Agrumi e paraurti

Una cosa che ho imparato dal mio lavoro è che le piante lampeggiano di ispirazioni letteralmente sotto ai nostri occhi, se ci abituiamo a interpretare nozioni e fenomeni come piste da esplorare e da contemplare come nature morte. Non sempre poi è necessario prestare attenzione a piante esotiche o ambienti remoti, come è mi capitato il giorno in cui il mio pranzo-arancia, per via di un mio movimento maldestro, è rotolato giù dal tavolo. A differenza della mela del giorno prima, la caduta e l’urto sul pavimento non avevano sortito conseguenze visibili nel frutto e la cosa mi aveva incuriosito. Nessuna ammaccatura, nessun crac, nessuno spargimento di succhi nonostante il colpo secco sul marmo. 10414634_10205065167818842_5656559712676369192_nForse per evitare di essere mangiata, non appena riportata sul tavolo l’arancia iniziò a decantare le lodi dell’illustrazione alle mie spalle, che descriveva le similitudini tra l’abbinamento guscio-gheriglio in una noce e quello cranio-cervello nell’uomo. “Anche io non me la cavo male in quanto a elmetti”, mi disse “E forse posso insegnarti qualcosa che non sai su mio cugino Pomelo: so di cosa ti occupi qui dentro”. L’ora di pranzo era ancora lontana, l’agenda era snella e quindi mi misi di buon grado ad ascoltare il suo racconto, che partì con una sommaria descrizione del cugino.

Citrus maxima, altrimenti noto come pomelo, è tra gli agrumi quello con i frutti più grossi e pesanti, capaci di raggiungere e superare gli 8 chilogrammi e portati su rami ad oltre 10 metri d’altezza, in piante non soggette a potatura. Come tutti gli esperidi, vero nome del frutto degli agrumi, anche quello del pomelo è racchiuso da una buccia divisa in due zone distinte, la flavedo sottile, colorata, compatta e ricca di ghiandole contenenti essenza profumata e l’albedo spugnosa, biancastra e amara. La flavedo forma la superficie esterna, mentre all’interno dell’albedo è custodita la polpa commestibile, divisa in spicchi e contenente i semi. Nel caso del pomelo, l’albedo con oltre 3 cm di spessore è ben più estesa della flavedo e la differenza è notevole anche a livello microscopico: le cellule della flavedo sono isodiametriche e senza spazi vuoti tra una e l’altra, mentre quelle dell’albedo hanno forma irregolare, allungata e divisa in ramificazioni che creano ampi spazi intercellulari vuoti. Il tessuto è inoltre attraversato da numerosi fasci più rigidi, che conferiscono consistenza e aspetto di una schiuma compatta inserita in un telaio semirigido. La mia prova newtoniana casuale aveva svelato il ruolo biologico dell’albedo, ovvero la protezione dell’interno del frutto dagli urti con un sistema viscoelastico di ammortizzazione, calibrato sul peso dell’esperidio e sull’energia cinetica che questo acquisisce cadendo dall’albero. Un frutto così pesante potrebbe spaccarsi una volta giunto al suolo, e pertanto la selezione naturale ha favorito la formazione di uno strato con le proprietà biomeccaniche ideali per assorbire lo shock. La buccia in particolare dissipa l’energia cinetica compattandosi, evitando che il frutto al suo interno si danneggi diventando inappetibile per gli animali o preda delle muffe prima del tempo debito. Questo rappresenta un vantaggio, perché da rotto esso noCitrus_grandis_-_Honey_Whiten potrebbe assolvere uno dei suoi ruoli fondamentali: depositare i semi in un posto lontano dalla pianta madre. “Se cadendo mi fossi danneggiata lei non mi avrebbe scelto, probabilmente avrei iniziato a marcire troppo presto e il mio scopo di propagare la specie non sarebbe stato soddisfatto. Anche io, che sono qui, vorrei proprio farmi mangiare da lei per portare a termine il mio compito naturale”, disse l’arancia lasciando intendere che non avrei dovuto rinunciare al mio salutare pranzo.

Mi spiegò che un fenomeno simile si nota anche in un altro cugino -il pompelmo- e in alcune varietà commerciali di arancia, ma in quel caso non possiamo dire si tratti di una soluzione ben affinata dell’evoluzione, per via della loro ormai millenaria manipolazione genetica da parte dell’uomo. Citrus maxima è invece, con C. medica (cedro) e C. reticulata (mandarino) uno dei pochi agrumi originari da cui l’uomo ha derivato per ibridazione tutte le varietà attualmente coltivate. “Ad esempio, io sono il risultato di una serie di incroci tra il pomelo e il mandarino, mentre il pompelmo è un ibrido tra il pomelo e un altro ibrido di arancia” confermò il mio pranzo dal tavolo. “Per voi uomini, che selezionate le piante in funzione della parte commestibile, l’albedo è un tedio e gradite di più i frutti con più polpa e meno buccia, ma in natura le cose stanno diversamente e i frutti cadono nei boschi. Per onestà intellettuale quindi le racconto del cugino pomelo e non di me stessa, perché solo per lui genetica e strutture sono definite dalla selezione naturale, senza confusioni dovute all’addomesticazione”.

ResearchBlogging.orgQuando i poderosi frutti di C. maxima sono maturi e cadono al suolo, ruotano e colpiscono i rami e per questo l’ammortizzatore è diffuso su tutta la superficie anziché concentrato su un unico lato. Al tempo stesso però la composizione interna dell’albedo non è uniforme e alterna spazi vuoti deformabili a spazi pieni di liquido cellulare che agiscono come montanti dell’intera struttura. Grossolanamente, l’assorbimento di energia meccanica si divide in genere in tre fasi: una lineare elastica in cui l’energia assorbita non deforma la struttura, un plateau e una fase in cui l’energia deforma la struttura fino a che questa non regge più e scarica energia sul contenuto interno. Nel caso del pomelo e a differenza dei materiali assorbenti classici, le prime due fasi sono assenti e tutto il carico è attenuato dalla deformazione della buccia però senza giungere mai, alle condizioni del frutto che cade nel bosco, al punto di non ritorno. In termini numerici, l’albedo del pomelo è in grado di dissipare circa il 70-90% dell’energia cinetica acquisita durante la caduta, reggendo sollecitazioni pari a 80 J senza conseguenze per il frutto. In particolare, l’efficacia dell’albedo è ottenuta ottimizzando geometria della struttura anziché ricorrendo a materiali assorbenti. Per evitare l’esplosione del frutto, la geometria dell’albedo varia gradualmente mano a mano che ci si sposta verso l’interno, con un gradiente di densità causato dall’aumento in numero e diametro degli spazi vuoti tra una cellula e l’altra. Tutto lo spessore è attraversato da una rete di fasci più rigidi, orientati perpendicolarmente alla superficie esterna del frutto e ramificati secondo uno schema ben preciso: una biforcazione ogni 16,5% dello spessore totale della buccia, che porta a un loro aumento esponenziale tra l’interno e l’esterno dell’albedo. Per urti come le cadute da un ramo, tutto l’assorbimento è a carico degli spazi vuoti, ma questi non devono essere né troppi – perché altrimenti l’energia è trasferita alla polpa che potrebbe rompersi- nè troppo pochi perché non ci sarebbe equilibrio con l’energia necessaria alla costruzione.

Quello che offre la soluzione del pomelo, più che il concetto già noto di schiuma assorbente, è infatti la possibilità di dedurne un modello che già incorpori le giuste proporzioni tra spazi pieni e vuoti e i giusti pesi tra essi e i montanti. La geometria e la composizione dell’albedo di pomelo potrebbero fornire un modello matematico con cui progettare barriere multistrato per paraurti, generando caso per caso il rapporto ideale tra energia dell’urto, capacità assorbente, leggerezza e quantità di materiale necessario per costruirla, senza dover fare i conti da zero. Un’ipotesi di imitazione delle soluzioni naturali che poteva tornare utile qualora si fosse presentato nell’agenzia Erba Volant un produttore di caschi, paraurti o altri sistemi analoghi.

Ora che le ho fatto anche questo favore, per cortesia mi mangia e mette i miei semi in un vaso?”.

Thielen, M., Speck, T., & Seidel, R. (2013). Viscoelasticity and compaction behaviour of the foam-like pomelo (Citrus maxima) peel Journal of Materials Science, 48 (9), 3469-3478 DOI: 10.1007/s10853-013-7137-8

Thielen M, Schmitt CN, Eckert S, Speck T, & Seidel R (2013). Structure-function relationship of the foam-like pomelo peel (Citrus maxima)-an inspiration for the development of biomimetic damping materials with high energy dissipation. Bioinspiration & biomimetics, 8 (2) PMID: 23648799

Perché gli inglesi bevono il tè?

tumblr_mel1lwZO1H1rkx0uto1_400Davanti alla macchinetta autogestita del caffè nelle anguste segrete del mio dipartimento, sono esposte alcune carte geografiche. Ispirano fantasticherie e domande, come quelle emerse stamattina: perché gli inglesi bevono tè e perché la tradizione del té non si è consolidata in Europa per opera di altri popoli? Le tradizioni alimentari dipendono dalla biologia delle piante? E potrebbero cambiare nel futuro?

Crisi=opportunità. Fino alla metà del 1800 la coltivazione del caffé e la sua importazione in Europa erano saldamente in mano agli Olandesi, che controllavano Ceylon e Indonesia tramite la Compagnia delle Indie Occidentali. Il caffè arrivava da oriente e il termine anglosassone “java” ancora oggi usato per indicarlo deriva proprio dall’omonima isola indonesiana. Sebbene la pianta vi fosse già coltivata dal 1700, in Sudamerica a quei tempi non si trovavano grandi piantagioni, mentre attualmente circa il 90% del caffè arriva in Europa proprio da questo continente e dall’Africa, in conseguenza di un’insoltita combinazione tra storia e biologia. Il monopolio caffeico della Geoctoyeerde Westindische Compagnie crollò con le conquiste napoleoniche e con il conseguente indebolimento dei Paesi Bassi; gli affari vennero in parte rilevati dagli inglesi, pronti a mettere le mani sulle ricchezze disponibili. Nel 1796 re Giorgio III acquisisce dall’Olanda l’isola di Ceylon, l’attuale Sri Lanka, ricca di piantagioni di caffè. Per usare espressioni proprie della moderna globalizzazione ma già calzanti all’epoca, lo fa anche per rinforzare la posizione del suo paese sul mercato globale del caffè e trarne lauti guadagni. A partire dal 1600 la società inglese è stata infatti investita in pieno dalla moda del caffè, che spopola al punto che nel 1800 le coffee houses britanniche rappresentano luoghi pubblici frequentatissimi, servono ettolitri di caffè a un penny la tazza e fanno concorrenza a consolidate istituzioni come i pub. Agli albori dell’epoca vittoriana è caffè e non il tè a dominare il mercato interno, sia nel Regno Unito che nel continente e Ceylon fa gola sia per esigenze strategico-militari nell’Oceano Indiano che per la ricchezza delle sue materie prime. All’epoca del cambio di bandiera sull’isola sono infatti presenti due coltivazioni: il tè limitato a piccole zone più montagnose e il caffè ampiamente diffuso in grandi estensioni collinari, al punto da rendere Ceylon il terzo produttore mondiale, con oltre 160.000 ettari e quasi 50.000 t/anno.

Opportunità=crisi. Il piano commerciale inglese va però a rotoli in una manciata di anni e da una potenziale posizione monopolistica i coloni di Ceylon si ritrovano praticamente senza piante da coltivare. L’inizio della fine è datato 1867, quando sull’isola giunge dall’Africa un fungo che in pochi anni annienta la produzione, probabilmente portato da alcune piante di caffè importate per avviare nuove piantagioni. Storia nella storia, a favorire il contagio è probabilmente l’uso di uno strumento tecnico messo a punto da un eastlake-victorian-wardian-casebotanico di Kew Gardens, Nathaniel Ward. La Wardian case è una specie di serra con terrario in forma di trasportino, che consente il facile trasporto navale di piante intere anzichè di semplici rametti da usare come talee o di semi. Il suo uso ha quasi certamente permesso il trasporto a Ceylon di piante africane affette dal coffee leaf rust, la ruggine del caffè causata da Hemileia vastatrix che non sarebbe stata in grado di compiere la traversata tramite semi. Giunto sull’isola il fungo si diffonde con devastante efficacia grazie all’uniformità genetica tra le piante coltivate, necessaria per ottenere caffè di qualità uniformi a basso costo e in poco tempo annienta le piantagioni, con una dinamica che ricorda da vicino quella delle patate nella grande carestia irlandese. Vista la mala partita, i commercianti inglesi cercano di recuperare le perdite estendendo con successo la coltivazione di tè anche a quote più basse e diventando così monopolisti su scala planetaria del commercio di questa pianta. La trasformazione determina anche una maggiore specializzazione, sia nella vendita che nella produzione e nel trasporto, portando alla scomparsa delle piantagioni di caffè anche in altre colonie britanniche come l’India e imResearchBlogging.orgpone con effetto domino anche una drastica variazione nei consumi in patria: il caffè non è più disponibile come prodotto inglese, il suo prezzo cresce, la distribuzione cala e le coffee houses non riescono più a vendere tazze a un penny, perdendo quote sul mercato interno. Al contrario, il tè inizia a costare sempre meno e diventa bevanda nazionale dei sudditi di Sua Maestà e gli stessi uomini di corte, per sostenere la nouvelle vague commerciale, manifestano di preferire l’allora più elitario tè al meno nobile caffè con esiti noti. L’afternoon tea inventato solo nel 1840 dalla Duchessa di Bedford si trova nel posto giusto al momento giusto e le tearooms gradualmente prendono il sopravvento sulle rivendite di caffè. La tradizione britannica del tè alle cinque è quindi in buona parte da imputare alle conseguenze di un fungo e all’abilità nel convertire le piantagioni, che trasformò la proverbiale crisi (biologica) in opportunità (commerciale).

