere un'influenza positiva sui paesi in via di sviluppo (// apporto tecnologico ad una economia principalmente agricola). Effetto negativo di questa influenza è il danneggiamento delle economie rurali. Altro fenomeno negativo è la Biopirateria => sottrazione illecita di specie vegetali/animali indigene da parte di compagnia straniere (es. Amazzonia):

Idrocarburi clorurati // supporto alle attvità agricole (come pesticidi/erbicidi). In questo gruppo individuiamo un composto noto: il diclorodifeniltricloroetano (DDT). Oltre all'utilizzo massiccio degli anni '40/'60, ricordiamo anche altre tappe di questo composto:

Sguardo etico sulle biotecnologie

1978

1945

Dopoguerra

1847

2001

Anni '60

1948

1939

"Silent Spring"

Riassunto dei passaggi del libro:

• Le monoculture intensive hanno permesso la crescita di insetti già esistenti prima, ma che non costituivano una minaccia.
• In risposta all'aumento degli insetti, agricoltori e programmi statali impiegano sempre più agenti chimici potenti e pesticidi.
• Queste sostanze inquinano tutto: suolo, acqua, vegetazione, animali.
• La reazione degli insetti a questo abuso è inaspettata: sviluppano in fretta forme di resistenza agli insetticidi, spingendo l'industria a produrne di più forti e a usarli più copiosamente // escalation di morte.

Rachel Carson. Pioniera dell'ambientalismo

Questo libro del 1962 si considera uno dei primi esempi di lotta ambientalista. (1° volta che si nomina ecosistema) Rachel Carson (1907-1964) fu un'importante biologa e ricercatrice americana che trascorse la sua vita a studiare e documentare gli effetti del DDT sull'ambiente americano.

Grazie per l'attenzione!

Resistenza alle intemperie

Freddo, siccità, elevata umidità, terra povera di nutrienti o troppo salina può impedire la coltivazione.L'ingegnieria genetica cerca di adattare le piante a svariate condizioni sfavorevoli (considerasi anche il surriscaldamento globale).

• Es. Granoturco che tollera la siccità. Si trasferisce un gene che aiuta le cellule a mantenere le funzioni strutturali anche sotto stress (//siccità).
• Stati d'utilizzo: America (dal 2012).

Clonazione

Questo fenomeno esiste da sempre come forma di riproduzione naturale di certi organismi semplici.L'allevamento e l'industria agroalimentare ad oggi può sfruttare nuove tecniche: Tramite la clonazione di capi selezionati (con impeccabili credenziali genetiche) si rivoluziona il concetto di riproduzione. 5 luglio 1996. Abbiamo il primo clone ufficiale, la pecora Dolly. (da Dolly Parton) Altri successivi esempi: topi; galli; mucche; mufloni

Eliminazione di caratteristiche indesiderate

Nell'ingegnieria genetica è sia possibile trasferire un gene in una pianta e sia possibile eliminare alcuni geni e caretteristiche non desiderate da una pianta.

• Es. Riso senza allergene. Il riso produce una proteina che può provocare allergia. Tolta la proteina, il riso diventa commestibile per tutti.
• Altri esempi: noci, mele, soia, sedano e carote. Tuttavia questi OGM sono ancora in via di sviluppo.

Aumento del valore nutritivo

Nei paesi in via di sviluppo, l'alimentazione basata solo su leguminose, riso, mais e cereali non copre il fabbisogno nutritivo essenziale della popolazione. => Carenze alimentare e malattie. Perciò si cerca di aumentare il valore nutritivo di alcune piante.

• Es. Mais con più amminoacidi. Esistono 20 diversi amminoacidi (// elementi base delle proteine). L'uomo può produrne solo 10, mentre le piante sono in grado di produrne 20 (detti essenziali). Il mais tradizionale contiene basse quantità di lisina/metionina, mentre il mais transgenico riesce a produrne di più.
• Stati d'utilizzo: quasi tutto il mondo (in Europa è vietato).

Resistenza agli erbicidi

Da sempre nel campo le erbacce lottano contro le piante coltivate per spazio, luce, acqua e sostanze nutritive. Il metodo tradizionale applicava erbicidi, ma ad oggi vediamo come questi prodotti colpiscano ogni pianta per modificarla geneticamente. Vediamo così come molte erbacce risultino immuni ai pesticidi, andando a invece a colpire le piante coltivate.

• Es. Soia resistente a pesticidi. Mentre nella soia tradizionale l'agricoltore deve adoperare da 3 ai 5 erbicidi diversi, nella coltivazione di soia transgenica si adopera solo un tipo.
• Stati d'utilizzo: America del Nord/Sud

Struttura del DNA

L'essenza biologica di ogni essere vivente viene custodita dal DNA => immagazzina le informazione per costruirsi e per passarle alle generazioni successive.Metà del '900. La decodificazione del DNA era un obiettivo ambito da molti scienziati. 28 febbraio 1953. James Watson e Francis Crick dimostrano per la prima volta la struttura del DNA. Attraverso l'aiuto di altri studiosi (Rosalind Franklin, Foto 51), i scienziati intuirono le due catene di senso opposto che formano una doppia elica. 1962. Watson e Crick ricevettero il premio Nobel (Il contributo essenziale di Franklin venne dimenticato).

