Il documento esplora l'ingegneria genetica e le modificazioni genetiche controllate nel settore delle scienze biologiche, evidenziando i metodi di miglioramento genetico e la produzione di piante geneticamente modificate (OGM). Le biotecnologie sono discusse in relazione alla loro applicazione nell'agricoltura per affrontare sfide alimentari future, come la crescita della popolazione e la malnutrizione, nonché le controversie e i vantaggi legati all'uso degli OGM. Infine, viene sottolineata la necessità di test di sicurezza rigorosi per gli alimenti transgenici, considerati sicuri per il consumo umano e animale.

1. INGEGNERIA GENETICA:
PRO E CONTRO
Testo di ELENA ANNA LEPORE

2. L’ingegneria genetica e le modificazioni genetiche controllate hanno acquisito, negli
ultimi anni, sempre più spazio nell’ambito delle scienze biologiche. Circa 10.000
anni fa i nostri antenati iniziarono già ad applicare delle modificazioni genetiche
selezionando le piante migliori per la loro nutrizione. Quindi le piante attualmente
coltivate hanno subito, nel corso dei millenni, innumerevoli modificazioni tanto da
poter essere considerate piante GM.
Il processo di miglioramento genetico non si è mai fermato sia perché la
popolazione umana è in continua crescita e sia perché l’ambiente è in continua
evoluzione. Lo sviluppo delle odierne biotecnologie è il frutto di quasi un secolo di
ricerche genetiche, iniziate con gli studi di Gregor Mendel sulla trasmissione di
alcuni caratteri ereditari in piante di pisum sativum . Con Mendel nasce una nuova
scienza, la genetica, che studia la trasmissione dei caratteri ereditari, ma che verrà
perfezionata con la scoperta della struttura del DNA nel 1953 ad opera di James D.
Watson e Francis Crick.
Successivamente, intorno agli anni Settanta del secolo scorso, la biologia
molecolare oltre a studiare meglio la struttura del DNA, ha permesso anche di
utilizzare i meccanismi molecolari che sono alla base della conservazione, della
trasmissione e dell’espressione dei caratteri genetici. Questo ha reso possibile
l’identificazione delle basi genetiche, della resistenza ad alcune malattie o migliorare
i nutrienti contenuti nelle piante. Trasferire dei singoli geni di interesse appartenenti
anche a specie diverse, è caratteristico di questa nuova tecnologia chiamata
ingegneria genetica.
Il miglioramento genetico convenzionale avviene tramite: incroci controllati,
mutagenesi e colture in vitro; dove si possono riscontrare diverse limitazioni, infatti
questo metodo permette di modificare molte caratteristiche e non un singolo
carattere, agisce in modo casuale e infine sono necessarie molte generazioni di
rincroci o di selezione per ottenere le caratteristiche desiderate. Invece l’ingegneria
genetica rappresenta l’insieme di processi che consentono di modificare in modo
mirato e duraturo il patrimonio genetico di un organismo.
Le nuove tecnologie del DNA ricombinante danno la possibilità di isolare specifici
geni, anche tra specie vegetali non incrociabili, e trasferirli in un altro organismo con
l’obiettivo di produrre proteine ed enzimi desiderati.
Per produrre delle piante geneticamente modificate (OGM) si fa uso delle tecniche
di clonaggio genico, si identifica un determinato gene o una sequenza genetica,
successivamente viene isolato a partite dal genoma che lo possiede, inserito in un
vettore chiamato plasmide e introdotto in un DNA ospite. Il gene da trasferire viene
scelto, perché responsabile della caratteristica desiderata e avviene tramite: la
scelta di marcatori genetici, l’analisi di ricombinazione dei marcatori e il
sequenziamento della parte di DNA intorno al marcatore.
I marcatori genetici possono essere di vari tipi e così classificabili: MARCATORI
MORFOLOGICI selezionati in base alle caratteristiche morfologiche degli individui;

