Il futuro dell’alimentazione è la carne artificiale?

Ogni anno vengono macellati a scopo alimentare oltre cento miliardi (avete letto bene) di animali, la maggior parte dei quali è pollame. L’allevamento è una delle attività umane con il maggiore impatto ambientale: oltre metà delle coltivazioni terrestri è infatti destinato produrre foraggi e mangime per gli allevamenti, con enorme pressione verso territori vergini (che vengono convertiti a nuove coltivazioni, con danni ad animali e popolazioni) e danno ambientale diretto (deterioramento del suolo, elevato consumo di acqua…).

Per finire, la richiesta di carne è più che raddoppiata negli ultimi 50 anni, e -complice l’aumento della popolazione umana e il miglioramento delle condizioni di vita umane in molte aree del globo- aumenterà ancora nei prossimi anni.

Immagine grande: fiasche di coltura per la produzione in piccola scala di un hamburger artificiale. (C) New Harvest, http://www.new-harvest.org/ Immagine piccola: rappresentazione artistica della coltivazione in vitro

È dunque evidente che il sistema degli allevamenti potrebbe giungere al collasso. Una risposta sempre più diffusa all’aumentata consapevolezza del problema è l’incremento di persone che sposano diete vegetariane, che resta tuttavia un fenomeno di nicchia e poco influente a livello globale.

Ma se fosse possibile produrre carne…senza animali?

La carne artificiale è ottenuta tramite colture cellulari, in laboratorio. Cellule staminali vengono fatte crescere a formare un tessuto con caratteristiche del tutto simili al tessuto animale. L’idea che fosse poco efficiente allevare un intero animale per usarne solo alcune parti a scopo alimentare era stata evidenziata già da Winston Churchill nel 1931, ma i primi passi avanti nella produzione di carne artificiale si sono avuti alla fine degli anni 90, quando è stato depositato il primo brevetto per la produzione in vitro di tessuti ingegnerizzati. Nel 2013 a Londra ha avuto luogo la prima dimostrazione pubblica, un hamburger è stato cotto e poi assaggiato da un critico, che ha affermato che “il sapore è quello della carne”.

Da allora l’interesse per la carne artificiale è enormemente lievitato, per via delle enormi ricadute etiche ed ambientali che un simile prodotto ha, ma anche per la possibilità di produrre a costi enormemente inferiori. La possibilità di “creare” da cellule ingegnerizzate permette inoltre di stabilire a priori la composizione in termini di nutrienti (proteine, grassi…) per offrire un prodotto del tutto bilanciato con le necessità nutrizionali umane.

La procedura di produzione, sebbene ancora grezza, è semplice: si parte da cellule staminali di muscolo animale e le si fa crescere in una coltura usando un’impalcatura tridimensionale per “guidare” la crescita e la forma della massa cellulare (un compito che nell’organismo è svolto dalla matrice extracellulare). Una volta iniziato il processo, le cellule ingegnerizzate continuano a replicarsi all’infinito, producendo teoricamente 50 mila tonnellate di carne a partire da una singola cellula dopo due mesi di coltivazione.

Vi sono ancora alcune questioni da risolvere: la carne “vera” non è fatta solo da cellule muscolari ma anche da cellule lipidiche, fondamentali per dare alla carne il “gusto” a cui siamo abituati e le qualità organolettiche necessarie ad una cottura tradizionale. Inoltre, ad oggi il liquido in cui le cellule vengono coltivate contiene componenti di origine animale, quindi, finché non saranno trovate soluzioni alternative, anche la produzione di carne artificiale avrebbe comunque una certa dipendenza (sebbene molto inferiore) dall’allevamento.

Voi assaggereste un hamburger coltivato in laboratorio?

Di S. M.

Approfondimenti

Il cervello non ha rughe

Di Erika Salvatori

“Il cervello non ha rughe: se continua a lavorare sodo, si rinnova continuamente, anche dopo gli 80 anni e, a differenza di altri organi, può persino migliorare”: non potremmo usare parole migliori di queste della grande scienziata Rita Levi Montalcini per introdurre il concetto di plasticità sinaptica, la capacità del cervello di modificare la sua struttura e funzionalità a seconda dell’esperienza.

Per molti anni l’apprendimento e la memoria sono stati considerati argomenti di psicologia più che di biologia. In tempi più recenti si è invece scoperto come dietro questi fenomeni si celino complessi meccanismi cellulari e molecolari: quando apprendiamo qualcosa, il nostro cervello subisce un riarrangiamento strutturale e funzionale, più o meno duraturo, che coinvolge le sinapsi, ossia i punti di contatto tra neuroni che servono a propagare gli impulsi nervosi.

