Coltivare diversità nel nostro microbiota e nelle nostre aziende agricole per ridurre i rischi per la salute e aumentare la resilienza del sistema alimentare

Di Salvatore Ceccarelli – Estratto dal rapporto di Navdanya International Il Futuro del cibo – Biodiversità e agroecologia per un’alimentazione sana e sostenibile – novembre 2019

Originiriamente pubblicato in: Bioversity International (2019) Agrobiodiversity Index Report 2019: risk and resilience. Rome (Italy): Bioversity International 182 p. ISBN: 978-92-9255-125-4: https://hdl.handle.net/10568/100820 – Riprodotto con il consenso dell’autore

Traduzione di Navdanya International

Questo contenuto è disponibile anche in: Inglese

MESSAGGI CHIAVE:

La diversificazione delle colture aumenta la resilienza della produzione agricola ai cambiamenti climatici e ai danni causati da parassiti e malattie.
La scienza ha associato la biodiversità alla salute fisica e mentale dell’uomo, legata alla composizione e alla diversità del microbiota dell’intestino.
Un’alimentazione variata è di fondamentale importanza per avere un microbiota sano.
Una dieta diversificata ha bisogno di diversità nei sistemi di produzione. Quindi dobbiamo ripensare alla selezione delle piante, passando da “coltivare uniformità” a “coltivare diversità”.
Una strada per coltivare la diversità in modo rapido ed economico è quella di utilizzare un metodo chiamato miglioramento genetico evolutivo.

Introduzione: il seme al centro delle sfide globali

Cambiamento climatico, povertà, fame e malnutrizione, acqua, biodiversità in generale ed agro-biodiversità in particolare, sono temi che hanno avuto un ruolo di primo piano in una serie di recenti relazioni e recensioni (1-4). Questi temi sono spesso trattati separatamente, anche se sono strettamente interconnessi tra loro. Una delle principali interconnessioni è quella delle sementi.

Il seme è legato al cambiamento climatico perché abbiamo bisogno di colture più adatte al clima che cambia. Il seme è associato al cibo in quanto la maggior parte del nostro cibo proviene direttamente o indirettamente dalle piante. Attraverso il cibo e la nutrizione dei bambini, le sementi sono legate alla povertà (5). Il seme è legato all’acqua, perché circa il 70% dell’acqua dolce è utilizzato in agricoltura (6), quindi le varietà che producono un raccolto con meno acqua renderanno disponibile più acqua per usi umani. Il seme è associato alla malnutrizione: le tre colture da cui ricaviamo circa il 60% delle calorie vegetali e il 56% delle proteine vegetali – mais, grano e riso (7, 8) – sono molto meno nutrienti dell’orzo (9) o del miglio e del sorgo (10, 11). Il miglio ed il sorgo non solo sono più nutrienti, ma hanno anche bisogno di meno acqua rispetto a mais, riso e grano, che utilizzano quasi il 50% di tutta l’acqua utilizzata per l’irrigazione.

Infine, le sementi sono legate alla biodiversità in generale e all’agro-biodiversità in particolare. L’agro-biodiversità è importante per la sicurezza alimentare (12), per aumentare il reddito agricolo e per generare occupazione e ridurre l’esposizione al rischio (13, 14).