Rust never sleeps. L’influenza del coffee leaf rust nelle faccende alimentari dell’uomo non si ferma alla conversione dei costumi inglesi. H. vastatrix è un parassita specifico del caffé, nel senso che attacca esclusivamente il genere Coffea e fino alla metà dell’800 era noto solo nelle zone dell’Africa Centrale in cui il caffè cresce selvatico. Si diffonde con facilità attraverso il vento, ma per le grandi distanze si avvale dell’inconsapevole aiuto dell’uomo e dei suoi spostamenti, ad esempio tramite partite di piante infette non controllate attenzione, come confermato anche nel caso del suo successivo sbarco dall’Africa in Brasile nel 1970. Il fungo infetta la pianta entrando nelle foglie attraverso gli stomi e colpendo le cellule del parenchima clorofilliano, causando necrosi e macchie scure che progressivamente invadono l’intera foglia. A poche settimane dall’aggressione le piante colpite risultano completamente defoliate e muoiono, mentre le sopravvissute perdono vigore e fruttificano in quantità assai inferiori. Ogni zona infetta della foglia può produrre in 2-3 settimane centinaia di capsule contenenti oltre 150.000 spore, capaci di resistere quasi 2 mesi prima di germinare. Per agire al massimo della virulenza H. vastatrix ha bisogno una precisa finestra di temperature, di alta umidità e di piante assai vicine tra loro, tre fattori che negli anni recenti sono in crescita per effetto del cambiamento climatico globale e delle pratiche di coltivazione, minando nuovamente dopo quasi due secoli il futuro del caffè e del suo commercio.

stockvault-fresh-coffee116330Biologia, storia, clima, mercato. Saltando dall’epoca delle colonie britanniche a quella del commercio moderno, la storia della geografia del caffé e del suo fungo devastatore non si ferma infatti al tè delle cinque. Dai tempi di Ceylon, la coltivazione si è trasferita da oriente a occidente, stabilendo il proprio epicentro nelle Americhe dove il fungo non era un tempo presente e dove il clima d’alta quota ne preveniva lo sviluppo massiccio. Favorito dal cambiamento climatico e dalle tecniche di coltura intensiva praticate ormai un po’ ovunque, il coffee rust sta vivendo in questi ultimi anni una nuova pagina gloriosa, tornando a devastare le piantagioni gestite dall’uomo. Nei paesi centro e sudamericani il caffè era rimasto sino ad ora al sicuro per effetto di condizioni climatiche che non ne favorivano lo sviluppo massiccio negli altipiani di Colombia, Guatemala, Nicaragua e Costarica. L’aumento delle precipitazioni e delle temperature riscontrato ovunque negli ultimi decenni e legato al climate change, unito al fatto che per aumentare le rese di produzione e abbattere i costi le piante sono coltivate molto fitte, sta  rendendo molto difficile il controllo delle infezioni e dal 2013 si parla di epidemia. La densità delle foglie aumenta infatti il ristagno di umidità e la velocità di diffusione, riducendo la possibilità di un controllo e di un tempestivo intervento in campo ai primi sintomi. In più, le pesanti fluttuazioni del prezzo mondiale del caffè negli ultimi decenni e la svalutazione di inizio millennio hanno costretto i coltivatori a una serie di operazioni che hanno contribuito a radunare venti e nuvoloni della tempesta perfetta in corso dal 2013 in America Centrale. In particolare, i minori ricavi hanno inciso sulla manodopera, diminuendo la qualità e la frequenza della manutenzione nelle piantagioni, che ha impedito di individuare e intervenire per tempo sui primi focolai. Inoltre, l’instabilità socio-politica delle nazioni coinvolte non ha permesso il tempestivo avvio di campagne pubbliche di controllo. L’esito di tutte queste concause è che diversi analisti paventano per le coltivazioni sudamericane scenari simili a quelli descritti per l’isola di Ceylon, con 30-70% delle piante colpite e perdite di produttività superiori al 40%, che potrebbero mettere in ginocchio l’economia di intere nazioni oltre a mettere in moto le medesime dinamiche economiche descritte per l’Inghilterra vittoriana. Alcuni stati come Guatemala e Costarica nel 2013 e nel 2014 hanno dichiarato uno stato di emergenza e in corrispondenza del calo di produzione il prezzo del caffé è raddoppiato in breve tempo.

No panic. Esistono sensibili differenze tra lo scenario di Ceylon nell’ottocento e quello odierno. Più elementi permettono di dire che il mondo non sarà costretto ad una conversione forzata all’afternoon tea, almeno per ora, ma al tempo stesso alcune caratteristiche che consideriamo “tradizionali” nel consumo del caffè potranno andare incontro a cambiamenti, organolettici o di prezzo. Un elemento è quantitativo: nel 1800 tutto il caffé era coltivato tra Ceylon, India e Indonesia e l’arrivo di H. vastatrix in quei paesi fu una catastrofe totale e inattesa, mentre attualmente le nazioni colpite pesano “solo” sul 15% della produzione globale1102826_24364966. E’ anche vero che la carta della delocalizzazione l’abbiamo già giocata e salvo casi particolari sarà difficile portare nuovamente il caffè al riparo dal fungo in altre nazioni. Un altro elemento favorevole è che mentre le piantagioni dell’epoca erano in balia della natura, le odierne possono giovarsi delle ampie conscenze tecnico-scientifiche acquisite nel frattempo. Sappiamo ad esempio che per difendere le coltivazioni dal fungo si possono seguire più strategie, preferibilmente applicandole tutte assieme. Ad esempio si possono ottimizzare le tecniche di coltura riducendo la densità, conducendo monitoraggi attenti e trattamenti preventivi con antifungini. Si tratta però di una soluzione parziale, stante l’efficacia degli attuali rimedi, impattante sull’ambiente e capace di abbassare ulteriormente i già risicati margini di guadagno per i produttori innalzando i prezzi finali. Una delle strategie più battute è invece quella del miglioramento genetico delle piante coltivate, tramite la selezione di nuove varietà più resistenti a H. vastatrix, che potrebbe cambiare il gusto “tradizionale” del caffè europeo.

Che tradizione potrebbe cambiare stavolta? Durante la delocalizzazione delle piantagioni, furono infatti portate verso le Americhe soprattutto piante di Coffea arabica, la stessa specie che era coltivata a Ceylon e da sempre particolarmente gradita in Europa per questioni di abitudine e di gusto. Questa specie purtoppo è quella più colpita da H. vastatrix e il suo punto forte, oltre ad un moderato contenuto di caffeina, consiste nelll’aroma che si sviluppa durante la tostatura. Molte delle caratteristiche che i cultori della materia attribuiscono a un buon espresso vengono dalla genetica di questa specie. Al contrario, C. canephora (o C. robusta) è in grado di offrire una maggiore resistenza al 802301_92149037fungo e difatti la sua coltivazione dopo due secoli è tornata ad essere più forte proprio in Asia, da cui tutto ebbe inizio. Alcune nazioni orientali coltivano ora esclusivamente C. robusta e negli ultimi 30 anni il Vietnam è ad esempio  arrivato a produrre il 20% del caffè mondiale. Il suo sapore è però più amaro, il suo aroma meno delicato, il contenuto in caffeina molto maggiore. Unici punti a favore di C. robusta  sono la possibilità di ottenere una crema più consistente nell’espresso e soprattutto il prezzo più basso, che permette a torrefazioni e commercianti di restare competitivi sul mercato. Per proteggere le piantagioni nei paesi sudamericani gli agronomi da decenni stanno quindi cercando di approfittare della maggiore resistenza di C. robusta e di altre specie selvatiche di caffé nel tentativo di trovare il Sacro Graal che permetta di salvare capra e cavoli: resistente come una e buona come l’altra. Le varietà Lempira, Kent, Catimore e Icatu, ad esempio, ottenute incrociando diverse linee di C. arabica con diversi genotipi di C. robusta, sono quelle più note per la loro maggiore resistenza, ma per tutte l’acquisizione di un vantaggio ha coinciso con un eredità sfavorevole in termini organolettici. Il caffè tostato che se ne produce ha un sapore diverso rispetto all’arabica tradizionale prodotto dalle varietà più colpite dalla ruggine (Bourbon, Tipica, Catuai), è più amaro e meno dotato di quelle note aromatiche vanigliate che i puristi stimano. E’ verosimile quindi, e forse accade già sulle nostre papille gustative, che il sapore che si descrive ora come “tradizionale” per il caffè espresso europeo vada gradualmente trasformandosi per via dell’influenza di un fungo sulle piantagioni americane.

Inoltre, per chi pensasse che possa esistere una soluzione definitiva a problemi di questo tipo, come forse fecero i latifondisti del caffè dell’800 con il trasloco latinoamericano, va detto che no, non esiste. Le varietà di caffè attualmente resistenti a H. vastatrix perdono gradualmente le loro capacità nell’arco di circa 10 anni, in quanto l’evoluzione permette al fungo di sviluppare nuove vie d’attacco per aggirare le nuove difese costruite da genetica e agronomia, obbligando l’uomo a sviluppare nuove varietà più resistenti e nuove tecniche “convenzionali” o “tecnologiche” per far fronte al problema. In un’eterna lotta tra guardie e ladri, nelle relazioni tra uomini e piante non vince chi si ferma o chi scappa dall’altra parte di una acrta geografica, vince solo chi si adatta al cambiamento. Anche in termini di gusto e di tradizioni.

McCook, S. (2006). Global rust belt: Hemileia vastatrix and the ecological integration of world coffee production since 1850 Journal of Global History, 1 (02) DOI: 10.1017/S174002280600012X

Kushalappa, A. (1989). Advances In Coffee Rust Research Annual Review of Phytopathology, 27 (1), 503-531 DOI: 10.1146/annurev.phyto.27.1.503

Silva, M., Várzea, V., Guerra-Guimarães, L., Azinheira, H., Fernandez, D., Petitot, A., Bertrand, B., Lashermes, P., & Nicole, M. (2006). Coffee resistance to the main diseases: leaf rust and coffee berry disease Brazilian Journal of Plant Physiology, 18 (1), 119-147 DOI: 10.1590/S1677-04202006000100010

Il fagiolo disinfestatore

ResearchBlogging.orgReynaldo è un tipo simpatico e fa il portiere nello stabile in cui ha sede l’agenzia. Sveglio e intraprendente, arrivato dalle Filippine molto tempo fa, parla ormai un eccellente italiano e si sbatte come un demonio per tenere pulite scale e androni, gestire i contenitori della differenziata, placcare rompiscatole sulla soglia del palazzo. Ogni tanto lo incrocio per le scale armato di secchio e se c’è tempo intavoliamo animate discussioni gesticolanti sul mio lavoro e sulle sventurate piante nella buia grotta dell’androne. Durante uno di questi pianerottoli salottieri, ho scoperto che Reynaldo ha un sogno e qualche idea. “Qui da voi è tutto pulito, avete ambienti igienizzati e la guerra contro insetti e topi si può fare con armi efficaci. Avete la ricchezza per permettervelo e fate profilassi con gli strumenti adatti. Al mio paese in molte città non c’è ricchezza, non ci sono strumenti, non c’è igiene e i topi ballano. Mica solo loro, anche le cimici nei letti, brrr. Pungono! Succhiano sangue!” Grosso problema, mima agitando le mani. “Mi ha detto l’ingegnere del sesto piano, che gira il mondo per lavoro, di aver trovato un po’ ovunque letti pieni di vita indesiderata e non solo nei paesi poveri. Dice che dormire in certe stanze significa farsi il segno della croce e combattere con pulci e cimici che arrivano dal pavimento”. Lo rincalzo mentre si dedica a passare lo straccio: “In effetti, le statistiche recenti indicano una recrudescenza del problema anche nei paesi ricchi, quelli con gli strumenti, l’igiene e la profilassi. Le cimici dei letti sono tornate a farsi vive persino in America, addirittura a New York. Stanno nascoste di giorno ed escono la notte, strisciano puntando direttamente al posto in cui si dorme. Anche loro godono dei molti viaggi che facciamo e della resistenza sviluppata dagli insetti a molti antiparassitari”. Intanto penso al lato oscuro del mio lavoro, in cui le risposte sono sempre in moto, figlie di adattamenti reciproci tra piante, animali e microrganismi, mutazioni a cui ogni tanto anche il mondo della biomimicry si deve adeguare. Reynaldo sorride e strizza lo straccio nel secchio, appendendosi a peso morto al manico con un sospiro “Sa dottore, vorrei tornare a casa mia un giorno e aprire un’azienda che produca qualcosa di ecologico contro le cimici, quelle dei letti. Secondo me è un bell’affare, c’è da fare della grana, l’igiene è il secondo lavoro più vecchio del mondo. Chissà se c’è qualche idea buona nei suoi schedari”. Salito in ufficio ho deciso che per una buona causa l’azienda poteva anche rinunciare a qualche informazione, regalando a Reynaldo una cartella del mio catalogo, quella del fagiolo di Lima.