Il modello più noto di plasticità sinaptica è quello del “potenziamento a lungo termine” e del suo opposto “depressione a lungo termine”, che si fonda sulla pionieristica ricerca dello psicologo canadese Donald Hebb. Entrambi i meccanismi sono mediati dai recettori per il neurotrasmettitore glutammato, una molecola segnale che viene rilasciata dal neurone pre-sinaptico e provoca una risposta eccitatoria nel neurone post-sinaptico. Quando il glutammato si lega al proprio recettore NMDA, questo si attiva e consente l’ingresso di calcio nel neurone post-sinaptico. Il calcio modula una serie di processi biochimici e molecolari, alcuni dei quali alla base della funzionalità della sinapsi stessa, come la sintesi di neurotrasmettitore o di ulteriori recettori e cambiamenti nella velocità di conduzione degli stimoli nervosi o nella taglia o numero delle cosiddette “spine dendritiche”, piccole protrusioni ricoprenti i dendriti, che si propagano a partire dal corpo del neurone.

Gli stessi recettori e modulatori intervengono in entrambi i processi di potenziamento e depressione: a cambiare è il tipo di stimolazione pre-sinaptica (e dunque la quantità di calcio in ingresso nel neurone post-sinaptico): più precisamente una stimolazione ripetuta ed intensa determina un aumento della funzionalità della sinapsi, mentre una stimolazione a frequenza più bassa ne determina una riduzione.

Il potenziamento a lungo termine è collegato non solo ai processi di apprendimento e memoria, ma anche, in alcune sue manifestazioni anomale, a diverse patologie e alla dipendenza da stupefacenti ed è perciò molto studiato nell’ambito delle neuroscienze.

“Tieni allenato il tuo cervello” è dunque molto più che uno slogan da pubblicità di giornali enigmistici: le esperienze che facciamo, le nozioni che apprendiamo contribuiscono a rinforzare e rimodellare i nostri circuiti cerebrali permettendoci, come la Montalcini ci ha insegnato, di mantenere una sorprendente lucidità anche fino a 100 anni!

 

Per approfondire:

Ergotismo, funghi allucinogeni e credenze popolari

Ergot (in francese “sperone”) è il nome comune dato al fungo Claviceps purpurea, parassita di circa 400 specie vegetali appartenenti alla famiglia delle graminacee, in particolare della segale. Questo fungo si caratterizza per la formazione di strutture (gli sclerozi) simili a cornetti che conferiscono alla pianta infetta il nome di “segale cornuta“.

Attorno all’anno 1.000 sulle Dolomiti e lungo tutto l’arco alpino si raccoglieva segale per vivere; il grano dell’epoca non riusciva a crescere in quota e quello nero tedesco era il pane quotidiano dei montanari. A quel tempo non si sapeva, ma la segale usata per produrre il pane era spesso contaminata da Claviceps purpurea. Il fungo produce delle sostanze (alcaloidi) psicoattive derivate dall’acido lisergico e strutturalmente omologhe all’LSD; esse vengono sintetizzate dal fungo per evitare che d’inverno gli animali mangino lo sclerozio, una struttura fondamentale per la sopravvivenza del fungo stesso.

Gli alcaloidi assunti in dosi acute causano visioni, delirio e violenti fenomeni psichedelici nei mammiferi; buona parte della letteratura storiografica dell’Alto e Basso Medioevo sulle follie collettive e demoniache di interi villaggi (specie in Francia, Germania ed Olanda ma anche in seguito in America settentrionale) ha la sua causa scientifica in panificazioni operate con farine fortemente contaminate da Claviceps purpurea.

Corpo fruttifero di C. purpurea all’interno di una spiga si segale (Di Rasbak – Opera propria, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=295119)

Invece, se assunti in forma cronica all’interno di farine leggermente inquinate, gli alcaloidi della segale cornuta determinano uno stato di intossicazione, detto ergotismo, caratterizzato da una progressiva degradazione del sistema circolatorio periferico che provoca spasmi dolorosi, crisi convulsive e talvolta anche forme di cancrena. Nel contesto culturale dell’epoca queste manifestazioni erano interpretate come la punizione divina per i peccati commessi.

Ai tempi delle Crociate, le reliquie di Sant’Antonio Abate furono traslate da Costantinopoli a Motte-Saint-Didier (attuale Saint-Antoine-l’Abbaye, vicino a Vienne in Francia); la devozione principale per il santo riguardava la guarigione dal cosiddetto “Fuoco di Sant’Antonio”. Nello sconforto, nel dolore fisico e nel terrore derivato da una malattia inspiegabile, gli abitanti delle montagne si aggrappavano alla Chiesa. I montanari intraprendevano un pellegrinaggio che diveniva una vera e propria epopea di settimane: a piedi o a dorso di mulo giungevano in Francia, lasciando i campi montani ed investendo i pochi risparmi.

