La biotecnologia si scatena

A poche miglia da Sacramento, dietro una recinzione si trovano diverse grandi serre. In estate le note teste dei girasoli sono visibili attraverso il vetro e nei campi che circondano le serre. Le piante sono alte, dritte e sane, con foglie spesse che raggiungono la luce del sole della California. Assomigliano esattamente alle piante di girasole coltivate negli Stati Uniti, ad eccezione delle gabbie di plastica attorno a ciascun fiore.

I fiori sono coperti dai biologi della struttura di ricerca Pioneer Hi-Bred a Woodland, in California, che possiede le serre, i campi intorno a loro e i girasoli in entrambi. Le piante sono transgeniche, cioè geni di altri organismi sono stati inseriti nei loro cromosomi. Ingabbiare le teste di girasole aiuta a prevenire che la brezza diffonda polline geneticamente modificato intorno all'area, il che violerebbe le leggi federali che vietano il rilascio di organismi transgenici non approvati.

Per proteggere i segreti commerciali di Pioneer, i ricercatori esitano a discutere del loro lavoro, ma i permessi del governo suggeriscono che i girasoli di Woodland sono stati sottoposti all'intero armamentario della biotecnologia contemporanea. Pompate dai geni di una mezza dozzina di altre specie, le piante respingono tarme e virus, combattono le malattie fungine e producono semi con una durata di conservazione superiore a quella dei loro cugini non ingegnerizzati. Per Pioneer, questi super-girasoli, come a volte vengono chiamati, rappresenteranno un piccolo ma significativo passo in avanti nella lotta per sfamare la popolazione mondiale in esplosione, che si prevede si stabilizzerà a circa 10 miliardi. Ma per i critici, loro - e la biotecnologia agricola che li ha creati - sono una minaccia ecologica che distruggerà i sistemi naturali da cui dipende la vita umana.

La battaglia tra queste visioni radicate è feroce. Nell'ultimo anno, agricoltori e attivisti hanno rovinato cinque tonnellate di semi transgenici in Francia, distrutto campi di colture geneticamente modificate in Germania e convinto sette catene di supermercati europei a smettere di vendere prodotti di marca contenenti prodotti bioingegnerizzati. Questo febbraio, una coalizione di 70 gruppi e individui ha fatto causa alla Food and Drug Administration degli Stati Uniti per bloccare l'uso di una dozzina di colture transgeniche come minaccia imminente per l'ambiente.

Anche se il governo degli Stati Uniti promuove la biotecnologia agricola, i paesi europei si stanno allontanando da ciò che gli attivisti chiamano Frankenfoods. Austria e Lussemburgo hanno vietato il mais geneticamente modificato; La Norvegia ha anche messo fuori legge il mais e altre cinque colture biotecnologiche; La Francia ha vietato tutte le piante transgeniche. Per spingere il governo britannico a promulgare una moratoria, Greenpeace ha scaricato quattro tonnellate di semi di soia geneticamente modificati al 10 di Downing Street a febbraio.

I sostenitori di Biotech, d'altra parte, sostengono che non creerà niente di meno che una seconda Rivoluzione Verde. Nella prima, gli scienziati agrari hanno utilizzato tecniche di allevamento convenzionali per creare ceppi di grano e riso ad alto rendimento che hanno raddoppiato i raccolti mondiali di cereali dagli anni '50. Durante quel periodo, secondo l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, il numero di persone affamate è diminuito di tre quarti, nonostante un enorme aumento della popolazione. Ma il numero della popolazione mondiale continua ad aumentare e i ricercatori ora devono ricominciare tutto da capo. Secondo una proiezione pubblicata lo scorso agosto dall'International Food Policy Research Institute, un think tank a Washington, D.C., la domanda mondiale di riso, grano e mais aumenterà del 40% entro il 2020 e l'unico modo per sfamare quelle bocche è attraverso la biotecnologia. Se gli attivisti riusciranno a vietare le colture transgeniche, sostiene Robert L. Evenson, economista agrario della Yale University, finiranno per danneggiare i poveri di tre continenti.