3. MARCATORI FISIOLOGICI legati al ciclo vegetativo, scelti nel periodo di fioritura e
con un basso costo; MARCATORI BIOCHIMICI prodotti dalla trascrizione del DNA o
metaboliti secondari come terpeni e antociani, il loro numero è ridotto, hanno uno
scarso polimorfismo, sono facilmente identificabili; per concludere MARCATORI
MOLECOLARI che sono delle sequenze nucleotidiche evidenziate mediante diverse
tecniche di biologia molecolare, queste presentano un altissimo polimorfismo e un
costo elevato. L’isolamento del gene viene effettuato attraverso l’amplificazione del
gene tramite PCR e il clonaggio genico mediante due enzimi: l’endonucleasi di
restrizione e la ligasi.
Nel processo di amplificazione del gene si possono distinguere tre fasi: si ha la
denaturazione del filamento di DNA (sequenza bersaglio) ad alte temperature (1
min. a 94 C°), dopo una fase di alleaning, il primer si appaia con delle sequenze
complementari e questa fase dura un minuto a 55 C° e infine si ha l’estensione del
filamento con l’aggiunta di nucleotidi ad opera della DNA polimerasi (2 min. a 72 C°).
L’inserimento del gene in un vettore avviene grazie a degli enzimi in grado di tagliare
il DNA, in particolare dei legami fosfodiesterici (endonucleasi di restrizione), sono di
origine batterica e riescono a riconoscere la sequenza per taglio (4, 6, 8 nucleotidi).
Il taglio può avvenire in due modi: ad estremità piatte (blent ends) o ad estremità
coesive, livelli sfalsati (sticky ends). Inserire uno specifico gene dal plasmide
modificato al DNA della cellula vegetale è un’operazione piuttosto complessa; essa
richiede l’assorbimento diretto del DNA da parte delle cellule vegetali.
Questo meccanismo avviene tramite un sistema di trasferimento genico naturale,
attraverso l’utilizzo di un batterio: l’Agrobacterium tumefaciens. L’Agrobacterium
tumefaciens è un batterio Gram negativo che causa tumori chiamati “tumori della
galla del colletto”. L’agente specifico che causa il tumore è il plasmide Ti (Induttore
di Tumore), costituito da una molecola di DNA circolare a doppia elica che contiene
molti geni implicati nel processo infettivo. E’ in grado di infettare solo le piante
dicotiledoni, infatti gli scienziati, nel caso dei monocotiledoni utilizzano una tecnica
più complessa, quella biobalistica che consiste nel bombardare le cellule delle piante
da modificare con delle piccolissime biglie d’oro o di tungsteno ricoperte dai geni o
dalla sequenza di geni da inserire. Le cellule sopravvissute all’attacco, daranno vita a
delle piantine transgeniche. Questo specifico batterio del suolo ha la capacità di
infiltrarsi attraverso delle fessure presenti sulla pianta e trasferire in modo stabile
nelle sue cellule il suo DNA, che si trova nel vettore – plasmide.
Al termine di tutti questi processi, ogni cellula presente nell’organismo contiene il
gene desiderato nel proprio genoma, quindi queste piante si possono classificare
come “geneticamente modificate” oppure GM. Le odierne tecniche di trasferimento,
però, non danno la possibilità di stabilire il punto preciso dove si andrà a posizionare
il nuovo gene all’interno del genoma, né il numero di copie inserite. Proprio per
questo, l’ultimo passaggio del processo di trasformazione consiste nel verificare se
le piante GM ottenute presentano i caratteri desiderati.