Il numero dei malati che ricorrevano al santo taumaturgo era così elevato che si costruirono apposite strutture di accoglienza e venne impegnato l’ordine degli Antoniani per l’assistenza e la cura dei pellegrini. Tuttavia durante i giorni di cammino per giungere a Motte-Saint-Didier, la dieta dei pellegrini cambiava poiché in pianura iniziavano a nutrirsi di pane bianco, non più contaminato dal fungo. Il cambio di dieta continuava per tutti i giorni di permanenza e questo permetteva una graduale detossificazione dell’organismo; così i sintomi recedevano, le cancrene guarivano ed i dolori sparivano. Il Santo aveva compiuto il miracolo! In più, il potere taumaturgico della visita alla basilica ed alle reliquie di Sant’Antonio era rinforzato dalla conseguenza del ritorno ai pascoli in quota: la dieta era di nuovo ricca di pane nero contaminato e la malattia si manifestava ancora. La lontananza dalla Retta Via e la ricaduta nel peccato tornavano ad essere divinamente punite!

Così l’ergotismo prese il nome di “Fuoco di Sant’Antonio” e la Basilica del Santo deve buona parte della sua fama ad un fungo, ad un cereale ed alla scarsa conoscenza della loro relazione.

N.B.: Oggi con il nome “Fuoco di S. Antonio” si intende la riattivazione del virus della varicella (HZV) che colpisce un nervo e si manifesta con fenomeni cutanei localizzati lungo il decorso del nervo stesso. Compaiono gruppi di vescicole, simili a quelle della varicella, accompagnate da dolore vivo e alterata sensibilità.

Di A.A.

Approfondimenti:

Pioppi modificati per biocarburanti

Una modificazione degli enzimi coinvolti nella sintesi della lignina rende possibile un considerevole aumento nella resa del bioetanolo prodotto a partire dai comuni pioppi.

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Una delle alternative più promettenti ai combustibili fossili è il bioetanolo, il comune alcool etilico presente nel vino e nella birra, ricavato dalla fermentazione dai composti zuccherini presenti in varie piante. Responsabile della fermentazione è il lievito microscopico Saccharomyces cerevisiae, quello impiegato già da millenni tanto della lievitazione del pane che nella produzione di bevande alcoliche. Uno dei problemi di questo approccio è che le parti delle piante più ricche di questi zuccheri sono quelle usate a scopo alimentare, con il rischio di mettere nutrizione e carburanti in conflitto per la propria realizzazione.

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Mucche catalizzate

Minime quantità di un semplice composto chimico a basso costo sono in grado di ridurre la formazione di metano nello stomaco dei ruminanti, senza danneggiare la salute degli animali e senza alterare i prodotti alimentari da essi derivati. Lo studio del meccanismo d’azione specifico del composto, a livello biochimico, promette a breve un suo possibile uso sicuro per ridurre l’impatto dell’allevamento sul riscaldamento globale.

Cow

A cominciare dalla rivoluzione industriale, avvenuta 200 anni fa, e con la conseguente meccanizzazione di agricoltura e allevamento, la concentrazione atmosferica di metano è aumentata da 0,6 a 1,8 ppm (parti per milione). Anche se questo incremento è solo una minima frazione rispetto al corrispondente aumento di anidride carbonica, il metano è un gas serra con una potenza da 28 a 34 volte quella del biossido di carbonio e il suo contributo al riscaldamento globale non è trascurabile. Per questo motivo, paiono abbastanza allarmanti alcune stime verosimili che ritengono che attualmente siano presenti sul nostro pianeta 1,5 miliardi di mucche, 1 miliardo di pecore e 1 miliardo di capre allevate allo stato domestico. Questi animali sarebbero responsabili infatti, con i loro processi digestivi, dell’emissione di 100 milioni di tonnellate di metano per anno; corrispondenti al 20% di quello di origine antropica emesso in atmosfera.

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Il fenomeno del drenaggio acido

I processi di drenaggio acido sono a livello mondiale tra le principali cause di inquinamento delle acque, con un notevole impatto sugli esseri viventi e sull’ambiente, dove si manifesta un diffuso degrado chimico e fisico del territorio. Tali fenomeni possono avere un origine sia naturale, nel qual caso si parla di ARD (Acid Rock Drainage), sia legata alle attività minerarie umane per lo sfruttamento di mineralizzazioni a solfuri, dove il processo viene chiamato AMD(Acid Mine Drainage).

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