Intrappolato tra questi estremi c'è un gruppo di ecologi agrari e genetisti vegetali che stanno cercando di capire le implicazioni della nuova tecnologia. Sebbene alcuni attivisti sostengano che le colture geneticamente modificate siano una minaccia diretta per la salute umana, i ricercatori generalmente respingono tali timori: ci sono poche prove che i geni transgenici, di per sé, possano essere tossici o promuovere malattie. Tuttavia, i biologi ritengono che in alcuni casi i geni estranei nelle colture possano passare ad altre specie non agricole, con effetti potenzialmente pericolosi. È inevitabile che usciranno, afferma l'ecologa Joy Bergelson dell'Università di Chicago. Ciò non significa necessariamente che ci saranno ripercussioni negative. Ma potrebbero essercene alcuni. E in questo momento non sappiamo abbastanza su cosa potrebbero essere e quando potrebbero verificarsi.

La tecnologia è brillante, afferma Paul Arriola, un genetista vegetale all'Elmhurst College, a Elmhurst, Illinois. Per molti aspetti, è una manna dal cielo. Tuttavia, Arriola ritiene che la biotecnologia stia superando sia la comprensione scientifica dei suoi rischi sia lo sviluppo di un apparato normativo per controllarne l'uso. Perché, secondo Arriola, non sappiamo davvero cosa regolamentare o come farlo, il mondo è nel mezzo di un enorme esperimento in corso. Potremmo creare un vero disastro ambientale. E questo potrebbe impedire a questa tecnologia di fare del bene.

supererbacce

La lotta per l'agricoltura transgenica è tutt'altro che accademica. Nel 1996, il primo anno in cui i semi transgenici furono ampiamente disponibili, gli agricoltori piantarono 1,74 milioni di ettari (4,3 milioni di acri) delle nuove varietà. Quest'anno, secondo Clive James, capo dell'organizzazione no-profit International Service for the Acquisition of Agribiotech Applications, ben 50 milioni di ettari in tutto il mondo, un'area più grande della Germania, sono coltivati ​​con colture geneticamente modificate. È una delle adozioni tecnologiche più veloci che abbia mai visto, afferma James.

Circa tre quarti di quella terra si trova negli Stati Uniti, la maggior parte coltivata a mais e soia bioingegnerizzati. Ma la tecnologia sta crescendo ancora più velocemente in Argentina: l'area del paese dedicata alla soia transgenica è triplicata tra il 1997 e il 1998. Sebbene non siano disponibili cifre esatte, la Cina, il più grande produttore mondiale di cotone e tabacco, sta, secondo James, in rapida crescita. la terra coltivata con versioni geneticamente modificate di entrambe le colture.

Di gran lunga il tratto bioingegneristico più importante oggi è la tolleranza agli erbicidi, che rappresenta i due terzi di tutte le colture transgeniche. Una tecnologia dominata da Monsanto, che consente alle piante di resistere all'uso di selezionati prodotti chimici diserbanti, in modo che gli agricoltori possano applicarli senza timore di distruggere i loro raccolti. I semi di soia Roundup Ready della Monsanto, che resistono all'erbicida Roundup dell'azienda, sono stati introdotti nel 1996; l'anno scorso hanno coperto circa 10 milioni di ettari, un terzo dei terreni agricoli statunitensi dedicati a quel raccolto. Seguono per importanza il mais resistente agli insetti, incluso il mais DekalBt, modificato dalla controllata Dekalb recentemente acquisita dalla Monsanto per produrre un insetticida batterico, e il mais StarLink, prodotto da AgrEvo, una joint venture dei giganti chimici tedeschi Hoechst e Schering. Destinato principalmente a combattere la piralide europea, il mais transgenico lo scorso anno ha occupato 6,5 milioni di ettari negli Stati Uniti, un quinto del raccolto totale di mais della nazione.