baby-limaAnche Phaseolus lunatus ha dovuto fare fronte al problema degli insetti che lo vogliono mangiare o anche solo pungere per succchiargli il sangue la linfa, da ben prima che l’uomo passasse dalle amache ai materassi. Altre piante hanno optato per la difesa chimica con sostanze repellenti o hanno chiesto aiuto ai nemici del nemico, nel fagiolo di Lima l’evoluzione ha invece portato in dote una difesa passiva molto efficace per insetti di piccole dimensioni. Le cimici da letto (Cimex lectularius) per nostra buona sorte ne patiscono in modo particolare, evidentemente perché di proporzioni analoghe a qualche avversario ecologico del fagiolo. La strategia, comune a molte altre piante, è quella del reticolo di filo spinato (peraltro prodotto per la prima volta dall’uomo su scala industriale mimando la forma delle spine di un albero, Maclura pomifera) e impiega piccole cellule specializzate dell’epidermide della foglia, con forma variamente appuntita. Sono cave e morte all’interno ma rivestite da una tenace parete esterna di cellulosa, rinforzata da dura lignina. Queste cellule si chiamano tricomi e nel caso di Phaseolus lunatus la loro forma è quella di un uncino ricurvo estremamente acuminato all’estremità. Avete messo anche voi dei vetri rotti sul muro di cinta del giardino? Vi piacerebbe camminare su un pavimento di lamette e chiodi? Mordereste un riccio di mare? Fate volentieri una passeggiata in un cespuglio di rovi spinosi? Ecco, le piante come il fagiolo mandano agli insetti sgraditi lo stesso messaggio deterrente. Gli esempi di varietà in termini di punte, lame, uncini e rasoi nei tricomi vegetali si sprecano: semplici dissuasori appuntiti in gerani, tabacco e Coleus, giungle impenetrabili nelle foglie di verbasco, tricomi aguzzi e rinforzati della Cannabis, che addirittura irrigidisce la base mineralizzandola con carbonato di calcio, corna di cervo del genere Lavandula fino alle affilate picche di Arabidopsis, taglienti come un coltello in ceramica se siete un bruco o un insetto. Tutti ostacoli al movimento, su cui molti insetti vorrebbero applicare ondate di napalm prima di poter muovere con agio le truppe di terra. Un fattore fondamentale perché la cosa funzioni è però la proporzione, la dimensione calibrata tra il deterrente e l’animale da bloccare. Il cespuglio di rovi, ad esempio, è perfetto per respingere un mammifero, ma una lucertola o un topolino lo possono frequentare con agio e senza grossi timori di esserne feriti. Allo stesso modo i tricomi di Phaseolus lunatus sono stati calibrati dalla pressione evolutiva a impigliare e impalare le zampette di insetti grandi come le cimici, e a quanto pare lo fanno con estrema efficienza.

sn-bedbugsRicordo di essermi informato su questo aspetto non commestibile del fagiolo partendo da una frase letta da qualche parte: “la scienza ufficiale deve dialogare coi saperi tradizionali”. Alcuni studiosi di biomimicry in camice d’ordinanza erano infatti partiti da una pratica tradizionale delle aree rurali dei Balcani, dove i contadini più poveri all’inizio del 1900 erano ancora soliti spargere a terra, nella camera da letto, foglie di fagiolo. La mattina raccoglievano le foglie e le bruciavano, dicendo che al loro interno erano rimaste intrappolate le cimici. Qualcuno aveva indagato, settant’anni fa, ipotizzando che l’azione potesse essere dovuta alla presenza di tricomi, ma poi la guerra e i successi degli insetticidi avevano fatto fermare le ricerche. La cosiddetta scienza ufficiale ha poi ripreso quel sapere traducendolo nella possibilità di imitare quella soluzione naturale per risolvere un piccolo, forse non fondamentale ma in alcune circostanze assai fastidioso, problema contemporaneo: la lotta alle cimici dei letti. Armati di microscopio elettronico i ricercatori della scienza ufficiale avevano studiato il rimedio tradizionale appoggiando sulle umili foglie di fagiolo alcune cimici e guardando cosa succedeva. Dopo soli sei movimenti delle zampe, ovvero già dopo un paio di secondi, tutte le bestiole risultavano intrappolate e più si dimenavano per liberarsi e più la loro situazione peggiorava: mezz’ora dopo il primo contatto con la superficie della foglia le cimici non riescono a percorrere più di 3 millimetri, ferendosi seriamente a zampe e addome. Anche deponendo 20 cimici su una singola foglia, nessuna di esse è in grado di uscire dal labirinto-trappola dei tricomi. Insomma, un incubo in cui l’insetto non muore direttamente, ma viene intrappolato per sempre o almeno fino a che un contadino non getta la foglia nel fuoco, confermando l’efficacia della pratica tradizionale e aprendo nuovi scenari per impieghi pratici, come quelli sognati da Reynaldo.

hoja judía 4La difesa del fagiolo è efficace perché i tarsiomeri delle zampe cursorie delle cimici presentano due unghie incurvate, che servono per far presa sulle superfici, per ostacolare le quali la selezione naturale ha progressivamente favorito piante con uncini sempre più calzanti, fino ad arrivare a forme perfettamente proporzionate (10 micrometri di diametro per 100 di lunghezza). Praticamente, delle tagliole su misura. E la tenacia dei materiali con cui i tricomi sono composti è stata oggetto di una altrettanto precisa selezione, tarata con cura sulle forze delle cimici, che difatti non sono in grado di rompere fisicamente il vincolo. Insomma, pensando a Reynaldo, copiare la natura in questo caso permetterebbe di produrre una superficie che l’evoluzione ha già calibrato per contrastare un nemico assolutamente identico al nostro, risparmiando la fatica di progettare un modello e far prove con misure e materiali. Nella cartella che regalerò a Reynaldo non ci sarà solo questa descrizione teorica, ma anche la prima ipotesi pratica di imitazione naturale, da provare a convertire su amplia scala. La foglia infatti può essere usata come un calco, per generare un negativo da riempire con materiali plastici dotati della stessa resistenza meccanica dei tricomi, creando così una superficie in grado di intrappolare le mefitiche cimici e qualsiasi altro insetto con zampe e forza simili. Per ora, le prove dell’uomo non hanno ancora raggiunto lo stesso grado di efficienza delle foglie del fagiolo: siamo pur sempre degli artigiani dilettanti nei confronti della raffinatezza e dell’efficienza naturale. Basterebbe solo, e magari ci penserà Reynaldo, fare l’ultimo passo, ovvero trovare il giusto equilibrio tra densità degli uncini, forma e dimensione per produrre una striscia adesiva da stendere attorno al giaciglio, o lungo i corridoi dei cinema, sulle cui poltrone pare che le cimici si trovino particolarmente comode. Si potrebbe pensare anche a una versione da viaggio per turisti ardimentosi, da far aderire ai piedi del letto quando si dorme in ambienti non proprio specchiati.

Certo, in amore come nell’evoluzione nulla è per sempre e prima o poi un cambiamento nella frequenza genica delle cimici e di altri insetti striscianti favorirà quelle con arti abbastanza lunghi o grossi da non incastrarsi nelle tagliole o permetterà la formazione di “scarpe” di peli cheratinosi efficaci per galleggiare indenni tra le tagliole vegetali. E’ il bello e il brutto del mio lavoro con la biomimicry e con i continui adattamenti tra piante, insetti e microrganismi. Ma, almeno per ora, la soluzione dei tricomi casca a fagiolo anche per noi e magari anche per la startup filippina di Reynaldo.

Szyndler MW, Haynes KF, Potter MF, Corn RM, & Loudon C (2013). Entrapment of bed bugs by leaf trichomes inspires microfabrication of biomimetic surfaces. Journal of the Royal Society, Interface / the Royal Society, 10 (83) PMID: 23576783

Quanta melatonina si assume con frutta e verdura?

Fu una vera sorpresa quando nel 1994 si scoprì che un’alga con un nome da lassativo (Gonyaulax) era in grado di produrre melatonina, perché si credeva che la sintesi di questo composto fosse esclusiva dei vertebrati. Negli ultimi venti anni la melatonina è stata poi rivenuta in moltissimi vegetali, incluse molte piante di uso alimentare, e la lista sembra allungarsi continuamente. La stessa molecola è però anche una sostanza importante per il nostro organismo e un integratore alimentare di successo, efficace in alcune precise prescrizioni e queste scoperte hanno suscitato interesse. Ad esempio, ci si chiede se con la dieta è possibile assumere quantità di melatonina sufficienti a garantire un’integrazione alimentare efficace. Purtroppo studiare le piante e i loro effetti è sempre complesso e le quantità presenti, la diversa distribuzione negli organi della pianta, l’assorbimento durante la digestione, la variabilità delle fonti, l’incertezza sui quantitativi effettivamente assunti e non ultima la compessità della macchina umana complicano la risposta.

stockvault-pills-125955Premesse. Per poterci muovere con agio nel discorso, qualche antefatto e qualche dato. All’inizio dello scorso anno (2014) un cambio della normativa italiana ha corretto al ribasso il dosaggio della melatonina negli integratori alimentari di libera vendita, portandola dai 2-5 mg precedentemente usati fino a un massimo ammesso di 1 mg. Alla base di questa modifica vi sono ragioni commerciali-legislative ma anche di opportunità terapeutica: si è visto che riducendo i dosaggi nell’uomo si ottengono più o meno gli stessi effetti. La melatonina in condizioni normali è sintetizzata principalmente (ma non solo) dall’epifisi, una ghiandola posta alla base del cervello dei vertebrati. Svolge diversi compiti fisiologici, ma il principale consiste nella regolazione del ciclo sonno-veglia, in funzione dell’alternanza naturale di giorno e notte. Per fare questo l’epifisi produce la melatonina all’inizio delle ore notturne, fino a raggiungere un picco nel cuore della notte e calandone poi la biosintesi con l’avvicinarsi del mattino. Se i ritmi circadiani sono ben regolati vengono sintetizzati poco più di 250 nanogrammi di melatonina, determinando nel sangue una concentrazione massima di circa 70-80 picogrammi/ml durante le ore di sonno notturno, per poi calare sotto ai 10 picogrammi/ml durante le ore diurne. Sono quantità ridottissime (un picogrammo è un miliardesimo di milligrammo), ma sufficienti allo scopo e fortemente legate all’età: nei giovani la concentrazione massima può arrivare a superare abbondantemente i 100 pg/ml mentre nelle persone anziane la sintesi cala progressivamente. I nonni che lamentano le belle dormite di gioventù rientrano esattamente in questo quadro. Nelle persone con ritmi circadiani sregolati, in particolare per eccesso di esposizione alla luce o per cambio di fuso orario, la biosintesi di melatonina va in tilt e da diversi decenni questa molecola viene somministrata in compresse per mitigare gli effetti del jet-lag o per favorire il sonno in soggetti con ritmi alterati da cause lavorative o fisiologiche. Il suo uso è perfettamente definito dal concetto di “integrazione alimentare”: non si aggiunge niente di nuovo all’organismo, ma si integra qualcosa che non viene prodotto a sufficienza. In altre parole, assumendo regolarmente per via orale 1 mg di melatonina prima del sonno si punta a ripristinare nel sangue quel picco di concentrazione notturna di 50-70 picogrammi/ml che si produce in condizioni di equilibrio fisiologico.

Quanta melatonina contengono le piante? La scoperta della presenza di melatonina nelle piante e la recente la riduzione dei dosaggi degli integratori ha portato a una domanda più che lecita: sarebbe possibile sostituire le compresse di melatonina purificata con frutta e verdura “ricche” nella stessa sostanza prima di coricarsi, per riequilibrare il ritmo sonno/veglia? Per capire se questa ipotesi è sensata un primo punto di partenza imprescindibile è dato dai numeri e dalla loro lettura, ovvero dal significato del termine “ricca”. Ho quindi recuperato dalla bibliografia disponibile le concentrazioni di melatonina presenti nei vegetali più comuni, suddividendoli per categorie: frutta, verdura, semi e frutta secca, bevande, piante medicinali, alimenti di altre origine. Partendo dal peso secco per erbe, spezie e semi e dal peso fresco per frutta e verdura, ho convertito le concentrazioni nei kg che dovremmo ingerire per assumere il fatidico dosaggio di 1 mg. E’ un’operazione brutale, che non considera alcune variabili in gioco e su cui tornerò in seguito, ma rende l’idea degli ordini di grandezza.