4. Nel settore agro-alimentare le biotecnologie vengono applicate per inserire nuove
caratteristiche quali: tolleranza agli erbicidi, resistenza ai parassiti, a muffe e virus e
resistenza ai disagi ambientali (alte o basse temperature, salinità, umidità, aridità);
ma anche per migliorare le caratteristiche nutrizionali della pianta e per conferire
una maggiore conservabilità del prodotto.
Gli scienziati affermano che nel 2050 la popolazione mondiale sarà di circa nove
miliardi di persone, quindi sarà necessario produrre il 60% in più di cibo rispetto a
quello attuale, inoltre vi sono 800 milioni di persone che vivono in condizioni di
estrema povertà e si trovano in aree rurali; queste circostanze rendono necessario
l’uso di nuove tecnologie per aumentare la produttività agricola nei paesi in via di
sviluppo. E’ chiaro che le piante transgeniche non possono eliminare la povertà e la
fame, perché su questa incidono anche fattori sociali e politici, però possono dare
un valido aiuto per migliore la situazione.
Nel corso degli anni per quanto riguarda le piante geneticamente modificate si sono
create fazioni discordanti, se non opposte. C’è chi è a favore e chi rifiuta la
possibilità di nutrirsi con degli OGM. Addirittura c’è chi crede che le piante
transgeniche siano un prodotto delle multinazionali, che sono interessate
esclusivamente ad aumentare i propri profitti e questa è una falsa credenza.
Infatti le piante transgeniche non sono un’invenzione delle multinazionali, ma sono
il prodotto di svariati anni di ricerca nei laboratori pubblici di centinaia di università
e organizzazioni governative in tutto il mondo, atti a rendere più produttiva e
sostenibile l’agricoltura nei paesi poveri del nostro pianeta.
Ad esempio, tutti noi oggi conosciamo l’aspetto di una pannocchia (spiga) matura di
mais o granoturco, però il vero antenato del mais, il teosinte, circa 8.000 anni fa in
Messico, aveva un aspetto completamente diverso, la pianta produceva minuscole
pannocchie con piccolissimi semi, che tuttora possiamo trovare nelle terre
messicane.
Quindi per aumentare la produttività, l’uomo ha applicato al teosinte delle
mutazioni genetiche casuali e metodi di selezione, che gli hanno permesso di
produrre quello che oggi chiamiamo mais. La produzione di un ettaro di granoturco
ha una produzione in granella 1000 volte maggiore rispetto a quella del teosinte; lo
stesso vale per altre piante coltivate come: il frumento, il riso, il fagiolo e la soia che
nel corso dei secoli sono state modificate geneticamente al punto che non possono
più crescere senza l’intervento dell’uomo e le sue tecniche di coltivazione.
Un altro aspetto positivo riguardante le trasformazioni genetiche è quello
dell’inserimento di un gene che sintetizza un determinato nutriente o vitamina,
come nel caso del riso destinato alle popolazioni del Sud-Est asiatico. In quelle zone
il riso costituisce l’alimento base per la nutrizione, ma circa il 70% dei bambini soffre
di malnutrizione e carenza di vitamina A, che è causa di morte (ogni anno 1-2
milioni) e cecità (centinaia di migliaia di bambini ne soffrono). I geni inseriti nel
genoma del riso permettono di sintetizzare nei semi il beta-carotene (provitamina A,