Più, molto di più, è in arrivo. Poiché le vendite di semi bioingegnerizzati sono passate da 75 milioni di dollari nel 1995 a oltre 1,5 miliardi di dollari l'anno scorso, una mezza dozzina di grandi aziende in Europa e negli Stati Uniti si sono posizionate per sfruttare un mercato che è ampiamente creduto sull'orlo dell'esplosione. Secondo i registri del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti, in questo paese sono state testate circa 4.500 varietà di piante geneticamente modificate, più di 1.000 solo nell'ultimo anno. Circa 50 sono già stati approvati per il rilascio illimitato, tra cui 13 varietà di mais, 11 pomodori, quattro semi di soia, due zucche e persino un tipo di radicchio. Altre centinaia sono in cantiere, tra cui impianti che produrranno prodotti chimici industriali e farmaceutici (vedi il numero passato The Next Biotech Harvest ).

Questa corsa al mercato allarma alcuni biologi, che credono che le colture transgeniche vengano rilasciate prima che le implicazioni ambientali siano comprese. La preoccupazione più immediata è se le colture geneticamente modificate si riprodurranno spontaneamente con i loro parenti selvatici, creando supererbacce ibride. Proprio come un singolo ricercatore brasiliano di api ha creato un fastidio in tutto il continente lasciando accidentalmente che api africane aggressive si ibridassero con api domestiche gentili, il rilascio di geni alieni potrebbe, in teoria, produrre piante nocive di api assassine.

Sorprendentemente si sa poco di tale ibridazione naturale, spiega il genetista vegetale Norman C. Ellstrand dell'Università della California a Riverside. Fino a poco tempo, gli scienziati agrari si sono concentrati sulla protezione degli agricoltori; la piccola quantità di ricerche sull'ibridazione fatte in passato riguardava principalmente l'introgressione di geni dal selvatico in specie coltivate, piuttosto che viceversa. La gente aveva l'idea che [l'ibridazione raccolto-erba] non fosse un fenomeno molto comune o interessante, dice Ellstrand. Ma quando finalmente sono riusciti a guardarlo, hanno passato molto tempo a essere sorpresi da quello che poteva succedere.

Inizialmente, gli scienziati pensavano che era improbabile che i geni fluissero dalle colture transgeniche alle erbe infestanti, perché gli ibridi noti di piante infestanti sono spesso sterili. Ma lo scorso settembre, Bergelson e due colleghi di Chicago hanno sorpreso i ricercatori con uno studio su Arabidopsis thaliana , una specie di senape spesso utilizzata come organismo di prova dai genetisti vegetali. Di solito, la pianta si autoimpollina, il che implica per gli scienziati che i geni estranei nel transgenico A. thaliana non sfuggirebbe per ibridazione. Ma dopo che i ricercatori hanno piantato l'ordinario A. thaliana , transgenico resistente agli erbicidi A. thaliana , e una varietà mutante naturale e resistente agli erbicidi, hanno appreso che le piante transgeniche avevano 20 volte più probabilità di incrociarsi rispetto ai mutanti: erano promiscue, come diceva un titolo sulla rivista Nature. Nessuno sa perché, dice Bergelson. Stiamo ancora cercando di trovare il meccanismo che guida lo schema che abbiamo visto. Ci sono molte cose che non capiamo, incluso quanto sia comune.

Le implicazioni sono inquietanti. Un decennio fa, ad esempio, le barbabietole da zucchero europee si mescolavano spontaneamente con un parente selvatico, creando una specie ibrida che ora è un problema a livello continentale. Mentre la barbabietola da zucchero è semestrale - la radice viene raccolta alla fine del secondo anno - la nuova erbaccia è annuale. Alla fine dell'anno, dice Ellstrand, la radice si trasforma in un pezzo di legno che danneggia le attrezzature agricole o entra nell'impianto di lavorazione della barbabietola da zucchero e rovina i macchinari. Non puoi ucciderlo con un erbicida perché qualsiasi erbicida che ottiene l'erba colpisce il suo parente. Non è fino a quando la cosa sboccia e fiorisce che la vedi, e da quel momento ha messo il seme che entra nel campo di barbabietole per sempre.

