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La popolazione mondiale dovrebbe raggiungere i 10 miliardi entro il 2050. Per sfamare in sicurezza tutte queste bocche è necessario raddoppiare il rendimento del raccolto globale, raggiungendo una produzione doppia rispetto a quella attuale in meno di trent’anni.
La questione della sostenibilità rende la situazione ancora più sconfortante. Dei 13 miliardi di ettari di terreno totale sul nostro pianeta, solo il 38 % è disponibile per uso agricolo. Poiché la percentuale rimanente è composta da foreste, aree edificate o zone non adatte alla produzione alimentare, aumentare la quantità di seminativi sarebbe estremamente complesso, oltre che non sostenibile. Al contrario, ciò di cui abbiamo bisogno sono metodi agricoli più efficienti, efficaci e produttivi. «Dobbiamo sfruttare meglio le risorse disponibili per produrre una quantità di cibo maggiore con i terreni agricoli che abbiamo a disposizione», afferma Tobias Erb, direttore e responsabile della ricerca del gruppo presso l’Istituto Max Planck per la microbiologia terrestre a Marburgo, in Germania.
Ed è qui che entra in scena il progetto FutureAgriculture, finanziato dall’UE.
«Oggi le colture crescono grazie alla fotosintesi naturale, che prevede l’assorbimento della luce solare per ottenere nutrienti a partire dall’anidride carbonica (CO2) e dall’acqua», spiega Erb, che ricopre inoltre il ruolo di coordinatore ufficiale del progetto. «Sfortunatamente, tale processo non è abbastanza efficiente per produrre in maniera sostenibile la quantità di cibo necessaria.»
Per colmare tale divario, il progetto FutureAgriculture sta guidando uno sforzo inter-europeo per aumentare i rendimenti dei raccolti grazie alla riprogettazione del processo di fotosintesi naturale. «Utilizzando la biologia di sintesi per migliorare l’efficienza della fotosintesi, intendiamo aumentare la capacità dei vegetali di catturare in maniera efficiente la CO2, migliorando quindi la formazione della biomassa», aggiunge Erb.
Migliorare il processo di fotosintesi
Per riuscirci, i ricercatori hanno adottato un approccio multifase. «Prima di tutto, abbiamo analizzato i limiti della fotosintesi naturale», spiega Erb. «Abbiamo poi utilizzato un approccio basato sulla computazione per ricercare in modo sistematico nuove soluzioni biologiche in grado di aumentare la quantità di CO2 catturata durante la fotosintesi.»
In laboratorio, i ricercatori hanno successivamente sviluppato enzimi precedentemente non presenti in natura che, se uniti ad altri enzimi già esistenti, generano vie metaboliche per migliorare la conversione del carbonio. «Questo ci ha permesso di trovare, e costruire, soluzioni completamente nuove, che persino la natura non ha ancora inventato», osserva Erb.
Con un ulteriore passo in avanti, i ricercatori sono riusciti a dimostrare che tali vie sono attive nei vegetali. Soprattutto, il progetto ha mostrato che esse possono migliorare l’attività fotosintetica in determinate condizioni.
«Questo progetto ha migliorato notevolmente la maturità tecnologica delle soluzioni biologiche sintetiche», osserva Erb. «In soli cinque anni, abbiamo provato la fattibilità del processo di miglioramento della fotosintesi attraverso la biologia sintetica».
Pronti a prosperare nella nuova normalità
Secondo Erb, FutureAgriculture svolgerà un ruolo importante nell’aiutare la società a soddisfare le esigenze di produzione alimentare in crescita. «La fotosintesi naturale non è in grado di far fronte alle mutate esigenze dettate dai cambiamenti climatici, in particolare alle alte temperature e alle siccità gravi provocate dall’aumento dei livelli di CO2», dichiara.
Erb prosegue affermando che, sebbene siano necessarie ulteriori sperimentazioni, è fiducioso che le piante dotate delle vie sintetiche di FutureAgriculture saranno in grado di adattarsi, e di prosperare, in questa nuova normalità.
«A livello teorico, la soluzione progettata dovrebbe poter migliorare la resa della fotosintesi fino al 30 %», spiega il coordinatore, che conclude: «questo dimostra ciò che la scienza può ottenere quando i migliori ricercatori d’Europa collaborano e beneficiano degli eccellenti meccanismi di finanziamento dell’UE».