Melatonina

La prima evidenza è che nei vegetali c’è pochissima melatonina, nell’ordine dei nanogrammi o dei picogrammi, ovvero rispettivamente un milionesimo e un miliardesimo di grammo e non possiamo dire che frutta e verdura sono “ricche” in melatonina. Questo è ancora più evidente se si osservano le quantità necessarie a introdurre il famigerato milligrammo, quasi sempre improponibili: l’opzione più praticabile prevederebbe di mangiare di 8 kg di ciliegie o 12 di lupini, oppure di bere 45 litri di un succo leggermente fermentato di arancia e in molti casi servirebbero quantità di gran lunga superiori. Esistono alcune piante medicinali che presentano concentrazioni maggiori di melatonina: la quantità da assumere per alcune varietà di iperico (Hypericum perforatum) o per una liquirizia cinese (Glycyrrhiza uralensis) sarebbe rispettivamente di “soli” 40 e 30 g. Poco proponibile, per effetti collaterali più che comprensibili, l’ingestione di 100g di caffè macinato o di 900g di pepe nero, che pur sono tra le piante più “ricche” in melatonina. In termini di quantità presenti la risposta alla domanda di partenza è “no”.

Che studiare le piante e i loro effetti sull’uomo sia complicato lo spiegano ulteriormente alcune osservazioni sulla variabilità dei dati. Per ogni frutto, seme o verdura, i valori con cui ho costruito i grafici sono quelli puntuali relativi alla raccolta in un certo momento dell’anno, in un dato luogo e conseguenza di un particolare clima. Come per tutti i principi attivi vegetali anche per la melatonina questo causa grandi fluttuazioni, a cui si aggiungono quelle legate alla parte di pianta effettivamente usata, alle trasformazioni alimentari e al modo con cui il nostro organismo la digerisce. Alcuni di questi fattori rappresentano una leva vantaggiosa quando vogliamo presentare la diversità dei prodotti della terra come un pregio (vedi alla voce “annate vinicole” o “unicità del territorio”) ma diventano un limite quando ci interessano aspetti legati alla salute e alla replicabilità delle esperienze.

Dalla pianta al piatto, cosa cambia. In molte piante le funzioni della melatonina includono la promozione della crescita radicale, la germinazione, la resistenza a stress (termici, idrici, esposizione a raggi UV). Ma soprattutto, con una originale sintonia evolutiva con i vertebrati, la melatonina nelle piante sembra regolare i ritmi circadiani, quantomeno nelle specie che presentano un fotoperiodo marcato. Difatti, anche nei vegetali si ha spesso un accumulo notturno, con un picco dopo 6 ore di buio e un calo netto durante l’esposizione alla luce diurna. In molti casi durante le fasi luminose essa scompare dalle parti verdi ed è invece più abbondante nelle parti destinate alla vita sotterranea o nel buio, come semi e radici. Anche la qualità della luce influisce sulla presenza di melatonina: la quantità prodotta è tra le tre e le venti volte inferiore in piante cresciute con illuminazione artificiale rispetto a quelle coltivate in pieno sole. Ancora, durante le fasi di germinazione dei semi e di maturazione dei frutti il contenuto può crescere tra le 3 e le 10 volte e si sono osservate forti variazioni nel contenuto di melatonina in funzione dell’annata di coltivazione. Ad esempio, una stessa varietà di fragola coltivata nel medesimo campo ha prodotto in un’annata 12 ng/g e nella successiva 3 ng/g di melatonina. Per contro varietà diverse di una stessa specie, coltivate alle medesime condizioni, hanno dato risposte altrettanto mutevoli: tra i pomodori, al variare della cultivar si passa da 4 a 114 ng/g. Un ulteriore limite è dato alla localizzazione differenziata della melatonina nei tessuti vegetali. Ad esempio, un pomodoro maturo può contenere mediamente circa 10 ng/g melatonina, ma questa è distribuita in maniera non uniforme all’interno del frutto: circa 70 ng/g nei semi, circa 4 ng/g nella parte carnosa (il mesocarpo) e circa 3 ng/g nella buccia (l’epicarpo). Se non sono masticati, i semi però non vengono digeriti dall’organismo umano e sono eliminati integri con le feci: la melatonina che contengono non è dunque assimilata durante la digestione. In altre parole, il dato grezzo sui pomodori è fuorviante: anche mangiando (in via del tutto ipotetica!) 100 kg di pomodori maturi il milligrammo teorico di melatonina che essi contengono non sarà mai assimilato dal nostro organismo, dato che la maggior parte è contenuta nei semi, non digeriti. Lo stesso vale per molti altri frutti ed è il motivo per cui gli studi più avanzati condotti sull’uomo, citati di seguito, impiegano solo spremute e succhi a base di frutta. Queste informazioni sono schematizzate in una seconda infografica che sintetizza le conseguenze del passaggio da “pomodoro” come categoria semplificata dello spirito a Lycopersicon esculentum (che sarebbe sempre il pomodoro) come specie vegetale reale.

Pomodoro

Uve e vini contengono anch’essi melatonina e sono parimenti emblematici della variabilità nel prodotto consumato, per cui li ho schematizzati in una terza infografica. La melatonina è instabile alla luce e il suo contenuto cala drasticamente sia durante la maturazione dei frutti che durante la conservazione degli alimenti. Inoltre, la produzione varia in modo consistente a seconda dell’orario di raccolta dei frutti e addirittura della posizione dei grappoli: nel caso del cv Malbec la melatonina è prossima a zero negli acini raccolti di giorno ed esposti al sole, ma pari a circa 15 ng/g negli acini raccolti in orari diurni da grappoli ombreggiati e pari a 175 ng/g negli acini colti alla fine delle ore notturne. Come nel caso del pomodoro, la sua distribuzione è diversificata in funzione dei tessuti con conseguenze sia nell’assimilazione quando si consumano i frutti, sia nella presenza nel vino al variare della tecnica di vinificazione. Le bevande alcoliche (vino, succhi leggermente fermentati di arancia e melograno) presentano poi un’ulteriore variabile in gioco dovuta al contributo soprattutto dei lieviti usati nella fermentazione e discreti produttori di melatonina. Questo spiega anche l’ampia diversità di contenuti osservabili in diversi vini, figlia non solo degli uvaggi di partenza ma anche dei ceppi di lievito utilizzati, che possono contribuire diversamente al tenore di melatonina finale. Il risultato complessivo è che il contenuto di melatonina fluttua in maniera elevatissima e non è possibile stimare a priori, in modo anche approssimativo, quanta ne viene assunta realmente con la dieta.

Vino

Puro e nell’alimento, cosa cambia? Un’altra domanda lecita è la seguente: ma se l’epifisi produce melatonina per circa 250 nanogrammi, perché assumere una compressa da 1 mg (ovvero 1 milione di nanogrammi) per ottenere lo stesso effetto? A contare veramente non è tanto la quantità ingerita bensì quella effettivamente assorbita e circolante nell’organismo. Non tutta la melatonina ingerita viene infatti assorbita dall’intestino o dalle mucose della bocca, buona parte viene eliminata: si stima che, assumendo la sostanza pura e non all’interno di un cibo, mediamente solo il 15% venga effettivamente mandato in circolo. In più, l’assunzione di una compressa provoca l’assorbimento immediato e simultaneo di un grande quantitativo di melatonina e non un suo rilascio progressivo come avviene per quella prodotta dall’epifisi, per cui il dosaggio deve essere sempre sovradimensionato se vogliamo replicare l’aumento di melatonina circolante del picco fisiologico. Al contrario, i tempi di assorbimento della melatonina da una matrice alimentare potrebbero essere più lunghi e, sebbene nessuno lo abbia monitorato con precisione, il rilascio rallentato potrebbe aumentare la finestra di disponibilità. Questo fatto, forse intuitivo, viene spesso tralasciato dagli stessi ricercatori. Nei lavori che ho consultato non mancano infatti frasi fuorvianti come “la quantità di melatonina circolante nel sangue umano nelle ore diurne equivale al contenuto di una ciliegia” o “in alcuni semi la concentrazione di melatonina è di gran lunga superiore a quella circolante nel plasma umano”, perché non tengono conto dell’effettivo assorbimento. Soprattutto, riferendosi solo alla concentrazione lasciano intuire che bastino una ciliegia o qualche seme per essere a posto, mentre per raggiungere la stessa quantità nel corpo umano dovremmo mangiare una quantità di ciliegie molto superiore al nostro peso corporeo! Tuttavia, nonostante le quantità ingerite siano di gran lunga inferiori, anche mangiare frutta e verdura permette di ottenere risultati sensibili sulla melatonina effettivamente circolante nell’organismo umano. Ad esempio, nelle pur poche prove fatte sull’uomo, 100 ml di vino, 330 ml di birra o 30 ml di un succo concentrato (e brevettato) di ciliegia aumentano rispettivamente del 20%, 30% e 35% la concentrazione plasmatica di melatonina dopo un’ora dal loro consumo. L’aumento richiesto per raggiungere il picco fisiologico notturno in persone sane sarebbe però del 600-700%, per cui le quantità -ragionando un po’ a spanne- andrebbero comunque moltiplicate almeno per 20, diventando quindi dell’ordine dei litri. Queste valutazioni sono inoltre ancora lontane dall’essere affidabili e traducibili in una prassi nutrizionale consigliabile, come testimoniato dalla grande variabilità delle risposte. Ad esempio, in altri studi con 330 ml di un succo di arancia fermentato si sarebbe ottenuto un incremento del 375% e la somministrazione di spremuta di arancia (da 1 kg di frutti), frullato di ananas (1kg) e 400g di banane avrebbe indotto un aumento della melatonina rispettivamente del 50%, 180% e del 266%. Curiosamente, la banana ha prodotto un effetto molto più marcato degli altri frutti nonostante fosse quello consumato in minor quantità e di gran lunga il più povero di melatonina (solo 9 pg/g contro i 300 dell’ananas). In alcuni di questi studi l’assunzione dei succhi o degli sciroppi è stata effettivamente collegata ad un miglioramento della qualità del sonno rispetto ad un placebo ma purtroppo nessuno ha previsto un controllo con un integratore a base di melatonina, rendendo difficile il confronto. Anche in conseguenza del comportamento della banana, tuttavia, quello che non è chiaro è se gli effetti riscontrati sono dovuti all’aumento diretto di melatonina o a possibili effetti ignoti sulla biosintesi fisiologica di melatonina. Ovvero, non è detto che questi frutti portino con se la melatonina (sulla carta non ne contengono a sufficienza), ma potrebbero incrementare la produzione da parte dell’organismo in qualche modo non precisato.

Cosa portare a casa. In sintesi, la melatonina è effettivamente presente in molte piante alimentari, ma in quantitativi molto bassi e non tali da permettere l’assunzione di 1 mg, quantitativo attualmente consigliato negli integratori alimentari. Sappiamo che  assumendo frutta e verdura la quantità di melatonina circolante effettivamente aumenta (si è osservato che i vegetariani possono vantare livelli superiori del 20% rispetto al resto della popolazione), senza mai raggiungere le concentrazioni tipiche delle persone sane con un ritmo circadiano equilibrato e non è ancora provato che gli effetti siano comparabili a quelli conseguibili con 1 mg di melatonina pura. Esiste qualche evidenza preliminare secondo la quale assumere alcuni succhi di frutta prima di dormire, pur con bassissimi livelli di melatonina assunti, potrebbe migliorare leggermente la qualità del sonno. Infine, come per ogni principio attivo vegetale, a causa nella variabilità delle fonti e degli effetti della lavorazione, non possiamo sapere a priori quanta melatonina è effettivamente contenuta nei cibi che mangiamo e quindi la possibilità di replicare a casa gli esiti di questi studi è particolarmente aleatoria. Se l’obiettivo è il ripristino dei ritmi circadiani, l’assunzione di melatonina pura rappresenta per ora la scelta con più garanzie in termini di efficacia. Ed è sempre bene ricordare che studiare le piante e i loro effetti è una cosa complicata.

Per chi volesse, qui la bibliografia. Le immagini delle infografiche vengono da Freepik.

La scivolosa verità sulla doppia vita della gomma Guar

Non sempre è andata bene, coi clienti. Anche se sono passati diversi anni, c’è un cliente che ricordo bene. Alla perfezione me lo ricordo, ci mancherebbe altro. Era arrivato in ufficio una mattina in cui non avevo appuntamenti, mentre ammazzavo il tempo riordinando lo schedario. Ben vestito e lindo, si intrufolò insinuando come prima cosa la testa di capelli unti nella porta socchiusa, indicando il logo dell’Agenzia con la mano sinistra e dicendo che aveva bisogno di me. Voce artatamente incerta ma eloquio fluente, buona recitazione. Odorava di piazzista di lungo corso -questo lo avevo capito- ma era stata una settimana fiacca: nessuno aveva richiesto i miei servigi, nessuno aveva bussato proponendo una consulenza sugli impieghi di vecchie piante o facendomi annusare un centone in cambio di idee precotte tra quelle già messe a punto dall’evoluzione. Per cui, simpatico o meno, starlo ad ascoltare era il minimo sindacale per dare senso a sette giorni di inedia lavorativa.