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HGP. Human Genome Project

Uno dei più grandi progetti di ricerca in campo biologico del '900.Avviato da James Watson (padre della doppia elica) vede la sua conclusione nel 2003. Obiettivo // sequenzare il DNA con l'intento di comprenderlo e migliorarlo.

• Primi genomi sequenziati e studiati furono virus/batteri (piccole dimensioni)
• Obiettivo più complicato // Sequenziare il genoma umano (composto da più di 3 miliardi di nucleotidi)

Resistenza agli organismi nocivi

Piante geneticamente modificate per impedire l'intrusione/colonizzazione di parassiti.Scopo => aumentare il rendimento delle culture, diminuire i danni alle piante e diminuire l'uso di prodotti antiparassitari.

• Es. Granoturco Bt. Traferimento di un gene del batterio Bacillus thuringiensis (Bt), il quale produce una proetina tossica per determinate larve d'insetto, nella pianta di mais. Risultato è una protezione aggiuntiva delle piante contro gli insetti (es. piralide del mais).
• Stati d'utilizzo: America, Spagna, Africa.
• Altri es. Patate (immune a funghi), barbabietole (immuni a virus).

Piante OGM

L'obiettivo del agricoltore di un tempo e quello d'oggi è lo stesso: vuole piante resistenti e ad alta resa. La differenza sta nelle molteplici tecniche innovative recenti, in contrapposizione con quelle tradizionali.

• Mutazioni genetiche naturali/tradizionali. Avvengono in maniera lenta, gli esseri viventi perdono vecchie proprietà o ne acquisiscono di nuove.
• Mutazioni artificiali. In principio le sementi venivano trattate con agenti chimici/radioattivi per accellerarne il processo di mutazione. Oggigiorno l'ingegneria genetica è in grado di modificare i geni in modo mirato e di combinare geni derivanti da diverse fonti (batteri; funghi; piante; virus; animali)

1983. Prima pianta geneticamente modificata/transgenica. Ad oggi esistono numerosi commerci di piante OGM (mais; patata; soia; cotone)

1847

Il DDT viene sintetizzato per la prima volta dal chimico tedesco K. Ziegler. =>poco successo.Università di Strasburgo.

1939

Ripreso in mano dal chimico svizzero P.H. Müller. Ne rivela l'efficacia come insetticida => dal '40 viene brevettato/commercializzato in larga scala.DDT // Prodotto innovativo: supera gli insetticidi tradizionale (a base d'arsenico/ tossici per piccoli animali a sangue caldo/ scarsa efficacia su insetti).

1945

Winston Churchill dichiara che il DDT si è rilevato un utile alleato durante il periodo bellico.

• 1942. Stati Uniti utilizzano il DDT per sterminare gli insetti responsabili della trasmissione di malattie tra soldati/civili (tifo, febbre gialla, malaria). => meno decessi per malattia nella 2° guerra mondiale (nel primo conflitto - 5 milioni di morti).
• Primi utilizzi: Napoli (per estirpare focolaio di tifo), zone paludose di Latina, Veneto e Sardegna (per uccidere le zanzare anofele - malaria).

1948

In seguito al successo del composto, P. H. Müller riceve il premio Nobel per la medicina.

Dopoguerra

Si ha un abuso del composto, sia nella sanità pubblica che nell'agricoltura. Questo abuso favorisce lo sviluppo di effetti collaterali:

• Aumento di insetti resistenti e perciò dannosi.
• Resistenza nell'ambiente. Si degrada molto lentamente (causa = bassa reattività a luce/sostanze), permane per molto tempo nel suolo e si trasmette a lunga distanza per vie aeree.
• Biomagnificazione. Essendo un composto organoclorurato, il DDT ha una molecola apolare che gli permette di essere solubile solo nei grassi (non in acqua). Riprendendo il punto due, il DDT si concentra negli anni nei tessuti adiposi animali, raggiungendo anche dosi pericolose.

Anni '60

Inizia la sensibilizzazione sull'utilizzo del DDT.Cause => dubbi nella comunità scientifica, prima campagna ambientaliste Prima negli Stati Uniti, poi in Europa, il DDT viene fortemente limitato.

1978

La direttiva europea proibisce l'uso/ la commercializzazione di prodotti contenenti DDT.

2001

Convenzione di Stoccolma (prima - 1972, ultima - 2001). Trattato globale sull'utilizzo di sostanze pericolose per l'ambiente.Si previene l'abuso e l'utilizzo sbagliato del DDT, ma non viene abolito totalmente (ad oggi è permesso in regioni a rischio: in Africa muoiono 1 milione di persone a causa della malaria).