Rice is life. È la fonte principale di nutrimento per la metà degli abitanti sulla Terra. El arroz es vida. È un simbolo economico, con una produzione mondiale che supera i 400 milioni di tonnellate all’anno. Le riz, c’est la vie. Emblema di fertilità e abbondanza, è espressione della cultura di molti popoli. Il riso è vita. Questo lo slogan portante del 2004, proclamato Anno Internazionale del Riso dall’International Rice Research Institute (IRRI) e dalla FAO. Obiettivo principale dell’iniziativa in corso è quello di incrementare la produzione del riso (Oryza sativa) in modo equo e sostenibile attraverso il coinvolgimento delle comunità di agricoltori e degli istituti di ricerca, impegnati in programmi di vario tipo sul suo miglioramento.
È strettamente correlato a tali propositi il progetto, tuttora in corso, di decifrare l’intera sequenza del DNA del riso, al fine di ottenere un vera e propria “mappa” genetica su cui orientarsi e grazie alla quale venire a conoscenza del numero e della funzione dei geni che la compongono. Il genoma di Oryza sativa costituisce un’eccellente palestra d’allenamento per l’attività di sequenziamento degli scienziati: è il più piccolo fra i cereali e, con i suoi 466 milioni di coppie di nucleotidi (i “mattoni” del DNA), è quasi quattro volte più grande del genoma di Arabidopsis thaliana, l’unica pianta mappata finora, ma risulta ben sette volte più piccolo di quello umano.
Risale al 5 aprile 2002 la pubblicazione, sulla rivista americana Science, della sequenza genomica provvisoria di due varietà di riso: la “indica”, decifrata dal Genome Center di Beijing, gruppo cinese a finanziamento pubblico, e la “japonica”, più diffusa in Europa, decodificata dalla multinazionale Syngenta. Mentre la prima sequenza è stata disponibile, da subito e per intero, nelle banche dati pubbliche, la seconda ha dato origine a polemiche feroci poiché la sua consultazione è stata rigidamente regolamentata dalla multinazionale. La tecnica di sequenziamento utilizzata dai due istituti è stata quella inventata da Craig Venter, uno dei leader del progetto di sequenziamento del genoma umano: si tratta di un metodo rapido che ha consentito la mappatura della quasi totalità del DNA di ciascuna varietà di riso. Purtroppo però l’impiego di questa strategia ha prodotto poco più di una bozza, una sequenza «con molte lacune ed errori», ha ammesso Science, che deve essere corretta e completata utilizzando i metodi molecolari più tradizionali.
Con la sola conoscenza dell’ordine delle basi che compongono il DNA di ciascun organismo, la comprensione integrale dei sistemi viventi è un sogno di difficile realizzazione; per dirla con una similitudine, la miriade di progetti di sequenziamento genomico, in corso o conclusi, fornisce una descrizione molto dettagliata della disposizione dei tasti su un pianoforte, ma non dice nulla su come sia possibile suonare Bach o Mozart. Assai emblematico è lo studio condotto da John Doebley dell’Università del Wisconsin che, nel tentativo di comprendere cosa rendesse cosí diverse due piante della stessa specie (il gracile teosinte, una pianta selvatica diffusa in Messico, e il fiero e grasso mais statunitense), si è accorto che la responsabilità di tutta la differenza è attribuibile a un singolo gene; dopo averlo sequenziato però, si è accorto che questo è identico in tutte e due le piante, e che la differenza sta nel modo in cui la sua espressione è regolata dall’ambiente e da un numero imprecisato di altri geni.
Figlia della genomica, la neonata biologia dei sistemi sarà pertanto uno dei sentieri più battuti dagli scienziati, e si accompagnerà a una serie di discipline d’avanguardia. Tra queste spiccano la trascrittomica, ovvero lo studio del livello “d’accensione” dei geni e la proteomica, cioè l’indagine di tutte le proteine espresse da un organismo, tessuto o cellula in un preciso istante. Cosí ad esempio, terminato il progetto di sequenziamento del genoma umano, i ricercatori americani hanno avviato il Programma Proteoma, decisi a catalogare tutte le proteine presenti nell’uomo.
E se progetti come questi appaiono ambiziosi per l’elevato numero di proteine e per le difficoltà riscontrate nella determinazione della loro struttura tridimensionale, quelli di metabolomica sembrano quasi impossibili perché destinati alla comprensione della totalità dei percorsi metabolici che si realizzano, nella cellula, attraverso le interazioni tra i vari enzimi.
