Le biotecnologie

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Categoria:Biologia

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RICERCA: LE BIOTECNOLOGIE
LE BIOTENOLOGIE: definizione e breve storia
Con il termine biotecnologie si intendono tutte quelle tecnologie che utilizzano organismi viventi (batteri, lieviti, cellule vegetali o animali di organismi semplici e complessi) o loro componenti per ottenere quantità commerciali di prodotti utili, oppure per migliorare le caratteristiche di piante e animali o, ancora, per sviluppare microrganismi utili per usi specifici.
Hanno ricadute in molteplici settori: medicina, biologia, ambiente, energia, industria agroalimentare, zootecnia.
Le biotecnologie possono essere suddivise in: "tradizionali" e "moderne". Le tradizionali raggruppano tutte quelle attività umane, esistite fin dagli albori della civilizzazione, che sono intervenute nell’evoluzione delle specie biologiche. Esempi di questi interventi sono: la selezione da parte dell’uomo, tramite opportuni incroci, di piante e animali per l’alimentazione come mais, riso e bovini. La biotecnologia tradizionale è anche intervenuta nel mondo microscopico, creando vari ceppi di lieviti, che non sono altro che microrganismi appositamente selezionati. Ad esempio fra le forme più antiche di biotecnologie ricordiamo la produzione delle prime bibite alcoliche in Babilonia (6000 a.c.); la produzione del pane e della birra in Egitto (4000 a.c.); la produzione di formaggio e yogurt in Medio Oriente (3000 a.c.); la produzione di aceto in Egitto (400 a.c.).
Quindi la biotecnologia tradizionale è stata solo di tipo agroalimentare. La biotecnologia moderna conserva sempre la componente agroalimentare, ma ne aggiunge un’altra: quella biomedica. Inoltre nella moderna, la modalità d’intervento è completamente nuova: perché opera sull’informazione genetica, cioè il DNA, apportando modificazioni non ottenibili in natura.
Questo tipo di biotecnologie, produce OGM. Un OGM è un organismo geneticamente modificato, quindi "un organismo biologico capace di riprodursi (non sempre), il cui materiale genetico è stato modificato in modo diverso da quanto si verifica in natura con l’accoppiamento e/o la ricombinazione genetica naturale". Un esempio possono essere le piante transgeniche. Vale a dire piante alle quali è stato modificato il DNA, con l’aggiunta di brevi tratti d’informazione genetica da organismi molto differenti, che possono conferire loro nuove proprietà, ad esempio la resistenza a parassiti.
L'intuizione di manipolare il DNA di una pianta per ottenere prodotti sempre più perfetti, conservabili e soprattutto resistenti agli attacchi di microrganismi e insetti, venne nel 1976 ai ricercatori di una piccola società californiana, la Genenthec. Poi, nel giro di pochi anni, le tecniche di ingegneria genetica hanno rivoluzionato le possibili applicazioni e alzato il fatturato di questo settore dai 2,7 miliardi di dollari del 1989 ai 14 del '94. Che diventeranno 60 nel 2000 e 150 nel 2005, visto che il trend di crescita dei cibi transgenici non sembra conoscere battute d'arresto.
APPLICAZIONI DELLE BIOTECNOLOGIE
Le biotecnologie trovano applicazioni in molti settori scientifici, a partire innanzi tutto dal settore agroalimentare, dove possiamo individuare:
Miglioramenti nella gestione degli agenti e delle piante infestanti
perciò
1- Piante tolleranti gli erbicidi
Esistono alcuni batteri che sono in grado di detossificare gli erbicidi chimici, di renderli cioè inefficaci. Questa capacità è data loro dalla presenza di particolari geni che producono enzimi utili alla degradazione dei composti chimici che costituiscono l’erbicida. Questi geni sono stati individuati dai ricercatori che li hanno poi riprodotti e inseriti in alcune piante in modo da rendere anch’esse tolleranti agli erbicidi.
2- Piante resistenti agli insetti, i biopesticidi
Con biopesticidi si intendono tutti quegli organismi (o sostanze da loro prodotte) che vengono utilizzati come agente di controllo biologico nelle colture, cioè come antagonisti naturali degli agenti nocivi.