Iniziò con un certo imbarazzo, quasi farfugliando. Avevo capito che era coinvolto in qualcosa di losco, poco chiaro, ambiguo e sfuggente, il linguaggio del suo corpo lo evidenziava in grassetto, di certo non con le letterine a corpo tre che abitano gli oscuri abissi marini fondo ai contratti da firmare. “Sa, il nostro è un grosso business, i guadagni sono assicurati. E’ un mestiere che rende, tutti chiedono quel che offriamo e visti i trend dei materiali che trattiamo si prevede un grosso boom del settore, soprattutto nelle zone del Nord America e nelle aree rocciose di Asia ed Europa Orientale. Ma a livello di immagine si esce con le ossa rotte. Capisce?” Certo che capivo. E quindi? “Vede, operiamo nel campo…” si contorceva sulla sedia, quasi piegandosi verso di me a sussurrare “… nel campo delle… chiamiamole… “perforazioni”. Ma non quelle convenzionali. E’ un lavoro sporco, criticato dai moralisti, capisce?” Certo che capivo. E quindi? “Perforazioni in luoghi oscuri, marginali. Un retrobottega in cui gli operatori convenzionali di solito non si infilano, perché il rapporto impegno-beneficio è, come dire, ostico per chi ricorre al soliti sistemi. Capisce?” Certo che capivo. Capivo e l’aspettavo al varco. Ormai proteso sul piano della scrivania, parlava con un filo di voce, gettando lo sguardo verso la porta, quasi a fugare il rischio di un’ombra scomoda oltre il vetro smerigliato dal logo Erba Volant. “Vede, le nostre perforazioni sono eventi abbastanza violenti e drastici. Attriti, resistenze, necessità di mantenere aperti i varchi una volta penetrati negli strati più restii. Ci serve un lubrificante. Ma non uno qualunque: ci serve denso, con alte doti di viscosità. Perfettamente idrosolubile, che non lasci tracce. Efficace nell’aumentare le pressione idrostatica non solo nella direzione della trivella, ma anche lateralmente, per diffusione, aiutando a mantenere divaricati i varchi aperti con la forza. Lo vorremmo economico e già disponibile in grandi quantità, se non chiedo troppo. E poi deve avere anche un’altra caratteristica: deve essere assolutamente ecologico e biodegradabile, perché una volta usato non lo si va certo a recuperare per lo smaltimento. Magari legato alle economie dei paesi poveri. Sa, noi già abbiamo una certa nomea da bonificare e in alcune nazioni queste nostre perforazioni sono proibite, considerate come atti impuri e contronatura. Non ci possiamo proprio sputtanare completamente. Capisce, no?”

Certo che capivo. Ero lì apposta, per capire. Tirai fuori il classificatore dei viscosizzanti e dei modulatori reologici di origine vegetale e lo sfogliai con finta indolenza. Il volume della reologia, la branca della fisica che studia la capacità di scorrimento delle sostanze, l’avevo consultato spesso e per gli usi più disparati: mi aveva salvato coi gelatai che volevano un sorbetto dotato della giusta consistenza, con le industrie farmaceutiche che desideravano gel biodegradabili da spalmare sui culetti dei neonati, con i fornai che volevano impasti abbastanza viscosi da stare in piedi anche senza glutine o quasi. Mi aveva tolto dai guai persino con un’azienda di stampanti a getto d’inchiostro che desiderava una migliore distribuzione del colore e con un produttore di yogurt che voleva addensare il suo prodotto per ottenere particolare effetto vellutato, tutte cose che si riescono a fare sfruttando le proprietà dei polisaccaridi messi a punto dalle piante per i loro bisogni ecologici e fisiologici. Approfittando di una pausa del mio interlocutore iniziai quindi a sciorinare il mio sapere, come al solito prendendola larga. Le piante producono una miriade di polisaccaridi dalle infinite funzioni, polimeri formati da mattoni zuccherini, che oltre a fungere da riserva energetica come nel caso dell’amido, assolvono ruoli fisico-meccanici con performance di prim’ordine. Ad esempio, possono aumentare enormemente il loro volume una volta umettati con acqua e la loro variabilità assicura caratteristiche chimico-fisiche variabili anche tra specie e specie.  Con uno zic del polisaccaride giusto e due gocce d’acqua viene fuori un sacco di gel viscoso e lubrìco. Per capire bene il sistema che le propongo di usare -dissi chiudendo la porta alle sue spalle per non farlo scappare- le devo però spiegare come le piante hanno risolto il problema della radicazione in suoli compatti e duri, come quelli argillosi dei terreni aridi. Fino a che i semi cadono in terreno soffice e magari lavorato dall’uomo il problema non si pone, ma in natura le cose stanno diversamente. Spiazzare la concorrenza, andare là dove altri non osano, lo sa meglio di me, permette di conquistare nuovi mercati, che in questo caso sono quelli dei terreni duri da penetrare. Insomma, credo che lei lo sappia meglio di me. Per penetrare in un terreno duro e compatto come ad esempio un’argilla disidratata, la radichetta di una pianta ha bisogno di un sistema che minimizzi l’attrito combinato a uno che agisca da leva. Un’altra capacità fondamentale è quella di trattenere l’acqua necessaria alle funzioni vitali e alla germinazione, catturando l’umidità della rugiada, strappandola dall’argilla e persino assorbendola dall’aria, se necessario. Nel penetrare il terreno le radichette lavorano quindi su più fronti, molti dei quali modulati da un’unica classe di sostanze, quella di cui parleremo per i vostri bisogni.

Innanzitutto, la crescita della radice avviene dalla punta, dall’apice che si allunga esplorando il suolo in cerca di umidità. Le cellule che formano questa punta sono molto delicate e per facilitare l’assorbimento di acqua hanno pareti sottilissime coperte da uno strato di materiale lubrificante detto mucigel, disposto a formare una specie di cuffia attorno all’apice radicale, che deve essere protetto per non essere leso durante la penetrazione nel terreno. Inoltre, queste cellule sono velocemente rimpiazzate da altre e la radice progressivamente si accresce in diametro sia perché le cellule aumentano di numero sia perché le mucillagini che contengono aumentano di volume mano a mano che assorbono acqua. In questo modo, una volta infilatasi nella crepa di una zolla anche dura, la radice la spacca facendosi strada. Avrà ben presente le piante spaccasassi che riescono a sgretolare asfalti e cemento, ecco, lavorano così. Le cellule al di sopra della cuffia e lungo le prime fiancate della radice hanno una forma allungata, come piccoli nastrini e soprattutto hanno pareti ricche di polisaccaridi mucillaginosi come quelli cui ho accennato prima. A contatto con il terreno, per effetto dell’abrasione data dalla radice in crescita, si disintegrano e assorbono umidità, formando il mucigel, che svolge azione lubrificante facilitando la penetrazione della radice nel suolo. Certo, non si può ipotizzare l’uso dell’apice delle radichette per i vostri scopi, le quantità sono insufficienti, ma si può recuperare qualche organo vegetale che contenga sostanze simili, dotate delle stesse proprietà e disponibile in quantità industriali.  Per sua e nostra fortuna, mucillagini ad alta viscosità con caratteristiche simili si accumulano anche in radici adulte e per quanto ci riguarda soprattutto in alcuni semi, dove svolgono sia questa funzione che quella di riserva per la nuova piantina.

Le sostanze utili a risolvere il problema del trivellatore si possono ricavare quasi tutte da semi o da piante adattate a climi aridi e sono diverse le molecole papabili, perché esistono molti diversi zuccheri di partenza con quasi infinite combinazioni. Simili  a quelle del mucigel, ma con alcune differenze. Restando nella necessità specifica di migliorare le performance studiate dalla reologia, queste sostanze devono le loro doti alla capacità di generare strutture solide assai resistenti, grazie a un fitto impacchettamento delle loro catene polimeriche, che agevola la combinazione con le molecole d’acqua, aumenta la coesione interna al gel assicurando infine una viscosità altrimenti quasi impossibile da ottenere in un sistema acquoso. Spesso poi agiscono contemporaneamente da chelanti, emulsionanti,  flocculanti, rigonfianti, sospendenti, stabilizzanti e filmanti ma soprattutto, pur restando fluidi o semi fluidi le loro versioni idratate offrono un’eccellente resistenza allo scorrimento. Inoltre, derivando da fonti rinnovabili sono ben accetti, hanno un costo irrisorio e sono biodegradabili e atossici, con buona pace anche dai consumatori più pignoli. “Agar, carragenani, gellani, xantani, alginati, pectine e mucopolisaccaridi, basta avere ben chiare le specifiche tecniche da ottenere per il viscosizzante desiderato e la pianta che produce il polisaccaride giusto si trova”, dicevo al tipo mentre ripassavo le linguette del classificatore in cerca della carpetta giusta. “E poi sono inerti, non interagiscono coi supporti, non temono le condizioni più roventi e non danneggiano eventuali utensili usati nella divaricazione…” conclusi ammiccando. Dato che avevo capito, conveniva farglielo sapere.

Ma l’aspetto fondamentale, che deduco essere quello di maggiore interesse per le vostre “perforazioni”, dissi virgolettando con le mani nello spazio tra me e lui, è che alcuni polisaccaridi vegetali sono dei veri e propri gioiellini per gli appassionati di scorrimento, in quanto possono aumentare la viscosità delle emulsioni anche in condizioni ambientali estreme. I galattomannani ad esempio sono formati da unità di mannosio e galattosio uniti con un legame glicosidico β-D-(1-4) e nelle piante si trovano in forma di catena lineare con brevi rami laterali dati da legami 1-6 di galattosio e dotati di peso molecolare superiore a 250000 dalton. Riescono a formare, per semplice contatto con acqua, strutture tridimensionali stabili, coerenti, con doti meccaniche intermedie tra quelle dei solidi e dei liquidi. “Le faccio vedere come funziona”, dissi. Questa polverina è un galattomannano come quello della gomma Guar: un po’ di mannosio e un po’ di galattosio uniti a formare un polimero. Si tengono per mano, come gli omini di carta ritagliata, solo che di mani ne hanno tre e ogni tanto usano anche questa terza mano, disponendosi nelle tre dimensioni. Alla fine salta fuori un bel molecolone formato da 1000-1500 omini, che cattura acqua appena l’annusa grazie ad una serie di efficienti ponti idrogeno che vincolano la molecola come fili imbastiti. Non tenacissimi, ma efficaci a bloccarla nella sua struttura tridimensionale un po’ come i mille cavi dei lillipuziani con Gulliver, facendo assumere al prodotto umettato tutte le doti di scorrevolezza e viscosità che si desiderano. In particolare, i galattomannani come questo formano un mezzo continuo gelificato in cui le catene polimeriche sono disposte a formare un reticolo tridimensionale esteso per tutto il sistema in cui sono iniettati, spalmati, applicati. I legami che si formano tra le unità zuccherine sono abbastanza forti da impedire all’acqua di solubilizzare il reticolo e quindi tutta la struttura può soltanto essere rigonfiata dall’acqua stessa, trasformando un solido (il polisaccaride) e il liquido (l’acqua) in una cosa diversa, ovvero un gel, un network di polimeri stabile nel tempo difficile da comprimere ma facile da iniettare e plasmare grazie alla sua viscosità e scorrevolezza. Fino a che questo avviene sulla superficie di un seme, come quello di cui le parlerò a breve, il risultato è una marcata igroscopia, un forte assorbimento di acqua che rende gelatinose ed espanse le parti esterne dei cotiledoni, ma quando sono coinvolti anche nell’azione della radichetta che di genera dal seme germogliato, i compiti di queste molecole aumentano. Se per caso i galattomannani gelificati sono infilati a pressione in un varco, contribuiscono a tenerlo aperto garantendo lo spostamento di materiali attraverso di esso, minimizzando gli attriti.

“Per una radichetta che si infila in un terreno arido, secco, duro e roccioso queste proprietà possono essere assai utili per scopi simili ai vostri”, chiosai “dato che è anche grazie a simili polisaccaridi iperviscosi presenti nel mucigel e al loro enorme rigonfiamento igroscopico che alcune specie vegetali penetrano nella fessure di suoli più riottosi e divaricano le zolle argillose lubrificando al tempo stesso il passaggio delle loro delicate radichette”. Misi malignamente un’ottava extra su verbi dell’ultima frase. Mi rispose con una competenza tecnica che non mi aspettavo, ma a cui non feci troppo caso preso com’ero dalla possibilità di un affare, anche minimo: “Lei sa bene che per massimizzare la pressione idrostatica alle condizioni che le descrivo la variabile decisiva è la viscosità. E la viscosità dipende da vari fattori. La pressione idrostatica non dipende dalla forma del recipiente né dalla quantità di liquido presente”, recitò scolastico”. Venne fuori che conosceva la legge di Stevin, come sapeva che la sostanza in questione doveva avere doti tissotropiche elevate restando sempre liquida, senza mai solidificare veramente. Gli serviva insomma un materiale che fosse inizialmente liquido in soluzione acquosa ma in grado di addensare rapidamente e mantenere l’elevata densità nel tempo. Qualcosa non tornava con l’idea che mi ero fatto all’inizio sul concetto di trivellazione in luoghi oscuri, ma non mi importava. Il cliente ha sempre ragione e io penso sempre male.