(Francesca Boella)
Battuto in velocità dalla Syngenta e dal Genome Center cinese, il Progetto Internazionale per il Sequenziamento del Genoma del Riso (IRGSP), finanziato con fondi pubblici, sta ripiegando proprio sull’attività di miglioramento della mappa del riso japonica, in via di concessione dalla multinazionale dopo una serie di “amichevoli negoziazioni”; grazie a questa operazione il numero e la funzione dei geni potranno essere determinati con maggior esattezza. A ciascun membro del Progetto Internazionale è stato affidato il sequenziamento fine di una porzione del DNA del riso: dei 12 cromosomi che costituiscono il suo genoma, nove sono stati interamente sequenziati in modo accurato e il confronto delle bozze con “la bella” ha confermato l’assoluta necessità di disporre di una mappa precisa. Infatti l’analisi statunitense del cromosoma 10, il più piccolo tra quelli presenti in Oryza sativa, ha rilevato, nella sequenza accurata, quasi il doppio dei geni indicati nella bozza della Syngenta. Il numero di geni totali potrebbe dunque essere di gran lunga maggiore rispetto a quello predetto due anni fa dalla multinazionale (compreso tra i 32.000 e i 50.000), visto che circa il 15% del genoma del riso attende ancora di essere annotato con precisione.
I dati a disposizione del gruppo di lavoro a finanziamento privato, sebbene provvisori, hanno evidenziato che, a differenza di quanto avviene negli animali, ciascun gene del riso origina una sola proteina; mancano insomma quei meccanismi di rimaneggiamento tipici nel mondo animale che spezzano e riassemblano geni grandi in nuove combinazioni proteiche. Questo spiegherebbe la maggiore quantità di geni presente nella pianta rispetto a quella rilevata nell’uomo, nonostante il genoma di quest’ultimo sia quasi sette volte maggiore del primo. Grazie al confronto del DNA di Oryza sativa con quello di altri cereali, la stessa squadra ha rilevato che il 98% dei geni noti del mais, del grano e dell’orzo ha omologhi nel riso. L’alto grado di corrispondenza, unito alla relativa semplicità del suo genoma, fa del riso una pianta modello in grado di fornire, come si legge su Science, «la base per il miglioramento di tutti i cereali». Ciò aprirà probabilmente la strada all’applicazione massiccia dell’ingegneria genetica ai cereali, perno non solo dell’alimentazione umana, ma soprattutto di quella degli animali da allevamento.
Complice forse l’impulso dato dalla mappatura, le attività di ricerca sul miglioramento genetico del riso stanno guadagnando visibilità nei confronti di quelle condotte su mais e soia, vere e proprie celebrità agronomiche. I filoni di studio mirati all’aumento della resistenza agli erbicidi e della tolleranza agli stress ambientali, e al miglioramento delle qualità nutrizionali si affiancano ad altri meno convenzionali: Corrado Fogher, professore di genetica dell’Università di Piacenza è riuscito a produrre un riso biotech in grado di fermentare (attraverso il trasferimento di proteine del frumento essenziali per i processi di lievitazione) e di essere dunque utilizzato anche da chi soffre di intolleranza al glutine; ancora, sulla rivista Natural Biotechnology si legge di un riso manipolato per sintetizzare una maggiore quantità di ferro, la cui carenza nel cibo costituisce un problema nutrizionale che affligge circa il 30% della popolazione mondiale.
Infine è recentissima la notizia secondo cui un’azienda americana si accingerebbe a mettere sul mercato una nuova varietà di riso, geneticamente progettata per produrre due proteine umane (lattoferrina e lisozima) ad uso farmaceutico: dotate di proprietà anti-infiammatorie, anti-infezione e di fissaggio del ferro, potrebbero anche essere usate in modo combinato nel trattamento della diarrea acuta, prima causa al mondo di mortalità infantile. Di fronte a tante speranze, gli scienziati si augurano che i cittadini riescano a guardare agli OGM con maggiore fiducia, se è vero che, come si legge in una relazione presentata alla Conferenza FAO sul riso tenutasi lo scorso 12 febbraio a Roma, «quanto più un’applicazione biotecnologica è giudicata utile per la società, tanto più questa sarà considerata moralmente accettabile».
Francesca Boella
11 giugno 2004