Le colture transgeniche hanno già mostrato il potenziale per creare problemi simili. La prospettiva di supererbacce resistenti agli erbicidi o agli insetti è particolarmente preoccupante. Nel 1995, Monsanto e AgrEvo hanno introdotto la colza tollerante agli erbicidi ( Brassica napus ), la pianta da cui proviene l'olio di colza. Un anno dopo, un team di 11 membri dello Scottish Crop Research Institute ha riferito, con sorpresa degli scienziati, che il polline dei campi di colza può viaggiare fino a due chilometri. Quasi contemporaneamente, tre genetisti danesi scoprirono che i transgenici Brassica napus si riproduce facilmente con un parente infestante, Brassica campestris . Le piante risultanti assomigliano molto B. campestris -ma non sono influenzati dagli erbicidi. Presi insieme, afferma Dean Chamberlain dell'Università della Carolina del Nord a Greensboro, i due rapporti hanno mostrato che l'ibridazione è una vera preoccupazione e che è necessaria un'area cuscinetto molto ampia attorno al terreno per controllarla.

Quando Ellstrand ha esaminato la letteratura sulle 30 specie di piante più importanti dal punto di vista agricolo, la maggior parte degli scienziati che ha consultato credeva che poche si ibridassero facilmente. In effetti, ha trovato prove che più di 25 colture possono rompere la barriera delle specie, a volte con specie non correlate. In quella lista c'è il grano, che Robert S. Zemetra e i suoi colleghi dell'Università dell'Idaho hanno riferito in aprile possono incrociare con l'erba di capra barbuta, un'erbaccia problematica negli Stati Uniti occidentali.

Quello che davvero mi sciocca come biologo è che hai due specie con un diverso numero di cromosomi che si ibridano, dice Allison Snow, una botanica dell'Ohio State. Goatgrass ha 28 cromosomi e il grano ne ha 42, ma possono incrociarsi. I biologi hanno considerato quasi impossibile la progenie vitale di tali discrepanze. Di conseguenza, pensavano che la gamma di specie che potevano ibridarsi fosse limitata. L'ibridazione capra-grano suggerisce che la gamma è più ampia di quanto si pensasse.

Ottieni tassi di riproduzione molto bassi, dice Snow. Ma quando parli di acri e acri di grano con erba di capra tutt'intorno, può verificarsi anche un evento con probabilità molto bassa. Se l'ibridazione creasse erba di capra resistente agli insetti in aree in cui la diffusione dell'erba è naturalmente controllata dagli insetti, dice, questo potrebbe finire per essere l'unico tipo di erba di capra che hai, e quindi potresti finire con infestazioni ancora più grandi di quelle che già abbiamo avere. Tali paure sono una delle ragioni per cui le colture Bt resistenti agli insetti, che contengono geni del batterio Bacillus thuringiensis -sono stati presi di mira da attivisti.

Negli Stati Uniti, è improbabile che il mais transgenico rappresenti un rischio elevato di ibridazione perché non ha parenti stretti. Ma il Messico ha teocinte , la pianta selvatica che potrebbe essere l'antenata del moderno mais. Cosa accadrebbe se gli agricoltori messicani piantassero mais bioingegnerizzato? I nuovi geni potrebbero influenzare la forma fisica di teocinte , che alcuni ecologisti agrari considerano un potenziale magazzino di geni preziosi per i futuri coltivatori di mais? Con le informazioni che abbiamo ora, dice Snow, è difficile dire quando i rischi a lungo termine sono abbastanza seri da vietare determinate colture.

Dietro i timori degli ecologisti incombe la convinzione che i biologi molecolari che lavorano con il DNA sul banco di laboratorio non capiscano completamente come si comporta sul campo. Secondo Rosemary S. Hails dell'Istituto di virologia e microbiologia ambientale del British National Environmental Research Council, la valutazione del rischio degli organismi transgenici è un argomento multidisciplinare, che dovrebbe includere ecologi, biologi molecolari, agronomi e sociologi. Invece, le aziende tendono a delegare le decisioni sul rilascio di colture transgeniche a biologi molecolari, che non sono addestrati ad apprezzare l'intera complessità di come il codice genetico interagisce con i fattori ambientali.