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Capii che la spiegazione stava debordando e che al mio interlocutore interessava molto la soluzione e poco il perché. Così, brandendo la carpetta giusta lo rassicurai sul fatto che costi, disponibilità e zona d’origine non erano un problema e che avevo per lui il polimero giusto, solubile sia in acqua fredda che in acqua calda e capace di tollerare molto bene anche eventuali scostamenti del pH dalla neutralità: la gomma Guar ricavabile dai semi di Cyamopsis tetragonoloba, una leguminosa erbacea annuale vagamente simile alla soia e assai resistente alla siccità. Si trattava di una materia prima già disponibile grazie ad ampie coltivazioni in India, dove i semi vengono tostati, privati della cuticola esterna liberando l’endosperma e i due cotiledoni, che sono poi poi polverizzati. Nel suo habitat la pianta riesce a germinare catturando acqua persino dall’umidità atmosferica e rispetto a tutti quelli messi a punto dal laboratorio evolutivo i suoi galattomannani sono i migliori sulla piazza in termini di viscosità e rapporto quantità/prezzo. Per la sostenibilità ambientale nessun problema, né in entrata e neppure in uscita: in quanto Leguminosa la pianta aiuta a fissare l’azoto nei terreni spompati da altre colture e in quanto additivo alimentare registrato (E412) se ne possono ingurgitare cucchiaiate senza grossi problemi. Al massimo, un po’ di mal di pancia per l’azione lassativa meccanica e fermentazioni intestinali annesse. Anzi, ci avevo pure alzato un paio di tredicesime con un tizio che voleva fare una bibita dietetica buona per la salute, per abbassare gli zuccheri e il colesterolo all’epoca del boom degli alimenti funzionali, per gli sciagurati dell’alimentazione tecnologica. Al mio potenziale cliente bastò umettare qualche grammo di farina che avevo allegato alla cartella della gomma Guar, saggiare tra indice e pollice la scorrevolezza del gel che si era subito formato e annuire soddisfatto: avrebbe fatto qualche prova e si sarebbe fatto vivo per approfondire. La stretta di mano untuosa sui saluti era esattamente quella che mi aspettavo in quel momento.

In realtà non avevo capito un bel niente. Non si fece più vivo e l’amara verità mi colpì alle spalle solo alcuni anni dopo, quando studiando un pane integrale ipocalorico per una grossa azienda alimentare l’ufficio acquisti mi bocciò il prototipo a base di gomma guar estratta da Cyamopsis tetragonoloba, perché la materia prima costava troppo. Andai a cercare un grafico con l’andamento dei prezzi della gomma guar, scoprendo l’arcano: per cercare di capire tutto non avevo capito niente. I viscosizzanti a basso impatto ambientale e filiera green, le trivellazioni non convenzionali da lubrificare, le fessure da tenere divaricate in profondità e via discorrendo non erano da riferire a qualche sordida pratica da pervertiti. L’ambiguo esperto di perforazioni voleva un viscosizzante da usare nel fracking, il sistema di fratturazione idraulica usato per estrarre microscopiche sacche di gas metano dalle rocce, per spremere le risorse del suolo e mandare avanti fuori tempo massimo l’industria del combustibile fossile. La gomma guar grazie alla sua viscosità sufficientemente elevata da penetrare nelle rocce, amplificarne la frattura (come le zolle di argilla spaccate dalle radichette ricche di galattomannani!) gli serviva per facilitare il pompaggio di acqua e agenti solidi come la sabbia, usata per tenere aperte a grandi profondità le microfratture fino a che non è stato aspirato in superficie tutto il metano possibile. Il fracking prevede infatti l’uso di due tipi di fluidi, uno che spacca la roccia in profondità per pressione e uno che serve a non far richiudere le crepe, agevolando l’uscita del gas liberato. Il guar, mescolato ad acqua e sabbia, serve proprio a questo, aumentando la viscosità del fluido in maniera tale da permettere alla sabbia di piazzarsi tra le microscopiche crepe permettendo però permettendo ad essa di muoversi vincendo l’attrito quando il gas è pompato verso la superficie.

Gel-Fracking-Treatment
Per colpa della mia dritta, delle meravigliose e progressive sorti dell’evoluzione e per merito del mio furbo interlocutore, le gomma guar estratta dai semi di Cyamopsis tetragonoloba era diventata un ingrediente chiave nei fluidi di fratturazione. Acqua, sabbia e additivi idrosolubili viscosi e poco inquinanti per aumentare la pressione laterale ad alte profondità geologiche, quello gli serviva e quello gli avevo servito su un piatto d’argento.

guargum Una volta iniziato l’uso e appena partiti gli ordini in massa dei frackers i prezzi della materia prima erano schizzati alle stelle, crescendo del 1000% nel solo 2012 fino ad arrivare a oltre 1500 dollari la tonnellata. Nel 2013 la superficie coltivata a Cyanopsis tetragonoloba in India era cresciuta del 20% e in tutte le zone a clima arido c’era qualche agricoltore che aveva iniziato a pianificare coltivazioni di quella leguminosa dal nome impronunciabile, prima conosciuta solo ai tecnici e ai maniaci delle etichette cosmetiche e degli additivi alimentari e ora importata quasi tutta verso gli Stati Uniti. Il prezzo era poi crollato per le solite dinamiche legate all’ingordigia economico-finanziaria dal guadagno facile e il mio pane integrale innovativo aveva ancora qualche chance, ma nel frattempo con il mio suggerimento qualcuno ci aveva fatto dei gran soldi. E io non avevo capito proprio un bel niente. Era evidente che dovevo farmi più furbo.

La natura ce l’ha già: l’ammaraggio dell’Apollo 11

Fascette[Episodi precedenti – Chiedi ai Conquistadores]

Sta scritto che il Re Salomone parlava con i quadrupedi, con gli uccelli, con i pesci e con i vermi. Io invece parlo con le piante, seppure non con tutte, come sembra facesse il vecchio re con gli animali, e ammetto la mia inferiorità su questo punto. Però parlo con alcuni vegetali che conosco bene, e senza bisogno di un anello magico. In questo anzi io mi sento superiore al vecchio re, che senza il suo anello non avrebbe compreso neppure il linguaggio del proprio cane. E non prevedo di buttare alle ortiche la mia dote come fece Salomone con la sua protesi magica, anche perché le piante non mi vengono certo a raccontare chi è nei pensieri delle novecentonovantanove mogli che non ho. Mi danno invece -le piante, non le mogli- una mano sul lavoro. Io le intervisto, le consulto, le interrogo e loro forniscono ispirazione per scovare soluzioni fuori dal coro ai problemi, veri o presunti, grandi e piccoli, del vivere quotidiano nell’antropocene. La mia azienda vende infatti idee a chi ne ha bisogno, siano esse industriali, commerciali o strategiche e il mio compito è quello di pescarle tra quelle casualmente messe a punto dall’evoluzione nel più imponente, inconsapevole e lungo processo di beta-testing disponibile su questa terra. Perché inconsapevole? Perché le piante non sanno cosa stanno facendo. Perché quando mi parlano squadernano soluzioni per come se le vedono addosso ora, guardandosi indietro e notando in retrospettiva cosa è cambiato rispetto ai loro antenati, senza un’idea di dove andranno i pronipoti, perché non esiste un piano, un progetto, una direzione predestinata che non sia quella di provare a caso, tutte assieme i mille modi per risolvere le necessità del momento. Un enorme crowdsourcing vegetale che si fa forte dell’infinito numero di possibilità. Perché le piante? Perché sono aliene agli animali, e grazie alla loro siderale diversità di esigenze l’oscuro scrutare dell’evoluzione ha privilegiato in milioni di anni forme, strategie, molecole, meccanismi a cui l’uomo con la sua sola immaginazione non potrebbe arrivare. O meglio, qualche volta ci arriva, ma solo dopo anni di lavoro, montagne di soldi, spreco di fallimenti e spremitura di meningi da parte di stuoli di ingegneri e scienziati. Anzi, come ripeto spesso a chi mi interroga sul senso della mia professione, l’immaginazione umana spesso si limita a copiare, più o meno inconsapevolmente, quel che la natura ha già fatto (e ottimizzato a puntino). Pensate a un processo fisico, a un sistema meccanico, a una strategia complessa: in natura il regno vegetale e la sua selezione l’hanno già affinato, e in genere funziona in modo efficace, senza inquinare, senza produrre conseguenze di rilievo. Di solito, poi, le piante lo ottengono col minimo della spesa. Certo, tradurre il suggerimento dell’evoluzione e passare dall’assist dell’ideazione alla pratica materiale può non essere automatico e non stiamo quasi mai parlando di pappe pronte e di frutti maturi da essere colti, ma di idee da plasmare per poter ridurre i costi di progettazione. Basi da remixare per i dj delle invenzioni, ma già orecchiabili e di successo.

Uno dei primi a scoprire il motto dell’agenzia (“la natura ce l’ha già”) fu un generale in pensione della NASA, con cui mi misi a discutere durante la pausa caffè a un congresso. Io ero lì nella speranza di agganciare qualche cliente, lui ai bei tempi era stato nel Programma Apollo e da ingegnere aerospaziale aveva supervisionato tutti i progetti del modulo di rientro degli astronauti nell’atmosfera terrestre. Brandendo un tramezzino al pollo mi raccontò col tipico entusiasmo yankee dell’enorme sforzo, delle ore passate a lavorare sui modelli matematici e meccanici, dei litri di caffè la notte, dei fallimenti prima di riuscire a risolvere un conundrum, come lo chiamava lui, apparentemente irrisolvibile: evitare che la navicella di rientro si rovesciasse dopo l’ammaraggio. Gli ingegneri avevano previsto che al rientro nell’atmosfera terrestre il modulo di comando dell’Apollo 11 potesse atterrare nell’Oceano Pacifico ammarando in due posizioni stabili: a testa in su o a testa in giù. Nel secondo caso sia le antenne radio per la localizzazione della navicella che il portellone per il recupero degli astronauti sarebbero finite sott’acqua, con prevedibili complicazioni e un maggiore rischio di affondamento. Dopo lungo penare in sala progettazione, ore di disegni cestinati e continue frustrazioni, lui ed i suoi colleghi optarono per tre borse gonfiabili e impermeabili installate sul tetto del modulo di comando. Sono quei palloncini gialli e tondi che sventolano in cima al modulo in tutte le foto dell’epoca: in caso dsc30640di ammaraggio nel verso sbagliato gli astronauti potevano raddrizzare la navicella se necessario, modificando il galleggiamento e facendo tornare in pochi secondi il modulo nella posizione desiderata. Bastava gonfiare i palloni con compressori posti all’interno. “L’epopea delle missioni lunari fu possibile anche grazie al costo e al lavoro di decine di uomini che faticarono per progettare un oggetto apparentemente banale”, concluse con malcelato orgoglio.

ResearchBlogging.org Il tramezzino gli si fermò in modo strano in bocca, al generale della NASA, quando gli dissi che in natura la soluzione di cui andava tanto orgoglioso era già stata messa a punto, circa 130 milioni di anni prima di lui e del suo team, da un banale albero di pino. Visto che aveva tempo, lo feci sedere per riaversi dal mancamento, gli feci versare un abbondante caffè e iniziai a spiegare.

I semi del pino e delle altre delle Gimnosperme sono nudi, nel senso che non si sviluppano nella chiusa protezione di un ovario e l’ovulo che li genera è esposto all’aria, appoggiato sulla punta di un germoglio o sulla superficie di una brattea legnosa (il cui insieme forma le pigne, che i botanici chiamano strobili). Come ogni ovulo che si rispetti, anche questo attende l’arrivo del gamete maschile per la fecondazione, ma mentre nelle Angiosperme questa può avvenire grazie al vento o con l’aiuto inconsapevole di vari animali, la maggior parte delle Gimnosperme sfrutta il solo meccanismo dell’impollinazione anemofila. In esse l’evoluzione ha affinato diversi sistemi per incrementarne il successo, alcuni dei quali possono fornire ispirazione per varie esigenze umane odierne alla voce “ingegneria aerospaziale”. Ad esempio, la struttura circostante l’ovulo può essere modificata per agevolare la raccolta del polline, dato che facilitare la cattura e l’atterraggio dei granelli portati dal vento aumenta di molto la probabilità di fecondazione. Così, in questa zona della “pigna” in alcune Pinacee e nelle Podocarpacee la selezione naturale ha sono progressivamente imposto efficaci adattamenti, che prevedono la secrezione di liquidi a base di acqua, con la produzione di piccole goccioline su cui il polline si deposita. A loro volta queste gocce sono disposte a riempire una specie di imbuto rivolto verso il basso, in fondo al quale sta l’ovulo. Le goccioline, sempre per aumentare la probabilità di catturare polline, restano esposte all’aria per circa due settimane pur essendo operative a pieno per una sola, trascorsa la quale vengono riassorbite portando il polline catturato in alto, lungo l’imbuto capovolto e verso l’ovulo per compiere la fecondazione, che di fatto si giova di un aiutino idrofilo. Durante questi giorni, però, i granelli non devono affondare ma restare in galleggiamento sul bordo della gocciolina. Questo per vari motivi, tra cui impedire che essi diano il via alla germinazione pollinica troppo presto, “pensando” di essere già arrivati. In più, se galleggiano perfettamente sulla curva della goccia difficilmente si appoggeranno alle pareti dell’imbuto durante la risalita e quindi arriveranno tutti assieme all’ovulo… e vinca il migliore. Cioè quello che galleggia meglio una volta ammarato in quell’Oceano Pacifico in minatura. Quindi: più la goccia resta esposta al vento e più polline si può depositare e più polline riesce ad aspettare galleggiando in rada e più navi possono giungere in porto al momento giusto. L’evoluzione come ha risolto il suo conundrum, così simile a quello della progettazione dell’Apollo 11? Affinando progressivamente lo stesso meccanismo. Se li si osserva al microscopio, questi minuscoli granelli mostrano due ampie sfere vuote che li fanno somigliare al topolino di Walt Disney, detti sacchi aeriferi. La loro funzione primaria è quella di consentire al granello di restare in stand-by a galla sul liquido per tutto il tempo necessario e anche oltre, durante le fasi di riassorbimento lungo l’imbuto. Nel farlo, i due palloncini impermeabili garantiscono inoltre che il granello resti sempre orientato già nella posizione che aumenta la probabilità di fecondare l’ovulo, quando il riassorbimento della goccia lo risucchierà verso di esso. Le fasi riproduttive precedenti la fecondazione avvengono infatti all’interno del granulo di polline secondo una geometria precisa, disponendo le cellule spermatiche e il nucleo del tubetto pollinico da un lato, quello opposto ai sacchi aeriferi. Questo è un vantaggio non da poco rispetto ad eventuali pollini non galleggianti, perché come minimo raddoppia la possibilità di fecondare l’ovulo prima dei concorrenti grazie all’orientamento prefedinito. Non a caso, l’esistenza delle strutture di galleggiamento assicura che le parti riproduttive stiano sempre dal lato immerso, ovvero rivolto verso l’ovulo, e che il galleggiamento non determini capovolgimenti, esattamente come agli ingegneri aerospaziali volevano ottenere per l’Apollo 11. Le figure parlano chiaro.

