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Agricoltura moderna
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Non sono agricoltori, ma stanno lavorando in nome degli agricoltori ovunque. Sotto i loro camici bianchi i loro cuori battono con la missione di svelare i segreti del suolo, rendere un po' più leggero il lavoro degli agricoltori, aumentando la produttività di ogni campo e riducendo i costosi input che allungano i profitti degli agricoltori sottili come un filo.
‘Produrre più cibo con meno risorse può sembrare troppo bello per essere vero, ma gli agricoltori del mondo hanno trilioni di potenziali partner che possono aiutare a raggiungere questo obiettivo ambizioso. Quei partner sono microbi.'
L'American Society of Microbiologists (ASM) ha recentemente pubblicato un tesoro delle sue ultime ricerche ed è ansiosa di metterlo nelle mani degli agricoltori. Riconoscendo che gli agricoltori dovranno produrre dal 70 al 100 percento in più di cibo per sfamare i 9 miliardi di esseri umani previsti che abiteranno la terra entro il 2050, rimangono piacevolmente ottimisti nel loro lavoro. L'introduzione al loro ultimo rapporto afferma:
“Produrre più cibo con meno risorse può sembrare troppo bello per essere vero, ma gli agricoltori del mondo hanno trilioni di potenziali partner che possono aiutare a raggiungere questo obiettivo ambizioso. Quei partner sono microbi”.
Linda Kinkel del Dipartimento di Patologia Vegetale dell'Università del Minnesota è stata una dei delegati al colloquio di ASM nel dicembre 2012, dove gli innovatori della scienza, l'agrobusiness e l'USDA hanno trascorso due giorni condividendo le loro ricerche e discutendo soluzioni ai problemi più urgenti in agricoltura.
“Comprendiamo solo una minima parte di ciò che i microbi fanno per aiutare la crescita delle piante, " lei dice. "Ma la capacità tecnica di classificare la vasta comunità sconosciuta [di microrganismi] è migliorata rapidamente negli ultimi due anni".
I microbiologi hanno accuratamente documentato casi in cui batteri, fungo, i nematodi - anche i virus - hanno formato associazioni reciprocamente vantaggiose con piante alimentari, migliorando la loro capacità di assorbire i nutrienti e resistere alla siccità, malattie e parassiti. I microbi possono consentire alle piante di tollerare meglio le fluttuazioni di temperatura estreme, suoli salini e altre sfide di un clima che cambia. Ci sono anche prove che i microbi contribuiscono ai sapori finemente sintonizzati di prodotti di alta qualità, un fenomeno osservato in particolare nelle fragole.
"Ma siamo solo sulla punta dell'iceberg, "dice Kinkel.
Dichiarazioni come, "Ci sono da 10 a 6 organismi fungini in un grammo di terreno!" e, "Questo biofilm batterico ha proprietà di comunicazione straordinarie!" sono battute da sala relax tra microbiologi, ma cosa significa tutto questo per gli agricoltori? Le risposte risalgono al passato millenario dell'agricoltura, ritorno all'alba della vita sulla terra.
Ogni volta che un seme germoglia in natura o un raccolto viene piantato da un agricoltore, la comunità microbica che aiuta quella specie a crescere e prosperare è mobilitata. I segnali chimici entrano nel terreno attraverso gli essudati della pianta e inizia una sinfonia di attività sotterranee. Le informazioni genetiche vengono scambiate; i vari attori microbici assumono le loro posizioni sui tessuti della pianta; spesso, un microbo ne colonizza un altro, fornendo un servizio che aiuta il primo microbo ad assistere la pianta in cui è incastonato nelle radici.
Sebbene questa danza elaborata si svolga senza alcun input da parte degli umani, abbiamo armeggiato con esso per molto tempo.
Per esempio, il processo di fissazione dell'azoto nelle piante della famiglia delle leguminose (che comprende fagioli, piselli, arachidi e molte altre piante coltivate) è uno dei piccoli miracoli batterici che rende abitabile il nostro pianeta. Chiunque abbia mai osservato le radici di un legume sa che sono ricoperte di strane escrescenze bianche o rosate, delle dimensioni delle formiche, che sembrano essere un'infezione di qualche tipo. indubbiamente, gli antichi contadini avevano un'intuizione intuitiva che queste protuberanze verrucose avevano qualcosa a che fare con la notevole capacità dei legumi di migliorare il suolo, ma non è stato fino alla fine del 19° secolo che il mistero ha cominciato a svelarsi.