Micoinsetticidi.
Si sfrutta la tossicità che alcuni funghi hanno per gli insetti. Più di 400 specie di funghi conosciuti sono responsabili di malattie in insetti nocivi per i raccolti.
Batteri che uccidono gli insetti: Bacillus turingensis.
Il Bacillus turingensis (Bt) è un comune batterio presente nel terreno che produce una proteina tossica per la piralide (Ostrinia nubilalis), un insetto che, allo stadio larvale, è parassita del fusto della pianta di mais causandone la morte. I ricercatori sono riusciti ad individuare il gene che produce questa proteina letale, lo hanno riprodotto e inserito nel genoma della pianta del mais. Il mais, grazie a questo nuovo gene diventa invulnerabile alla piralide.
L’efficacia della sostanza ricavata dal Bt non interessa solo la piralide, ma circa 300 altre specie di insetti nocivi. Esistono infatti numerose centinaia di ceppi naturali di Bt che possiedono una considerevole specificità verso numerosi gruppi di insetti quali farfalle e falene, coleotteri e mosche e moscerini. Numerose piante sono state modificate con questi geni insetticidi, ma l’uso esagerato di Bt ha già portato alla comparsa di insetti infestanti resistenti, cioè in grado di tollerarne la tossicità.
3- Piante resistenti ai virus
4- Piante resistenti ai batteri e ai funghi

Miglioramenti delle proprietà agronomiche
Le piante che nel corso dell’evoluzione si sono trovate a vivere in ambienti particolarmente stressanti (a causa di freddo, mancanza d’acqua, alte concentrazioni di sale nel terreno, ecc.) hanno sviluppato, per poter sopravvivere, diversi adattamenti. Per esempio la segale invernale è un cereale che ha sviluppato una particolare resistenza al freddo. Studiando attentamente queste piante si può capire quali sono gli adattamenti che permettono di sopportare gli stress ambientali e soprattutto quali sono i geni responsabili di questi adattamenti. Una volta individuati i geni si può riprodurli ed introdurli in altre piante di maggior interesse economico, permettendone la coltivazione anche in ambienti che normalmente sarebbero ostili.

Miglioramento delle qualità dopo il raccolto
La senescenza di un organo vegetale è il naturale processo di invecchiamento che lo porta verso la fine della vita. Le foglie invecchiano ed ingialliscono, i fiori appassiscono, i frutti maturano.
Tutti i processi di senescenza degli organi vegetali sono controllati da ormoni. Le banane vengono raccolte ancora verdi, trasportate in mezzo mondo e trattate con etilene per farle maturare sui banchi di vendita. Questo non è possibile con altre piante, come il pomodoro, per le quali una precoce raccolta altera anche il gusto. Eliminando il gene responsabile della produzione dell’etilene si possono creare piante che producono pomodori in grado di conservarsi per un tempo molto più lungo. La Monsanto ha ottenuto lo stesso risultato introducendo nel pomodoro un gene batterico, anziché togliere quello della pianta. Tale gene produce un enzima che degrada l’etilene prima ancora che venga sintetizzato dalle cellule rallentando di fatto il processo di maturazione.
Miglioramento delle qualità nutrizionali
Gli uomini hanno bisogno di introdurre con la dieta 8 aminoacidi essenziali poiché l’organismo non è in grado di produrli. Questi aminoacidi si trovano in diversi cibi, è anche per questo che è importante un’alimentazione ben differenziata. Molte popolazioni povere non riescono a soddisfare questo fabbisogno andando incontro a malattie causate dalla malnutrizione. Gli sforzi dovrebbero essere indirizzati verso una più equa distribuzione delle ricchezze che permettesse a tutti di avere una dieta adeguata. Purtroppo questo non viene fatto, mentre si sta lavorando per produrre piante transgeniche, in particolare mais e soia, che contengano una giusta quantità di tutti gli aminoacidi essenziali così da poter essere l’unica materia prima alimentare indispensabile per i paesi del terzo mondo. Uno dei primi esperimenti in questo senso è stato il trasferimento di alcuni geni di noce brasiliana, ricchi di aminoacidi solforati (contenenti zolfo), in piante di soia, che di questi aminoacidi è particolarmente povera.