Quanto velocemente andrebbe in giro una nuova erba? chiede la neve. Nessuno lo sa davvero. Presumo che la maggior parte di queste colture alla fine sarà approvata e le persone come me studieranno quali sono le conseguenze. Quindi, dopo che il gatto sarà fuori dal sacco, potremmo capire come regolare questa tecnologia.

Un mondo affamato

Dati questi rischi, perché così tanti di questi scienziati sostengono il continuo sviluppo della biotecnologia agricola? Una risposta è l'erba stregata. Witchweed, il nome comune per tre specie nel genere Grido , è una pianta parassita che si nutre delle radici di cereali e legumi in gran parte dell'Africa. Attaccando mais, sorgo e miglio, le tre colture cerealicole più importanti del continente, Grido , secondo Gebisa Ejeta, agronomo della Purdue University, è una piaga dell'agricoltura africana. È stato stimato che l'erba distrugga il 40% del raccolto totale di cereali del continente, una perdita sbalorditiva nei luoghi più affamati del mondo.

Dal punto di vista biologico, Grido è affascinante. I suoi semi, più piccoli dei granelli di sabbia, restano dormienti fino a 20 anni, svegliandosi solo quando vengono risvegliati da una sostanza chimica emessa dalle radici della pianta ospite. Mentre sono ancora sotterranee, le piante parassite sviluppano organi simili a radici chiamati austori, che penetrano nelle radici dell'ospite e sifonano i nutrienti. Punteggi o centinaia di Grido le piante possono attaccare lo stesso ospite. Witchweed alla fine cresce in campi di piante alte cinque piedi con bei fiori rosa, ma a quel punto ha distrutto a lungo i raccolti di cui si nutre. Poiché ogni pianta produce fino a 100.000 semi, l'erba strega è quasi impossibile da sradicare: gli Stati Uniti hanno trascorso quattro decenni a spazzare via un singolo piccolo focolaio nelle Carolinas.

Poiché l'erba strega si adatta rapidamente ai nuovi ospiti, le perdite in Africa continuano a crescere. Quando il parassita ha reso impossibile la coltivazione del sorgo nel Sudan orientale, i contadini disperati hanno cercato di coltivare il miglio perlato. All'inizio il miglio era immune. Ma nel giro di pochi anni l'erba stregata stava seminando il caos anche sul nuovo raccolto. Le persone stanno letteralmente morendo di fame a causa di Grido , dice Ejeta.

Chi sta guardando la serra?

L'incertezza è dovuta, in parte, alla mancanza di un quadro normativo rigoroso per risolvere i rischi inerenti alle biotecnologie agricole. Le gabbie di plastica che coprono le teste dei girasoli aiutano a mantenere il polline transgenico fuori dall'ambiente, un requisito generale per ottenere un permesso federale per coltivare un raccolto di prova di piante bioingegnerizzate. Ma oltre a monitorare le trame, il governo impone poche condizioni ai test biotecnologici. La ragione principale è che il Congresso non ha approvato alcuna legge ambientale specifica per l'agricoltura geneticamente modificata. Invece, le colture transgeniche sono valutate da tre agenzie federali sovrapposte: la Food and Drug Administration, l'Environmental Protection Agency e il Department of Agriculture.

Ogni agenzia governativa ha una diversa responsabilità statutaria, che a volte porta ad anomalie e lacune nelle normative. La FDA, ad esempio, non guarda alla sicurezza degli alimenti che sono stati progettati per esprimere pesticidi, perché i pesticidi sono per legge esenti dalla competenza dell'agenzia. Né lo fa l'EPA, che è tenuta a trattare tali alimenti come pesticidi. Poiché i pesticidi, ovviamente, sono sostanze tossiche, l'agenzia stabilisce solo le tolleranze umane per ciascun composto. (Rispondendo alle preoccupazioni dei critici, l'agenzia ha annunciato questa primavera che potrebbe ripensare al suo approccio.) Da parte sua, l'USDA cerca semplicemente di assicurarsi che il raccolto cresca nel modo previsto dal produttore. I mandati legali disgiunti, osserva Elizabeth Milewski, consulente per le biotecnologie dell'EPA, rendono la vita interessante.