Mentre Louis Pasteur scopriva come conservare il latte e diventava famoso come il padre della microbiologia, un suo collega relativamente sconosciuto con un debole per le piante stava facendo un'altra scoperta, di importanza storica forse ancora maggiore. Nel 1888, Martinus Beijerinck, scoperto che minuscoli batteri chiamati Rhizobia infettano le radici dei legumi, causando i noduli gonfi. Piuttosto che un'infezione che indebolisce la pianta, i noduli sono le fabbriche di fertilizzanti del regno vegetale, smontando l'azoto atmosferico – che le piante non sono in grado di utilizzare – e rimodellandolo in un solubile, forma favorevole alle piante.
I rizobi sono ingredienti chiave della vegetazione della terra e lo sfruttamento dei batteri per migliorare la fertilità del suolo è stato a lungo uno dei capisaldi dell'agricoltura sostenibile. Ancora, i microbiologi moderni sono ora a conoscenza di decine di altre interazioni pianta-microbo ugualmente profonde, le scoperte che credono avranno un grande impatto mentre le popolazioni umane continuano a salire su un pianeta di risorse limitate.
Nel suo laboratorio all'università, Kinkel sperimenta batteri antibiotici che sopprimono i patogeni delle piante e testa varie strategie di gestione del suolo per vedere i loro effetti sulle comunità microbiche. In Colombia, i microbiologi hanno imparato a propagare un fungo che colonizza le piante di manioca e aumenta i raccolti fino al 20 percento. Suo ife – i minuscoli tentacoli dei funghi – si estendono ben oltre le radici della manioca per sbloccare il fosforo, azoto e zolfo nel terreno e lo riportano al loro ospite, come una flebo di fertilizzante liquido.
In Colombia, i microbiologi hanno imparato a propagare un fungo che colonizza le piante di manioca e aumenta i raccolti fino al 20 percento
Sebbene i microbiologi possano costringere il suolo a produrre una straordinaria crescita delle piante nei loro laboratori e terreni di prova, trasferire i risultati alle pratiche agricole quotidiane non è un processo semplice.
“Le connessioni con gli agricoltori sono un anello debole, Kinkel si lamenta, alludendo a un "effetto olio di serpente" in cui gli agricoltori sono diventati diffidenti nei confronti dei venditori che vendono stimolatori della crescita microbica che non funzionano sul campo. “La sfida di [questi] inoculanti, " lei dice, "è possibile che non si traducano in tutti gli ambienti".
Sebbene i ricercatori continuino a sviluppare nuovi promettenti cocktail microbici, c'è una maggiore attenzione nel guidare gli agricoltori a gestire meglio le popolazioni che già esistono nel loro suolo. Kinkel sta lavorando a un approccio che, secondo lei, aiuterà gli agricoltori a sostenere comunità microbiche ottimali garantendo loro il cibo di cui hanno bisogno, il carbonio, in ogni momento. Lei lo chiama "carbonio a lento rilascio", ma non è qualcosa che gli agricoltori vedranno presto nei cataloghi delle forniture. Kinkel afferma di avere accesso alle risorse per la sua ricerca accademica, ma manca di una "conduttura deliberata per lo sviluppo del prodotto".
I 26 esperti di tutto il mondo riuniti al colloquio ASM hanno concluso le loro discussioni con un obiettivo audace per il futuro dell'agricoltura:si sono sfidati per ottenere un aumento del 20% della produzione alimentare globale e una diminuzione del 20% di fertilizzanti e pesticidi utilizzare nei prossimi 20 anni.
Con l'indomita convinzione che la scienza farà la sua parte per realizzare questo sogno, gli scienziati si rivolgono alle loro controparti aziendali e normative per costruire una pipeline di informazioni per gli agricoltori. Sperano che gli investimenti top-down in ricerca e tecnologia si incontreranno direttamente con i cambiamenti di base nella cultura dell'agricoltura, senza tutti gli interessi dell'agrobusiness che vendono olio di serpente nel mezzo. In definitiva, immaginano un futuro in cui gli agricoltori confidano nuovamente nelle forze invisibili del suolo – invece che nel capannone di fertilizzanti – per le risposte alle loro sfide.