5. convertita dal nostro organismo in vitamina A) sufficiente a garantire il fabbisogno
giornaliero di vitamina A per una crescita sana. A causa dell’accumulo di beta-
carotene, i chicchi di questo tipo di riso si presentano con un colore giallo-arancio
che gli dà il nome di Golden Rice (riso dorato).
Un altro tipo di trasformazione in campo agronomico è quella che riguarda il mais
Bt, che prende il nome dal batterio inserito (Bacillus thuringiensis) e che produce la
tossina Bt, una proteina ad attività insetticida, la Cry (Crystalline protein inclusions),
questa proteina in seguito ad una lunga esposizione, si lega a specifici recettori
nell’intestino degli insetti sensibili, formando un canale ione-selettivo nella
membrana cellulare, che si traduce in un grande flusso d’acqua all’interno della
cellula con lisi delle cellule stesse portando così alla morte dell’insetto. La presenza
di questo specifico recettore, è quindi, un prerequisito essenziale affinché la
proteina “Cry” porti a compimento il suo processo. La mancanza di questo recettore
a livello delle cellule intestinali dei mammiferi li rende insensibili alla proteina. Ne
consegue che in questo tipo di trasformazioni non vengono utilizzati pesticidi
pericolosi per l’ambiente ma che agiscono solo sugli insetti dannosi alla pianta; le
alte specie continuano a vivere mantenendo la biodiversità.
Un altro vantaggio dell’ingegneria genetica potrebbe essere quello di inserire nelle
piante di mais o di arachidi enzimi che inattivano le aflatossine, potenti sostanze
cancerogene prodotte da funghi che infettano i semi conservati. Oppure si
potrebbero eliminare dalla soia le proteine che causano allergie; ma la maggior
parte delle industrie alimentari sceglie di non usare i prodotti delle piante
transgeniche.
In passato si credeva che le piante transgeniche potessero promuovere la comparsa
di nuovi batteri resistenti agli antibiotici. Questa paura nasceva dal fatto che nelle
piante transgeniche, insieme al gene che conferisce la caratteristica desiderata,
veniva inserito un gene “marcatore” per selezionare le piante che avevano subito la
trasformazione. Il gene in questione conferiva resistenza a un antibiotico utilizzato
per eliminare le piante non trasformate.
Per evitare che geni che conferiscono resistenza agli antibiotici vengano trasferiti a
batteri presenti nell’ambiente, dal 2004, non possono essere coltivate piante GM
con geni di resistenza agli antibiotici come marcatori, eliminando così ogni rischio di
diffusione di batteri patogeni resistenti.
Da un confronto tre le piante GM e quelle provenienti da agricoltura biologica, non
risulta una evidenza oggettiva che dimostri che i prodotti biologici siano più sani o
più nutrienti: l’analisi chimica dei costituenti principali (proteine, amidi, grassi..)
rivela infatti una equivalenza composizionale. Le tecniche di agricoltura biologica
comprendono l’uso di fertilizzanti organici (letame), la rimozione meccanica delle
piante infestanti e il controllo biologico dei parassiti; in questo modo contribuiscono
senza dubbio a rendere “sostenibile” l’agricoltura anche se è consentito l’uso di un
pesticida, il rotenone, che in realtà è piuttosto velenoso. C’è da considerare inoltre

6. che l’agricoltura biologica ammette tutti i metodi di miglioramento genetico delle
piante, compresi quelli che impiegano mutageni chimici e fisici, considerandoli
metodi “naturali”.
In realtà le nuove tecnologie non fanno altro che mimare meccanismi che
avvengono già in natura, portando avanti quel processo di miglioramento genetico
iniziato 10.000 anni fa con la nascita dell’agricoltura; inoltre presentano il vantaggio
di poter modificare il DNA in modo mirato e prevedibile.
Riguardo alla sicurezza, possiamo dire con certezza che gli alimenti transgenici sono
sottoposti ad analisi più accurate rispetto a quelle usate per qualsiasi altro alimento;
gli OGM infatti prima di ottenere l’autorizzazione alla coltivazione e alla
commercializzazione devono superare un gran numero di test di sicurezza pertanto,
tutte le analisi per la valutazione della sicurezza alimentare vengono effettuate
prima della loro immissione sul mercato. Per questo motivo gli OGM oggi in
commercio sono da ritenersi sicuri sia per l’uso alimentare umano che animale.

7. Fonti bibliografiche:
DAI GENI AI SEMI – Genetica e biotecnologie in agricoltura,
Di Simona Baima e Giorgio Morelli
GENETICA E GENOMICA Vol. III – Genomica e Biotecnologie
genetiche, Di Gianni Barcaccia e Mario Falcinelli LIGUORI
EDITORE
SICUREZZA ALIMENTARE E OGM – Consensus Document
AGRICOLTURA, ALIMENTI E BIOTECNOLOGIE