Ancora si possono avere applicazioni per quanto riguarda la salvaguardia ambientale. Ad esempio:
Biomonitoraggio dei contaminanti ambientali
Si sfruttano organismi modificati geneticamente utilizzandoli come biosensori (strumenti che combinano la reattività di un microrganismo con un sistema di rilevamento elettronico). Con questa tecnica si può rilevare la presenza nell'ambiente di metalli pesanti, pesticidi, erbicidi, eccetera.
Bioconversioni
I microrganismi hanno la capacità di modificare chimicamente una grandissima varietà di composti organici. Questa capacità può essere sfruttata per trasformare composti organici pericolosi per l'ambiente, come gli idrocarburi aromatici (benzene e derivati), in molecole di sintesi di interesse economico. In questi processi detti di bioconversione possono essere utilizzati sia microrganismi naturali che microrganismi modificati geneticamente per aumentarne l'efficienza.
Biorisanamento di ambienti contaminati
Si sfrutta la naturale capacità dei microrganismi di degradare le sostanze organiche inquinanti immesse in acqua o nel terreno da scarichi industriali. Spesso però le sostanze inquinanti introdotte hanno una struttura chimica nuova che non esiste in natura (si parla di composti xenobiotici). I composti xenobiotici non possono quindi essere riconosciuti e degradati dai microrganismi naturali. In questi casi risulta molto vantaggioso “costruire” in laboratorio, con tecniche di ingegneria genetica, ceppi microbici con nuove capacità degradative.
I trattamenti microbiologici hanno il vantaggio di essere poco costosi,
richiedere un modesto consumo energetico e assicurare una degradazione
completa e sicura. Presentano però anche alcuni svantaggi, come quello di
dover tenere costantemente monitorate le condizioni ambientali perché
siano sempre favorevoli allo sviluppo dei microrganismi coinvolti nel
processo di biodegradazione.

E ancora in un campo intermedio tra le discipline mediche umane e veterinarie.
Qui gli animali transgenici vengono creati per i seguenti fini:
Utilizzazione come bioreattori
Cioè animali capaci di produrre proteine utili in farmacologia come l’insulina, l’eritropoietina, la somatotropina , prodotte normalmente dall’organismo umano, ma assenti o insufficienti a causa di alcune malattie. I metodi tradizionali di preparazione di queste proteine prevedono l’estrazione da sangue, urina o tessuti (umani o animali), in quantità limitate e con costi elevati. Inoltre, agenti infettivi patogeni possono essere presenti nel sangue e nei tessuti usati per la preparazione e contaminare il farmaco. Le tecniche di ingegneria genetica consentiranno di ottenere in grandi quantità prodotti puri, spesso migliori di quelli preparati con i metodi tradizionali e, inoltre, esenti dal rischio di contaminazione con agenti infettivi patogeni.
Il farmaco in questione si ottiene isolando e clonando il gene necessario per la costruzione della proteina umana. Il gene viene introdotto in animali (per esempio pecore o maiali) per ottenere animali transgenici; questi producono il farmaco nel loro organismo e lo liberano nel latte, da dove viene facilmente estratto.
Miglioramento della produzione animale sotto il profilo della velocità della crescita, qualità e quantità del prodotto e resistenza agli agenti nocivi
Produzione di donatori compatibili per xenotrapianti nell’uomo
La carenza di organi umani disponibili per i trapianti rimane il maggior ostacolo per una terapia risolutiva per migliaia di pazienti affetti da insufficienza d’organo terminale. Ciò è causa di dispendio di una grande quantità di denaro pubblico e di tempo speso nelle liste d’attesa e di ridotta qualità di vita. Lo xenotrapianto, o trapianto d’organo o cellule tra animali di specie diversa, potrebbe rappresentare una potenziale soluzione alla carenza di organi umani. Tuttavia perché lo xenotrapianto possa divenire realtà clinica, devono essere controllati i meccanismi immunologici che stanno alla base del rigetto di organi trapiantati tra diverse specie. Particolare attenzione è posta nel modello maiale-primate, dal momento che questa combinazione di specie fornisce il modello più attendibile in vista di una possibile futura applicazione clinica. Questo perché il suino presenta molte somiglianze fisiologiche e anatomiche con l’uomo. Ha un breve periodo di gestazione e produce figliate numerose di prole che cresce rapidamente. Inoltre i maiali sono ampiamente utilizzati a scopo alimentare e ciò riduce considerevolmente le obiezioni etiche al loro impiego. La controindicazione principale è che al momento non si è sicuri della completa sicurezza degli xenotrapianti, poiché con i tessuti animali potrebbero essere trasmessi all’uomo dei virus integrati nel DNA di questi donatori potenzialmente pericolosi.