Mantenere od aumentare l’agro-biodiversità inverte la tendenza della moderna selezione delle piante verso l’uniformità (15). La causa principale della drastica riduzione della diversità genetica è stata la scelta, da parte dei coltivatori, di varietà da utilizzare nelle più estese condizioni possibili. Questo declino della diversità ha aumentato la vulnerabilità delle colture (16-19) perché la loro uniformità genetica le rende incapaci di rispondere ai cambiamenti climatici, soprattutto a breve termine. Inoltre, le colture uniformi costituiscono un terreno di coltura ideale per la rapida comparsa di varianti resistenti ai fungicidi (19), come dimostra l’epidemia di peronospora tardiva della patata e la conseguente carestia nell’Irlanda del XIX secolo (20). La diversità delle colture, al contrario, ha dimostrato di essere molto utile nel limitare lo sviluppo di malattie (21-24). Ad esempio, in Cina, l’uso di miscele varietali di riso ha portato ad una riduzione dell’esplosione di riso del 94% e ad un aumento delle rese dell’89% rispetto alle monocolture. Gli agricoltori sono stati in grado di cessare l’uso del trattamento fungicida delle colture nel giro di due anni. Uno degli esempi più significativi dei vantaggi delle miscele è stata l’espansione delle miscele di orzo nell’ex Repubblica Democratica Tedesca negli anni 1984-1991. L’espansione delle miscele di orzo a 360.000ha, ha portato ad una riduzione, dal 50% al 10%, della percentuale di campi colpiti da gravi epidemie di muffa e ad una riduzione di circa tre volte della percentuale di campi irrorati con fungicidi (25).

La biodiversità dentro di noi

La scienza ha associato la diminuzione della biodiversità all’aumento di alcune malattie nell’uomo, che vanno dalle malattie infiammatorie intestinali, alla colite ulcerosa, ai disturbi cardiovascolari, a varie malattie del fegato e a molti tipi di cancro (26). A sua volta, l’aumento della frequenza delle malattie infiammatorie è stato associato ad una minore efficienza delle nostre difese immunitarie (26). Recentemente, è stata confermata l’associazione tra il microbiota – cioè il complesso di batteri, virus, funghi, lieviti e protozoi che si trova nel nostro intestino – con il nostro sistema immunitario e con la probabilità di contrarre malattie infiammatorie (27).

Il microbiota umano medio pesa circa 2 kg (circa 0,5 kg in più del cervello umano medio) e svolge una serie di importanti funzioni, dalla sintesi di vitamine e aminoacidi essenziali, alla scomposizione di ciò che non è stato digerito nel tratto intestinale superiore. Alcuni dei prodotti di queste attività rappresentano un’importante fonte di energia per le cellule della parete intestinale e contribuiscono all’immunità intestinale.

Alcune delle ricerche più recenti (28) hanno dimostrato che nei pazienti affetti da melanoma in grado di rispondere alla terapia immunitaria, il microbiota ha una composizione diversa ed è più diversificato di quello dei pazienti che non rispondevano altrettanto bene. La ricerca ha concluso che sia la composizione che la diversità del microbiota sono importanti per determinare l’immunità antitumorale. I risultati sono stati supportati dalla risposta dei topi di laboratorio che hanno ricevuto un trapianto di feci da pazienti umani che hanno risposto positivamente alla terapia. Il trapianto di feci comporta il trasferimento del microbiota da un paziente sano ad un paziente con una malattia, e sta diventando una pratica diffusa per il trattamento di malattie che non rispondono agli antibiotici (28).

Il microbiota sembra anche essere coinvolto in diversi disturbi neuropsichiatrici come depressione, schizofrenia, autismo, ansia e risposta allo stress(29). Ciò è probabilmente dovuto al danno che i processi infiammatori causano alla mielina, la guaina che circonda i neuroni, alterando così la normale trasmissione degli impulsi nervosi.

Dieta, salute umana e salute ambientale

La dieta influenza fortemente il microbiota: un cambiamento di dieta ne altera la composizione in sole 24 ore. Ci vogliono 48 ore, dopo aver cambiato di nuovo la dieta, prima che il microbiota ritorni alle sue condizioni iniziali (30).

Dato l’importante ruolo del microbiota da un lato, ed il fatto che è così fortemente e rapidamente influenzato dalla dieta dall’altro, è comprensibile che ci siano stati molti studi sull’effetto di varie diete (occidentale, onnivora, mediterranea, vegetariana, vegana etc.) (30). Recenti risultati dimostrano che la composizione e la diversità del microbiota intestinale non sono significativamente associate ad antenati genetici, ma modellate prevalentemente da fattori ambientali (dieta e stile di vita) (31). La diversità alimentare è di fondamentale importanza per avere un microbiota sano (32).

