Il grano è un ogm naturale

Il grano è un ogm naturale

È difficile immaginare che un elemento così centrale per l’economia agricola globale come il grano, oltretutto da tempo al centro di una campagna di marketing che rivendica la “naturalità” di grani chiamati a torto “antichi” rispetto alle varietà più recenti, debba una parte della sua straordinaria adattabilità a un piccolo frammento di genoma acquisito da batteri.

Eppure, è esattamente questo che ha rivelato un recentissimo studio pubblicato su Nature Plants il 31 marzo 2025, che ha individuato tre geni – appartenenti alla famiglia delle cold shock proteins (CSP) – chiaramente derivati da un trasferimento genico orizzontale (HGT) da batteri a un antenato delle Triticeae, la tribù di graminacee che comprende frumento, orzo e segale. Il dato a supporto di questa “ingegneria genetica naturale” è solido: questi geni, denominati CSP-H, sono stati non solo conservati, ma sottoposti a selezione positiva lungo l’evoluzione del gruppo, fino al grano moderno. Il loro contributo? Migliorare la resistenza in particolare a siccità e condizioni estreme, aumentando la tolleranza attraverso un meccanismo molecolare preciso e dimostrabile.

Gli autori hanno tracciato con grande accuratezza l’origine batterica dei CSP-H attraverso analisi filogenetiche e comparative che non lasciano ambiguità: la loro struttura è del tutto distinta rispetto agli omologhi vegetali e riconducibile a un gruppo specifico di batteri molto diffusi nell’ambiente. La loro presenza nelle Triticeae e l’assenza completa in altri gruppi di piante suggeriscono che l’evento di trasferimento sia unico, antico e abbia avuto luogo in un antenato comune del gruppo, prima della sua radiazione evolutiva.

Uno degli esperimenti più convincenti condotti dagli autori riguarda l'espressione controllata di uno di questi geni nel grano. Le piante in cui il gene era aggiunto in modo da aumentarne l’azione hanno mostrato una maggiore sopravvivenza e una migliore capacità fotosintetica in condizioni di siccità. L’effetto non è generico, ma riconducibile all’interazione del gene introdotto con un altro gene specifico, coinvolto nella detossificazione delle specie reattive dell’ossigeno (i ROS). La siccità, come noto, genera stress ossidativo, e queste forme di ossigeno molto reattive diventano particolarmente dannose se non vengono rapidamente neutralizzate. Il gene originariamente acquisito dai batteri e finito negli antenati del grano potenzia la risposta antiossidante. inducendo l’espressione del secondo gene specifico e aumentando la capacità della pianta di sopravvivere in ambienti ostili.

Un’ulteriore conferma dell’importanza evolutiva di questi geni viene da un’analisi di espressione su varietà naturali di grano cresciute in aree geografiche diverse. Le varietà con espressione più elevata di CSP-H risultano maggiormente distribuite in ambienti aridi o con forti escursioni termiche, suggerendo che la selezione naturale abbia agito proprio su questo tratto per ottimizzare l’adattamento ecologico del grano. È una prova indiretta, ma potente, del ruolo adattativo dei geni acquisiti.

Questa scoperta ha implicazioni teoriche e applicative. Dal punto di vista evolutivo, conferma che il trasferimento genico orizzontale – già ben documentato in batteri, in altre piante e in misura minore in animali – ha avuto un ruolo cruciale anche nell’evoluzione delle piante di interesse agricolo, e non come eccezione marginale, ma come vero e proprio evento fondativo. Non si tratta di un gene saltato dentro per caso e rimasto lì come fossile molecolare, ma di un frammento funzionale, integrato e ottimizzato dalla selezione naturale. È un dato che obbliga a rivedere, ancora una volta, l’idea lineare e verticale della trasmissione dell’informazione evolutiva.

Sul piano applicativo, la possibilità di utilizzare i CSP-H come strumenti per miglioramento genetico non è affatto teorica. Potrebbero essere reintrodotti o “potenziati” anche in altre colture – compreso il riso, che non possiede questi geni – per migliorare la tolleranza a stress idrici. I CSP-H rappresentano, in questo senso, non solo una chiave per comprendere il passato evolutivo delle piante che danno il maggior contributo alimentare all’umanità moderna, ma un elemento da sfruttare in vista delle sfide future dell’agricoltura in un mondo sempre più caldo, arido e imprevedibile.

In definitiva, questo studio aggiunge un tassello fondamentale alla crescente evidenza che la trasmissione dell’informazione genetica non è solo verticale, ma può essere anche acquisita dall’esterno, ricombinata, adattata e sfruttata. Il grano, uno degli artefatti biologici più importanti della storia umana, è il prodotto di un’evoluzione che include non solo le mutazioni casuali occorsi nella pianta, ma anche il contributo di elementi provenienti da altri organismi. E se lo ha fatto la selezione naturale per il grano e le specie correlate, possiamo aspettarci che molto possano fare anche gli ingegneri genetici, trasferendo o migliorando l’attività di questo tratto in piante diverse, anche in vista del peggioramento del clima.

Il genoma non è una fortezza da difendere, ma un porto di mare che da sempre accoglie geni provenienti da ogni dove.