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Nel complesso il meccanismo è tutt’altro che poco evoluto o primitivo, aggettivi spesso incautamente e ingenerosamente associati a queste piante: la “pigna” si sviluppa in forma eretta, dilata le sue scaglie legnose e mette a contatto con l’aria i suoi ovuli in fondo a imbuti aperti verso il basso, nei quali viene secreto il liquido di cattura per circa una settimana. Sul bordo della scaglia vi sono inoltre minuscoli peli a formare una lanuggine, che come la più classica delle moquettes cattura altro polline, poi dilavato dalla rugiada o dall’acqua piovana e portato, rigorosamente per galleggiamento e rigorosamente mantenendo il verso giusto, verso l’imbuto retroflesso, aumendando ancora di più la schiera dei pretendenti all’ovulo femminile. Le Gimnosperme che non producono goccia nei presssi del proprio ovulo non hanno pollini galleggianti e l’unica specie che combina queste due funzionalità (Picea orientalis) è la proverbiale eccezione che conferma la regola: il suo imbuto è rivolto verso l’alto anziché verso il basso e i sacchi aeriferi del suo polline, pur presenti, sono invece permeabili e porosi e si sgonfiano non appena giunti sul posto, affondando dopo meno di 3 minuti portando direttamente il polline verso l’ovulo.

Per consolare il mio interlocutore, che vedeva in parte vanificata la sua creazione per l’ammaraggio dell’Apollo 11, gli rivelai che le doti idrodinamiche del polline di pino sono state spiegate con precisione solo pochi anni fa. Prima, si era convinti che quei palloncini pieni d’aria fungessero solo da ausilii aerodinamici ed aerostatici, per facilitare il galleggiamento del polline di pino nell’aria e non nell’acqua e favorire il trasporto nel vento di queste piccole mongolfiere (che, per inciso, possono viaggiare fino a 1300 km di distanza). Cosa che non è esclusa, ma che non rappresenta l’unica funzione. Certo, all’epoca delle prime esplorazioni lunari io dovevo ancora nascere, ma se all’epoca la NASA avesse avuto una consulenza presso l’Agenzia Erba Volant, il problema del galleggiamento del modulo di comando sarebbe stato risolto in un attimo. Se avessimo studiato meglio la biologia di base dei pini prima della fine del XX secolo ne avremmo tratto un insegnamento pratico molto utile”, concluse saggiamente il generale, deglutendo con decisione l’ultimo boccone di tramezzino al pollo.

Owens, J., Takaso, T., & Runions, C. (1998). Pollination in conifers Trends in Plant Science, 3 (12), 479-485 DOI: 10.1016/S1360-1385(98)01337-5

Runions CJ, Rensing KH, Takaso T, & Owens JN (1999). Pollination of Picea orientalis (Pinaceae): saccus morphology governs pollen. American journal of botany, 86 (2), 190-7 PMID: 21680358

Tomlinson, P. (1994). Functional Morphology of Saccate Pollen in Conifers with Special Reference to Podocarpaceae International Journal of Plant Sciences, 155 (6) DOI: 10.1086/297209

Cold case: kava kava, micotossine ed epatotossicità

ResearchBlogging.orgTra i vantaggi di una dieta variata, ma con elevati contenuti di libri gialli e detective-story televisive, c’è l’attenzione per i vuoti investigativi. Sceneggiatori e scrittori sanno bene che esistono due modi per tenere sulla corda il pubblico: coinvolgerlo nell’indagine rivelando il colpevole solo alla fine o svelarne l’identità da subito centrando poi la narrativa sulla caccia e sugli indizi. Lo studio delle due tipologie, una volta che lo schema dell’indagine entra in testa, fa saltare subito agli occhi eventuali lacune o asimmetrie, che come i sassolini di Pollicino portano alla soluzione e insegnano a non trascurare nessuna pista. I casi irrisolti, del resto, non appassionano solo per la scoperta del responsabile, ma anche per la ricerca degli errori degli investigatori. Nella storia che sto per raccontare non si svelano responsabili impuniti e non ci sono scoop di cronaca nera, ma si spiega quanto un’indagine che ha di mezzo piante e uomini possa essere complicata, suggerendo possibili sospetti da non sottovalutare sulle scene di crimini analoghi. I colpevoli dei cold case seguenti sono infatti ancora ignoti a piede libero e potrebbero colpire di nuovo. 

Il crimine e la scena del delitto. Negli ultimi lustri il mondo dell’erboristeria, della fitoterapia e degli integratori alimentari è stato colpito da alcuni importanti fatti di cronaca, che hanno messo sul banco degli imputati droghe vegetali di buon successo commerciale. Cimicifuga racemosa (ora chiamata Actaea racemosa dai botanici) è una pianta nordamericana i cui rizomi trovano uso come blando fitoestrogeno per trattare i sintomi della menopausa. Piper methysticum (kava-kava) viene invece dalla Polinesia e le sue radici vantano una riconosciuta azione nella modulazione dell’umore e nella cura degli stati ansiosi. Nel 1998 sono state segnalate in occidente alcune decine di intossicazioni epatiche legate al consumo di prodotti a base di kava-kava e a seguito di un decesso e di quattro trapianti di fegato, la pianta nel 2002 è stata ritirata dal mercato quasi ovunque. Varie aziende che avevano fondato il loro business su questa materia prima hanno subito drastici cali di reddito e sono state di fatto vittime indirette degli eventi. Nel 2006-2007 è avvenuto un fenomeno analogo, fortunatamente meno drammatico negli esiti, che ha interessato la cimicifuga. Dopo le prime segnalazioni ne sono arrivate altre (capita sempre così: quando il primo alza la mano poi tutti si sentono liberi di fare domande e raccontare la propria storia) e nel tempo sono state registrate ulteriori epatiti più o meno gravi per altri preparati, alcuni formati da singole piante (Pelargonoium sidoides, Chelidonium majus), altri da miscele (come alcuni prodotti Herbalife) altri ancora da ingredienti comuni come il té verde. Tutti i casi di tossicità epatica riguardanti farmaci (vegetali e di sintesi, non c’è differenza) sono peraltro raccolti e descritti nella banca dati LiverTox della National LIbrary of Medicine americana, in cui si spega anche la complessità dei sintomi e delle cause che possono nascondersi dietro la banale definizione di “danno epatico”. La gamma dei sintomi, la gravità dell’intossicazione e anche il lasso di tempo dopo cui questa si manifesta è infatti molto ampia e complica le indagini, dal momento che difficilmente tutto è sempre riconducibile ad una singola causa scatenante.

56367A scanso di equivoci, non si sta parlando di epidemie o di rischi elevati per i consumatori: i numeri delle segnalazioni avverse per la relazione droghe vegetali-danno epatico sono piccoli rispetto al numero di dosi consumate e di pazienti trattati e successivamente si è riscontrato che quasi il 50% dei casi riportati non era in alcun modo imputabile direttamente al prodotto ingerito dagli intossicati. Secondo molti ricercatori le epatiti causate da piante e farmaci costituiscono un fenomeno sovradiagnosticato, eppure un morto e vari trapianti tra i consumatori di kava reclamano attenzione e non vanno trascurati per impedire nuove vittime e attuare il possibile per ridurre rischi futuri ai consumatori. Pertanto, per ambedue le piante citate la giusta reazione iniziale delle autorità ha previsto il blocco preventivo alla vendita e l’avvio di indagini per capire cosa fosse successo. L’obiettivo, duplice, era limitare sul nascere il numero delle potenziali vittime e “arrestare” rapidamente l’eventuale responsabile. Come vedremo le indagini sono state lunghe, per certi versi infruttuose e viziate, a posteriori, da qualche negligenza.

Confronto all’americana, indizi, alibi, prove e scagionamenti. Fin qui la scena del delitto, quella subito circondata nei telefilm da nastri gialli e neri e sagome di gesso sull’asfalto, con dati noti a chi di queste cose si occupa per professione. Le indagini vennero condotte sui soliti sospetti studiando innanzitutto la tossicologia delle piante interessate. Prima però è stata scandagliata la vita privata delle vittime, spesso sfortunatamente in possesso di un quadro sanitario critico con più malattie pregresse e concomitanti, che potevano aver contribuito a scatenare la reazione. Questo ha portato al citato ridimensionamento dei casi (l’epatite fulminante era dovuta ad altre cause) e ad una critica dell’enfasi data al fenomeno, come già ben raccontato da altri. Nel caso della cimicifuga, ad esempio, l’ipotesi attualmente più probabile (ma non certa) è quella di una “comune” reazione idiosincratica di tipo autoimmune, analoga agli shock anafilattici talora causati in soggetti predisposti da vari cibi comuni come frutta a guscio, pesche, mele, peperoncino, crostacei. Un evento non prevenibile se non informando i soggetti che già sanno di soffrire del problema specifico.

Forse però, e non è affatto infrequente, gli imputati vegetali contenevano sostanze tossiche sintetizzate dalle piante stesse e qualche partita di materia prima ne conteneva al punto da scatenare riposte anomale in alcuni soggetti. Tutte le piante interessate, tuttavia, vantano una lunga e consolidata tradizione d’uso popolare e non erano stati registrati in precendenza eventi di questo tipo. Va detto che l’uso popolare delle piante non offre garanzie tossicogiche assolute, soprattutto è fragile per i danni cronici in cui una correlazione causa-effetto non è di immediato riscontro, ma per i fenomeni acuti con sintomi evidenti a breve termine è un informatore abbastanza attendibile. Inoltre, nei trial clinici svolti per dimostrare l’efficacia di kava-kava e dei kavalattoni che contiene, non si erano notati nei pazienti danni epatici di alcun tipo. L’assenza di segnalazioni precedenti per piante molto usate è quindi un indizio a favore dell’imputato. Diceva Agatha Christie che “un indizio è un indizio, due indizi sono una coincidenza, ma tre indizi fanno una wall_of_crime_scene_tape_1600_clr_8537prova, per cui si sono cercati i due mancanti a favore o contro per via chimica e tossicologica. Di Piper methysticum si usano radici e rizomi, anche perché le parti aeree della pianta contengono un alcaloide e un flavonoide (pipermetistina e flavokavaina B) non immacolati per i loro effetti sul fegato. Tuttavia, dai controlli fatti sul mercato e sulla pianta stessa, queste sostanze o non sono mai state trovate in quantità tali da giustificare il fenomeno nocivo, o le prove tossicologiche hanno dato sempre semaforo verde. In tutti i casi citati lo studio della tossicità dei principi attivi isolati, delle droghe grezze e anche degli estratti di Piper methysticum ha quindi portato a concludere che il loro diretto coinvolgimento nei danni al fegato sarebbe da escludere, almeno a dosaggi comunemente usati e anche oltre. Le lunghe investigazioni sui metaboliti secondari non hanno quindi portato a nulla e la distribuzione è stata rapidamente ripristinata per la cimicifuga, mentre per il kava ancora si attende un via libera definitivo che pare possa arrivare a breve anche in Europa, dopo che altre nazioni ne hanno già riammesso l’uso.