RISCHI DELLE BIOTECNOLOGIE
Ma parlando di biotecnologie non si può soltanto elencarne i vantaggi. Tali interventi sul codice genetico possono provocare rischi incalcolabili.
Innanzitutto coloro che sono contrari all’utilizzo di OGM mettono in primo piano l’imprevedibilità degli effetti a lungo termine. L’opinione pubblica non è, infatti, immemore di tutte quelle innovazioni tecniche considerate inizialmente rivoluzionarie, ma poi rivelatesi più che dannose. Un esempio può essere l’utilizzo sconsiderato del DDT o dell’amianto.
Ancora è possibile che gli Ogm possano favorire l’insorgere di allergie. Il motivo è che il vegetale modificato potrebbe contenere il gene di un altro vegetale capace di provocare una reazione allergica in chi è sensibile, adulto o bambino.
Le biotecnologie, inoltre, sono profetizzate essere la soluzione tanto agognata del problema della fame nel mondo. Certamente ne avrebbero la possibilità. Gli oppositori, però, sono nettamente contrari alla creazione di un oligopolio dell’agricoltura mondiale. I paesi in via di sviluppo, che sono in prima fila in questa protesta, si oppongono alle multinazionali come Monsanto, Novartis, AgroEvo, Dupont e Zeneca perché questi colossi pretendono di brevettare (ritoccandole geneticamente) le piante di mezzo mondo e di rivenderle - a prezzi di monopolio - alle popolazioni che quelle piante avevano coltivato da tempo immemorabile, aumentando, così, la dipendenza tecnologica da parte dei paesi meno sviluppati verso quelli più ricchi.
Un altro rischio correlato alle biotecnologie è la possibile perdita della biodiversità. Il termine "biodiversità" sta ad indicare la diversità di tutte le forme di vita sulla Terra, sia animali che vegetali, visibili e invisibili.
La diversità biologica è frutto di un’evoluzione di più di tre miliardi di anni e l'umanità ha il dovere morale di preservarla per le generazioni future. Non è possibile, infatti, recuperare o ricostituire una specie scomparsa.
La principale causa di perdita della diversità è rinvenibile nella distruzione degli ecosistemi tropicali a seguito della crescente deforestazione che, se non verrà fermata al più presto, si stima porterà ad una perdita compresa tra il 5 e il 10% delle specie viventi. Altre cause di riduzione della biodiversità sono rinvenibili negli inquinamenti ambientali, nelle pratiche intensive di produzione di animali e vegetali, nell'urbanizzazione eccessiva e nella crescita incontrollata della popolazione mondiale.
Anche l'introduzione nell'ambiente di organismi geneticamente modificati potrebbe causare una diminuzione della diversità biologica. L'uomo, con la biotecnologia, si sostituisce ai meccanismi evolutivi perché muta, rimescola e seleziona informazioni genetiche, utilizzando anche informazioni genetiche di specie non affini. In questa "neo-genesi" biologica due fattori sono di rilevante novità: il creare nuovi soggetti biologici in un tempo evolutivo ristretto e quello dell'utilizzo di sequenze non di specie-affini, in pratica con quest'ultimo di contraddire il principio della biodiversità.
Se per interesse economico e dello sfruttamento commerciale dovesse affermarsi, ad esempio, un solo tipo di MAIS resistente ai parassiti esistenti, mentre venisse abbandonata la produzione e il miglioramento delle altre varietà di mais, meno competitive in termini economici e produttivi, la sopravvivenza dello stesso mais sarebbe in grave pericolo. Infine, il mais Ogm sostituirebbe le varietà naturali autoctone provocandone l'estinzione. Una nuova varietà di parassiti o un virus (e i virus si modificano, cambiano e si adattano molto velocemente) potrebbe distruggere tutte le colture prima che sia possibile produrre e irrorare di nuovi pesticidi le colture sotto attacco.