L’alimentazione collega anche l’ambiente e la salute umana. L’aumento dei redditi e l’urbanizzazione sono tra i fattori che determinano una transizione alimentare globale in cui le diete tradizionali sono sostituite da diete più ricche di zuccheri raffinati, grassi, oli e carni raffinati (33). Entro il 2050 queste tendenze alimentari, se non controllate, contribuiranno in modo significativo al disboscamento globale dei terreni e ad un aumento stimato dell’80% delle emissioni globali di gas serra agricoli derivanti dalla produzione alimentare (33). Inoltre, questi cambiamenti alimentari stanno aumentando notevolmente l’incidenza del diabete di tipo 2, delle cardiopatie coronariche e di altre malattie croniche non trasmissibili che riducono la speranza di vita globale (33). La dieta è oggi il fattore di rischio numero uno per l’onere mondiale di morbosità. (34).

Uno studio condotto in Zambia ha dimostrato che la diversità alimentare dei nuclei familiari è associata positivamente alla diversità di produzione e, a sua volta, la diversità di produzione è associata positivamente agli indicatori dello stato nutrizionale dei bambini dai due ai quattro anni (35). Questo effetto è stato confermato da alcuni studi (36) ma non da altri, in parte a causa delle difficoltà di associare gli indicatori della diversità agricola con gli indicatori di stato nutrizionale (38).

Quindi, la salute umana ha bisogno di un microbiota diverso, un microbiota diverso ha bisogno di una dieta diversa e una dieta diversa ha bisogno di diversità nei sistemi di produzione. Tuttavia, le tendenze e le politiche globali non si muovono in favore della diversità. Come possiamo avere un’alimentazione sana e diversificata se, come accennato in precedenza, il 60% delle nostre calorie proviene da tre sole colture, vale a dire grano, riso e mais (7)? E come diversificare il nostro cibo, se quasi tutto il cibo che mangiamo è prodotto da varietà vegetali che, per essere legalmente commercializzate, devono essere registrate come uniformi (Riquadro 1)? Come possiamo avere una dieta diversificata se l’agricoltura che produce il nostro cibo si basa sull’uniformità?

1 – Registro delle varietà vegetali

Oggi, nella maggior parte dei paesi, le varietà vegetali devono essere registrate prima di poter essere immesse sul mercato.

Il registro delle varietà vegetali è stato introdotto in Europa a metà del XIX secolo per proteggere i consumatori, garantendo che le sementi acquistate sarebbero state:

● Distinte dalle altre varietà

● Uniformi nelle loro caratteristiche essenziali

● Stabili in modo che non cambierebbero se moltiplicate.

Le caratteristiche che vengono promosse in questo sistema sono l’opposto di quelle necessarie in un sistema alimentare sostenibile. L’adattabilità, non la stabilità, è necessaria per adattarsi a nuove e mutevoli condizioni climatiche. La variabilità, non l’uniformità, sostiene la stabilità del rendimento quando le condizioni sono sfavorevoli e mutevoli.

Tra la necessità di diversificare la nostra dieta e l’uniformità imposta dalla legge sulle sementi e quindi sulle colture, c’è un’ovvia contraddizione. Inoltre, vi è un’ulteriore contraddizione tra uniformità e stabilità da un lato, e la necessità di adattare le colture ai cambiamenti climatici dall’altro.

Coltivare la diversità

La maggior parte del cibo deriva dai semi. Pertanto, la soluzione principale ai problemi di salute che affliggono il mondo di oggi può essere ricercata nel modo in cui i semi sono prodotti. Poiché i semi sono prodotti dalla selezione delle piante, per cambiare le cose dobbiamo ripensare il modo in cui viene condotta la selezione delle piante per passare da “coltivare l’uniformità” a “coltivare la diversità”.