56368Scotland Yard brancola nel buio. Per gli investigatori l’uscita di scena dei soliti sospetti e il ritorno a piede libero delle piante incriminate ha creato una certa confusione, ma occorre comunque risolvere la trama. Fino a che il cold case resta aperto, la criminal mind di turno resta libera di agire, e non è bene. L’analisi dettagliata del caso kava-kava aiuta a capire meglio come andarono le indagini, quali furono gli esiti e quali possono essere stati gli errori dei detective. Alcuni investigatori negli ultimi anni hanno quindi messo tutti gli indizi e tutti i reperti del crimine su una lavagna e hanno iniziato ad osservarli, per costruire il profiling dell’assassino così come avviene nelle serie televisive. Le epatiti fulminanti avevano colpito soprattutto in Germania e in Svizzera, in modo abbastanza localizzato e non diffuso, come ci si aspetterebbe da una materia prima distribuita su scala planetaria: se è la pianta in sé a far male, dovrebbe democraticamente colpire ovunque. Anche la zona di produzione della droga è limitata geograficamente, in quanto Piper methysticum per ecologia e tradizione è tipico dell’isola di Vanuatu e delle aree polinesiane circostanti: coltivatori, esportatori e traders sono un numero ristretto. Altre colpe erano state attribuite all’abitudine occidentale di impiegare estratti concentrati, ottenuti con solventi anziché la bevanda acquosa diluita della tradizione polinesiana. Potevano essere presenti residui, potevano essersi concentrati composti strani e imprevisti. Tutte le indagini successive a riguardo non hanno però portato da nessuna parte: alle concentrazioni di normale consumo nessuna effettiva tossicità è stata riscontrata e i diversi estratti si comportavano in modo identico, senza causare danni comparabili a quelli che avevano causato l’apertura dell’indagine. Inoltre, la tossicità riscontrata per il kava non è mai stata riprodotta in laboratorio, neppure su animali, come se si fosse trattato di un evento unico. Insomma, la droga vegetale in sé e le sostanze che il kava produce hanno un alibi che pare di ferro e davanti a un giudice sarebbero assolte per non aver commesso il fatto. Bisogna ripartire da zero: rimettere al lavoro la Unità di Analisi Comportamentale, rifare il profiling, riverificare le azioni del Soggetto Ignoto.

Altri indizi, altre piste, altre supposizioni, altri possibili indagati. Negli ultimi anni qualcuno ha iniziato a suggerire che forse si stava cercando nel posto sbagliato e che i colpevoli potevano essere altri. O meglio, si cercava nel posto giusto (la droga vegetale) ma questa poteva essere solo un agente passivo, un complice inconsapevole con un coinvolgimento al massimo colposo. Molte micotossine, come le famigerate aflatossine e ocratossine su cui sempre si discute in campo alimentare, così come altre tossine prodotte da funghi e muffe, vantano ad esempio sintomi simili a quelli riscontrati nei casi citati, qualora assunte in grosse quantità in un breve tempo. Inoltre, le fasi di post raccolta dei rizomi di Piper methysticum avvengono in paesi caldo-umidi, spesso con scarsa qualità di conservazione e la materia prima non viene estratta e processata in loco ma sopporta lunghi viaggi via mare prima di arrivare nei paesi di consumo. Tutti questi sono fattori predisponenti al rischio di fermentazioni indesiderate ed è possibile che si possano sviluppare micotossine. A partire dal 2002 le indagini sulla presenza di csiqueste ed altre tossine fungine nelle materie prime erboristiche si sono fatte più puntuali, rivelandone la presenza in molti più casi del previsto, incluse le radici di kava. Eppure, se come riportato nello studio, il 100% di erbe e spezie commerciate contiene micotossine, perché non siamo tutti morti? In realtà le quantità effettivamente assunte con spezie e droghe erboristiche sono molto limitate: il rinvenimento di analoghe concentrazioni di micotossine in mais e grano o in pepe e peperoncino ha due significati totalmente diversi in termini di rischio, dato che le quantità poi ingerite non sono assolutamente comparabili. Lo stesso vale per le erbe essiccate come il kava e la cimicifuga: l’esposizione giornaliera in caso di consumo è di fatto limitatissima e difficilmente causa di danni acuti gravi. Inoltre, le micotossine rinvenute sono quasi sempre in quantità abbondantemente al di sotto dei limiti permessi per materie prime come grano, mais e arachidi, ma ciò non esclude che in condizioni precise se ne possano produrre quantità critiche, che difficilmente spariscono dalla filiera. Chi si occupa di farine, cereali e frutta secca lo sa: le micotossine sono pericolose non solo per la loro potenza e per gli effetti cronici, ma anche per la loro quasi indistruttibilità, dato che non si degradano col caldo o col freddo e restano stabili nel tempo. Quando l’evoluzione sviluppa qualcosa lo fa prova di bomba e non conosce obsolescenza programmata. Alcune partite di kava mal conservate e contaminate da micotossine, in altre parole, potrebbero essere sfuggite alle maglie del controllo e aver fatto danni. Inoltre, all’epoca dei casi citati i controlli erano ancora meno capillari di quelli odierni e non si teneva in dovuto conto la presenza trasversale delle micotossine in prodotti di nicchia come i fitoterapici.

Una rosa è una rosa, ma un estratto di rosa no. Mentre le quantità rivenute delle erbe essiccate non è critica, qualora con esse si producano degli estratti la cosa cambia, perché eventuali tossine vengono concentrate sensibilimente nel processo. Così sulla lavagna del detective incaricato del caso è anche annotato che, nel caso del kava, gli estratti tradizionali sono basati su infusi a base di acqua prodotti da radice fresca, mentre sul mercato occidentale sono disponibili estratti concentrati ottenuti da radici conservate, spesso dopo lunghi viaggi. L’estrazione porta a concentrare i principi attivi, ma potrebbe aumentare anche la quantità di eventuali tossine sviluppate da funghi cresciuti durante trasporto e stoccaggio. Sarebbe dunque utile, a questo punto dell’investigazione, cercare di capire se questa ipotesi delle micotossine è supportata da prove indiziali concrete.

man-96869_1280Sherlock Holmes sosteneva che “di solito sono proprio le cose non importanti che offrono il migliore campo di osservazione” e chi ha seguito le indagini di Salvo Montabano conosce l’importanza delle indicazioni del burbero anatomopatologo legale Pasquano sulle indagini del commissario di Vicata. Purtroppo i due ispettori letterari non sono stati tenuti in grande considerazione da medici e tossicologi all’epoca degli eventi e per kava e cimicifuga alcune indicazioni preziose sono state trascurate. A molti anni di distanza la scena del delitto è andata persa, i controlli sui tessuti lesionati non si possono fare in modo più mirato, i prodotti assunti dai malati di allora non ci sono più, le controanalisi non sono possibili e non è quindi dato sapere se le micotossine più comuni o altre più rare hanno svolto il ruolo in genere attribuito al maggiordomo. Anzi, anche per un investigatore da telecomando come il sottoscritto è curioso scoprire che non solo le micotossine ma neppure il contenuto in pipermetistina, in flavokavaina B e in nessun altro comune agente epatotossico è stato mai controllato negli integratori assunti dagli intossicati dell’epoca. Tutte le prove a disposizione sono esclusivamente di tipo medico e riguardano le analisi cliniche fatte sui pazienti e mai su quello che hanno ingerito. Di fatto, tutto l’impianto investigativo su questi casi si basa su ricerche di laboratorio svolte su prodotti e radici di altra origine e non sui reperti ufficiali, con relativa ipertrofia di teorie e illazioni. Naturalmente non tutti sono d’accordo con l’ipotesi investigativa -perchè tale rimane- delle micotossine, che in effetti presenta alcune lacune a sua volta, ma l’errata procedura investigativa iniziale ha precluso ogni chance di verifica, a meno che l’assassino misterioso non torni in azione lasciando ulteriori tracce. Da verificare con cura, stavolta.

Prevenzione sul territorio. In assenza di pistole fumanti, prevenire la reiterazione del crimine, anche quello perpetrato da un ipotetico sospetto, è importante e porta ad istruire un’altra pratica al commissariato. Questo anche perché alcuni sospettano che, oltre al rischio acuto, queste sostanze potrebbero giocare un ruolo nel rischio di tossicità epatica cronica riscontrata in chi consuma certi tipi di integratori alimentari. La normativa europea sul monitoraggio delle micotossine nel settore erboristico esiste, ma ha maglie ancora abbastanza larghe, forse troppo alla luce delle informazioni raccolte nell’ultimo decennio. All’epoca dello scoppio della querelle-kava e fino a pochi mesi fa, essa si limitava ad equiparare queste materie prime agli alimenti e valevano le stesse soglie della frutta secca e del caffé, senza considerare la possibile concentrazione delle tossine a seguito della produzione di estratti. Inoltre, solo l’ocratossina A e le aflatossine totali erano oggetto di controllo. Ad esempio, alcuni campioni di kava analizzati negli ultimi 10 anni hanno fornito dati di ocratossina A pari a circa 20 µg/kg, il doppio del limite valido per gli alimenti, ma va considerato che il loro uso per produrre estratti porterebbe a un drastico aumento di questo valore. Per tutte le altre micotossine la legge europea attualmente non raccomanda nè definisce limiti massimi in erboristeria e per le molte micotossine note e regolamentate su altre derrate alimentari (cerali, frutta secca, ecc) non vige un obbligo di controllo in campo erboristico. I controlli sono fatti a campione in dogana sul materiale importato e la loro attuazione è responsabilità di chi commercia, che giustamente si attiene alle disposizioni di legge. Tuttavia, solo nel 2013 la Farmacopea Europea ha definito limiti specifici per alcuni ingredienti, ad esempio fissando un massimo di 20 µg/kg per la radice di liquirizia e di 80 µg/kg per il suo estratto, ma non è ancora affatto chiaro se questi parametri sono da considerare universali o da definire in futuro droga per droga e, soprattutto alla luce di quanto evidenzato sopra, estratto per estratto. 

In campo erboristico c’è evidentemente una minore pressione dei controlli rispetto a quello alimentare, figlio di consumi meno abbondanti ma anche di una certa reticenza del settore nel far sapere ai consumatori il segreto di Pulcinella della presenza di possibili rischi, che sono invece trasversali e prescindono le segmentazioni di mercato. Attualmente EFSA e la Comunità Europea stanno lavorando per verificare l’effettiva soglia di rischio delle micotossine nelle droghe vegetali, monitorare il mercato europeo e decidere quali altre tossine vadano monitorate e in che prodotti, per cui è possibile che nei prossimi anni si assista ad un aumento delle sostanze normate e delle analisi richieste alle aziende. La risposta del mercato a questo aumento dei controlli e della pressione normativa è in genere un brontolio più o meno sommesso di lamentela per presunti danni d’immagine presso i consumatori. Eppure, sebbene limitato, il rischio di contaminazioni da micotossine esiste e non va trascurato, nè da chi legifera nè da chi controlla e men che meno, direi, da chi si guadagna da vivere operando nel settore. Anche la percentuale dei crimini gravi è bassa in proporzione alla popolazione totale, ma questo non rende affatto inutile cercare i colpevoli e prevenire loro future azioni, a tutela della comunità. Spesso invece l’argomento è polarizzato a difesa dello status quo commerciale e raramente trattato in maniera razionale, come se affermando l’esistenza di un pericolo o dicendo che i controlli sono troppo pochi si minasse un mercato più di quanto non avvenga diffondendo false indicazioni di sicurezza ed efficacia.

Il caso kava è ancora cold. E’ ormai abbastanza chiaro che la colpa degli eventi tossici associati ad alcuni ingredienti erboristici come il kava stia in parte in diagnosi allarmistiche ma anche in parte in lotti di materiale qualità scadente, mal conservati o mal trattati, contenenti al loro interno qualcosa di non prodotto dalla pianta, assai tossico e sfuggito ai controlli doganali e alle verifiche aziendali. Eventi tossicologici analoghi potranno purtroppo ripetersi in futuro sugli stessi o su altri ingredienti erboristici e se chi indagherà presterà maggiore attenzione alle micotossine e soprattutto agli indizi oggettivi raccolti sulla scena, forse si potranno riaprire i cold case precedenti. Se le indagini iniziali in merito fossero state più rapide e gli investigatori avessero avuto da subito un’idea chiara dei responsabili, si sarebbero potute mettere in atto rapide soluzioni e la pianta sarebbe potuta tornare in commercio prima, limitando i danni per le aziende coinvolte. Tra l’altro, nel caso delle tossicità epatiche come quelle descritte, una eventuale conferma del rischio derivato dalle micotossine presenterebbe agli operatori commerciali un problema prevenibile con una più attenta gestione delle materie prime. Con l’esclusione di chi lavora solo per profitto immediato senza curarsi delle responsabilità verso i consumatori, un’indagine ben fatta ed una serie di controlli più stringente avrebbe aiutato tutti, chi vende e chi compra, e anche implicando la perdita di una mai posseduta verginità tossicologica delle piante, avrebbe permesso di costruire business più stabili e consumi più certi nel tempo.

Teschke R, Qiu SX, & Lebot V (2011). Herbal hepatotoxicity by kava: update on pipermethystine, flavokavain B, and mould hepatotoxins as primarily assumed culprits. Digestive and liver disease., 43 (9), 676-81 PMID: 21377431

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