Appare ovvio che un danno alla biodiversità è un danno all'equilibrio della biosfera e ciò non è esente da rischi per lo stesso uomo, che non è altro un componente con diritti e doveri paritari agli altri organismi.
LA SITUAZIONE ODIERNA
E’ quindi di grande attualità, oggi, il dibattito sulle biotecnologie. Gli oppositori si sono organizzati ricorrendo ai tribunali e organizzando atti dimostrativi. Ad esempio Greenpeace ha effettuato il 6 marzo 2000 un blitz contro la ditta San Carlo, la famosa casa produttrice di snack e di patatine fritte. Il motivo scatenante è il fatto che da analisi di laboratorio compiute da Greenpeace sul contenuto di confezioni di Rodeo, crackers di mais stile messicano, sia stato trovato mais transgenico Bt 176 "pericoloso perchè la resistenza agli antibiotici del mais transgenico potrebbe traferirsi all'uomo". O ancora il 26/2/2000
al largo di Liverpool (UK) cinque attivisti di Greenpeace sono saliti a bordo di una nave che trasportava 60.000 tonnellate di soya transgenica dagli USA all'Inghilterra.
E ancora l’imponente manifestazione di Seattle nel dicembre del 1999 o quella più recente di Genova della fine di maggio 2000.
Gli oppositori rivendicano ancora il diritto all’informazione. Spesso i prodotti alimentari contengono vegetali o animali transgenici, senza che il consumatore sia informato della loro presenza. Proprio per permettere al chi compra il diritto alla scelta l’Unione Europea ha varato un nuovo regolamento. Dovranno essere etichettati con l'indicazione i prodotti alimentati nei quali sia rilevata la presenza di geni modificati o di proteine espresse da questi. L'etichetta sarà evitata in caso di Ogm presenti sotto l'1%, se il produttore proverà che gli ingredienti transgenici sono entrati casualmente nel processo produttivo, come nel caso di vegetali modificati mischiati nel trasporto o di impollinazione incrociata tra raccolti transgenici e in campi contigui. La proposta di regolamento indica poi una serie di ingredienti alimentari che sono riconosciuti esenti da Ogm. La lista non è considerata esaustiva, per cui nuovi ingredienti saranno aggiunti, su richiesta delle imprese, se si proverà che sono esenti dai prodotti o processi biotecnologici.
In conclusione lo sviluppo delle biotecnologie non può prescindere dalla biosicurezza e dalla bioetica.
La biosicurezza è l'insieme dei meccanismi di controllo e monitoraggio che garantiscono la sicurezza dei prodotti derivanti da Organismi Geneticamente Modificati, con particolare riferimento alla salvaguardia della salute dell'uomo, dell'ambiente e degli animali.
La bioetica è disciplina che si propone come il luogo dove scienza e tecnologia possano entrare in contatto con tutte le realtà sociali, non solo con il sistema socio-politico e produttivo. Oggi si sta assistendo a un exploit di questa materia, sia sul piano scientifico che legislativo. Ad una presa di coscienza da parte dei ricercatori, della necessità di supervisione della propria attività dal punto di vista dei problemi etici e delle ricadute sociali ed ambientali delle biotecnologie, corrisponde la volontà del legislatore di fornire una formazione adeguata e dotare i luoghi di ricerca e dell’attività biomedica di Comitati Etici qualificati ed omogenei, a tutela del paziente, del consumatore e dell’ambiente.

BIBLIOGRAFIA
Documenti tratti dal convegno “Animali e Piante Transgenici Implicazioni Bioetiche” del 2-3 maggio 2000. Interventi di E. Cozzi e L. Terrenato.
Siti Internet:
www.angelifire.com;
www.greenpeace.it;
www.palazzochigi.it/biotecnologie;
www.sicurezzaalimentare.it;
www.stpauls.it.

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