Oggi, molte coltivazioni agricole istituzionali (sia private che pubbliche) hanno come obiettivo l’agricoltura industriale. La selezione vegetale istituzionale ha lo scopo di “coltivare l’uniformità”, rispettando le leggi sulle sementi di cui sopra, e di produrre varietà uniformi coltivate per massimizzare la resa delle colture con il supporto di fertilizzanti e pesticidi. Una volta considerata l’unica opzione per nutrire il mondo, l’efficacia di questo modello di agricoltura è stata messa in discussione dalla recente ricerca, in quanto non è né resiliente né sostenibile (39). Il costo umano dell’attuale sistema alimentare è che quasi 1 miliardo di persone ha fame e quasi 2 miliardi di persone mangiano troppi alimenti sbagliati (39, 40), che sono artificialmente a buon mercato (41). Le prove indicano che più dell’80% del cibo mondiale in termini di valore è prodotto nelle aziende agricole a conduzione familiare (42).

Un modo per “coltivare la diversità” in modo rapido ed economico è quello di utilizzare un metodo chiamato selezione evolutiva delle piante (43, 44) (Riquadro 2). La selezione evolutiva delle piante consiste nel coltivare miscele o popolazioni (Figura 1).

FIGURA 1 – La differenza tra miscugli e popolazioni: un miscuglio si ottiene mescolando semi di diverse varietà mentre una popolazione si ottiene incrociando diverse varietà.

Il punto di partenza della selezione evolutiva delle piante potrebbe essere una miscela di semi, ottenuta mescolando una quantità uguale di semi di un certo numero di varietà della coltura in questione (Figura 1, a sinistra). In alternativa, potrebbe essere una popolazione evolutiva costituita dall’incrocio di più varietà (Figura 1, a destra). La popolazione evolutiva ideale sarebbe costituita da tutte le possibili combinazioni di varietà. In entrambi i casi, la scelta di quante o quali varietà dipende dagli obiettivi dell’agricoltore. Ad esempio, se la resistenza alle malattie è uno dei problemi che influenzano la produttività negli ambienti di destinazione, uno o più genitori della popolazione evolutiva, o una o più varietà nella miscela, dovrebbero portare i geni auspicabili della resistenza alle malattie. La crescente disponibilità di marcatori genetici associati a geni auspicabili sta rendendo sempre più facile la gestione delle popolazioni evolutive.

Una volta che una miscela o una popolazione viene piantata, viene lasciata evolvere come coltura. In altre parole, viene piantata e raccolta, utilizzando parte del raccolto come seme per la stagione successiva, o per selezionare le piante migliori, o per entrambe le funzioni.

Grazie agli incroci naturali che si verificano tra le piante, quella che in origine era una miscela diventa anche una popolazione. L’unica differenza è che in questo caso non abbiamo alcun controllo sull’incrocio e quindi non sappiamo come i diversi genitori hanno contribuito alla popolazione.

Attraverso gli effetti congiunti della selezione naturale e dell’incrocio naturale, il seme raccolto è geneticamente diverso da quello piantato. In altre parole, le popolazioni (comprese quelle derivate da una miscela originale) evolvono continuamente. Per questo motivo sono chiamate “evolutive”. Gli agricoltori hanno quindi la possibilità di adattare le colture al loro suolo, al loro clima e al modo particolare in cui ciascuno di loro pratica l’agricoltura, compresa l’agricoltura biologica.

2 – Il miglioramento genetico evolutivo delle piante: una storia

La scienza della selezione evolutiva delle piante risale al 1929. Harlan e Martini proposero il metodo dell’incrocio composito della selezione delle piante e sintetizzarono un incrocio composito di orzo (noto come CC II) mettendo insieme un numero uguale di semi F2ⁱⁱ ottenuti da 378 incroci tra 28 cultivar superiori di orzo che rappresentano tutte le principali aree di coltivazione dell’orzo nel mondo (45). Gli incroci e le miscele composite hanno dimostrato di essere in grado di evolvere verso una maggiore resa, una maggiore stabilità della resa nel tempo e una maggiore resistenza alle malattie nelle generazioni successive (43, 46-51).