Una conseguenza preoccupante di questo mosaico di regolamenti è che nessuno ha la responsabilità diretta di esaminare gli effetti a lungo termine sull'ambiente. Abbiamo una comprensione di prima approssimazione della biologia della popolazione di queste piante e delle popolazioni di insetti, microbi e virus, afferma Neal Stewart, biologo dell'Università della Carolina del Nord a Greensboro. Ma sappiamo molto poco sull'ecologia della comunità e praticamente nulla sull'ecologia dell'ecosistema di ciò che faranno questi geni. E non stiamo perseguendo questa conoscenza attivamente. Le preoccupazioni di Stewart hanno dato i loro frutti a maggio, quando gli scienziati della Cornell hanno riferito che il polline del mais Bt può uccidere i bruchi delle farfalle monarca.

Secondo Sally McCammon, consulente scientifico dell'USDA Animal and Plant Health Inspection Service, le prove sul campo delle biotecnologie possono essere di qualsiasi dimensione e durare per qualsiasi periodo di tempo, sebbene uno o due anni siano lo standard. Dal punto di vista delle aziende, i test sono sforzi per capire se le nuove varietà di colture funzioneranno come previsto. Il compito principale del governo, afferma McCammon, è certificare che il test sia contenuto biologicamente. Le piante transgeniche devono essere tenute separate dalle piante che potrebbero impollinare in modo incrociato. Dopo devi rendertene conto, dice McCammon. Ci assicuriamo di insaccare ciò che tiri fuori e che il materiale vegetale sia arato sotto.

Queste misure sono necessarie, secondo il modo di pensare di Snow. Ma assicurandosi che i geni transgenici non scappino nell'ambiente, rendono anche impossibile sapere cosa accadrà se lo faranno. Le questioni ecologiche non vengono nemmeno toccate, dice. In effetti, è illegale toccarli. Ritiene che l'ambiente e l'industria sarebbero meglio serviti introducendo un secondo livello di test dedicato alle questioni ecologiche. Un altro passo, a suo avviso, sarebbe quello di finanziare la ricerca accademica sui rischi ecologici: attualmente l'unica fonte di fondi federali, il comitato per i rischi biotecnologici dell'USDA, ha un budget inferiore a $ 2 milioni.

Potrebbero anche essere possibili controlli tecnici, afferma Gressel dell'Istituto Weizmann. La maggior parte delle colture transgeniche oggi ha un singolo gene estraneo. Ma le aziende stanno già lavorando per inserire diversi geni contemporaneamente nel genoma della pianta. In un articolo di maggio sulla rivista Trends in Biotechnology, Gressel sostiene che se questi geni multipli fossero inseriti in stretta vicinanza l'uno all'altro sul cromosoma, i potenziali ibridi li erediterebbero tutti contemporaneamente. E se i geni secondari codificassero per tratti come prevenire la dormienza, gli ibridi sarebbero meno, non più pericolosi dei loro genitori selvaggi. Per le colture, l'incapacità di rimanere dormienti non ha importanza, perché il seme viene raccolto e ripiantato ogni anno. Ma un'erba che non è in grado di produrre semi che possono rimanere dormienti fino al momento opportuno per germinare è in svantaggio significativo. L'erba ibrida sarà più debole, non più forte, dice Gressel.

Sono più preoccupato per il futuro che per il presente, dice Ellstrand. Finora va bene, non abbiamo pomodori assassini che volano in aria. Ma dobbiamo essere premurosi e attenti a ciò che stiamo facendo, e ci sono alcune persone e alcune parti del settore in cui hanno una tradizione migliore di altre. Le persone che hanno lavorato con le piante all'esterno nella vita reale sembrano averne una migliore padronanza rispetto alle persone che hanno lavorato con sostanze chimiche per tutta la vita. Se continuiamo a prestare attenzione a ciò che sta accadendo sul campo, potremmo essere in grado di far sì che questa tecnologia realizzi la sua promessa.

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