Le popolazioni in evoluzione si adattano alle diverse aree geografiche maturando prima in località calde e poi in località fredde (52). In anni di siccità (53) tendono a dare risultati migliori rispetto alle varietà uniformi e possono combinare una resa più elevata e una maggiore stabilità delle rese (54-56). Una meta-analisi di 91 studi e più di 3.600 osservazioni ha concluso che i miscugli di cultivar sono una valida strategia per aumentare la resa, la stabilità del raccolto e la resistenza alle malattie (57).

In un progetto che ha introdotto popolazioni evolutive in Iranⁱⁱⁱ, i clienti hanno riferito che il pane prodotto da una popolazione evolutiva di grano panificabile era benefico per la salute (58). Le esperienze in Italia hanno dimostrato che una popolazione evolutiva di oltre 2.000 tipi diversi di grano panificabile proveniente da tutto il mondo produce un pane che, oltre ad avere un odore e un sapore straordinari, è tollerato da chi soffre di intolleranza al glutine. Questa popolazione è stata soprannominata “miscela di Aleppo” in riconoscimento della sua provenienza dalla Siria. In Iran, i pastori che hanno utilizzato una popolazione evolutiva di orzo per nutrire le pecore hanno notato un miglioramento della qualità del latte. Recentemente, la pasta prodotta da tre diversi produttori italiani da una popolazione di grano duro è stata unanimemente considerata da diversi panel informali di consumatori di gusto superiore a quella che è considerata la pasta di migliore qualità.

La rapida adozione di queste popolazioni evolutive, e le relazioni sui benefici dei loro prodotti che ricevono continue conferme, indicano che la coltivazione di popolazioni evolutive rappresenta un modo dinamico di coltivare i campi.

Conclusioni

Il seme collega il cambiamento climatico, la povertà, la malnutrizione, l’acqua e la biodiversità – sia selvatica che agricola. Anche la diversità nei nostri corpi, fondamentale per una buona salute fisica e mentale, si basa sulla diversità nella dieta, che a sua volta si basa sulla diversità in agricoltura. Ciò significa coltivare la diversità piuttosto che coltivare l’uniformità, il contrario degli attuali modelli agricoli industriali.

La coltivazione evolutiva è un modo per conferire resilienza e adattabilità attraverso la coltivazione della diversità. Le popolazioni evolutive si adattano alle condizioni locali, resistono alle malattie e hanno qualità sensoriali che i consumatori apprezzano. Sono necessari pochissimi input, il che contribuisce ad aumentare l’indipendenza degli agricoltori da un modello agricolo industrializzato e finanziarizzato. L’allevamento evolutivo aumenta la diversità genetica all’interno delle colture. Per ambienti sani, diete sane e microbiota sani, è necessaria la diversità nel paesaggio, con una varietà di specie, tipi funzionali e usi del territorio che favoriscono la resilienza e la salute. Una maggiore diversità sul campo sosterrà la diversità alimentare e dietetica che, attraverso la diversità e la composizione dell’intestino, sono fondamentali per la salute umana e la nutrizione.

Note

A volte viene anche chiamato “microbioma”, che si riferisce effettivamente ai geni del microbiota.
Nel miglioramento genetico ad ogni incrocio viene assegnato un numero F (filiale): F1 si riferisce alla prima generazione di incrocio (cioè I primi due “genitori” originali). F2 si riferisce alla seconda generazione.
Questo progetto (‘Using Agricultural Biodiversity and Farmers’ Knowledge to Adapt Crops to Climate Change in Iran’ – ‘Utilizzo della biodiversità agricola e delle conoscenze degli agricoltori per adattare le colture ai cambiamenti climatici in Iran’ Grant # 1214 ottobre 2010–settembre 2014) è stato sostenuto dal Fondo internazionale per lo sviluppo agricolo – International Fund for Agricultural Development (IFAD).

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