La botanica dello sciroppo d’acero – Parte terza

CResearchBlogging.orgome altri dolcificanti derivati da piante, anche lo sciroppo d’acero è finito nel mirino della distorsione salutistica e le ricerche sui i suoi effetti sono frequentemente mistificate, con inevitabile seguito di malintesi. Ci piace consumare cibi dolci al punto da accettare gli alibi più ballerini e coprire la verità più insipida e indigesta: dovremmo mangiare molto meno e basterebbe incrementare la quota di frutta e verdura per stare meglio (buona prassi che sono il primo a trasgredire).

Davvero funziona per il diabete?  E’ probabilmente anche per questo che spesso, sui forum e persino su pagine che dovrebbero fornire informazioni corrette su diabete e nutrizione, si legge che lo sciroppo d’acero sarebbe fenomenale per chi vuole perdere peso, per chi soffre di glicemia alta e che al suo interno sono presenti sostanze in grado di ridurre l’assorbimento degli zuccheri, di agire come antiossidanti e di prevenire varie malattie. Il solo fatto che, come spiegato, lo sciroppo d’acero non sia altro che un equivalente liquido del normale zucchero di barbabietola dovrebbe valere già come risposta: di fatto questo dolcificante è saccarosio al 70% in acqua e le sue proprietà sono quindi le stesse del normale zucchero bianco, solo leggermente depotenziate dalla diluizione. Se lo sciroppo d’acero fosse disidratato senza riscaldamento, non si otterrebbe altro che zucchero bianco al 99.7%. Questo comporta un apporto calorico simile al miele e minore del 30% circa rispetto allo zucchero di canna o di barbabietola, ma esclusivamente per merito dell’acqua residua. Qualora se ne usasse un po’ in più per ottenere lo stesso effetto edulcorante, i vantaggi svanirebbero e non si capisce come alcuni possano sostenere che lo sciroppo d’acero possiede un potere dolcificante “1,5 volte superiore al saccarosio”. Un discorso analogo, anche se non così proporzionale a causa del sistema usato per la misurazione, riguarda l’indice glicemico, che per il nostro sciroppo è leggermente inferiore a quello dello zucchero e paragonabile a quello del miele, ma con valori che a causa della sua composizione non si discostano in maniera radicale da quella di molti dolcificanti a base zuccherina. Come correttamente spiega il sito britannico sulla prevenzione del diabete, anche lo sciroppo d’acero è “zucchero sotto mentite spoglie”: “Although honey, agave nectar and maple syrup are marketed in many of the ‘sugar-free diet’ books as healthier alternatives to sugar, they’re really just other forms sugar. […] The suggestion that these foods are healthier may motivate you to eat more, which isn’t helpful for your diabetes and/or your waistline.

different-grades-of-maple-syrupUn altro grosso equivoco sull’acero riguarda la presenza di polifenoli nello sciroppo, il cui studio ha prodotto segnalazioni come questa, questa e questa, solo per pescarne alcune delle molte sintonizzate sullo stesso spartito stonato. Lo sciroppo contiene effettivamente infinitesimali quantità di fenoli semplici, soprattutto acidi idrossicinamici derivati dalla degradazione termica durante la bollitura della linfa, ma oltre all’esiguità va fatto notare che si tratta di sostanze quasi ubiquitarie nella frutta e in buona parte della verdura normalmente consumata. A rendere ballerino l’alibi dei polifenoli è però il fatto che tutti gli studi citati a sostegno dell’ipotesi “sciroppo d’acero e glicemia” e “sciroppo d’acero e antiossidanti”, contrariamente a quello che si deduce dai resoconti, non hanno investigato lo sciroppo così come lo mangiamo bensì estratti concentrati, dai quali sono stati rimossi tutto il saccarosio e tutta l’acqua, fino ad ottenere solo ed esclusivamente la frazione ricca in polifenoli. In altre parole, anche se i risultati di questi composti sono apparentemente favorevoli e nonostante molti di essi siano effettivamente degli ottimi antiossidanti, il loro contributo nello sciroppo è praticamente nullo, in quanto enormemente diluiti. Tre esempi per spiegare i limiti di queste spiegazioni e degli studi originari:

Primo: 1000 g di sciroppo d’acero contengono circa 4 mg di polifenoli e gli studi disponibili hanno impiegato estratti contenenti circa 340 mg/g di polifenoli. Lascio a voi il calcolo per arrivare al volume di sciroppo necessario a raggiungere la stessa quantità e alla corrispondente quantità di saccarosio che andrebbe ingerita con relative calorie. Altri studi hanno poi valutato gli effetti sulla glicemia dei polifenoli presenti nelle foglie e la loro azione è stata confusa con quella dello sciroppo, che come spiegato è una cosa completamente diversa, al punto che le sostanze testate sono completamente assenti in quest’ultimo. Nulla vieta che i tannini e i polifenoli individuati abbiano un’azione nell’agevolare il controllo della glicemia (ce l’hanno e soprattutto è ben nota l’azione di altre fonti), semplicemente nello sciroppo d’acero ce ne sono troppo pochi per sortire qualsivoglia effetto.

Secondo: gli stessi polifenoli sono presenti anche in altre piante alimentari. Ad esempio, il mirtillo ne contiene 200 volte in più, le normali fragole ne contengono circa 100 volte in più, nella crusca gli stessi composti hanno una concentrazione 1000 volte maggiore. E oltre a contribuire in molti altri modi al benessere di chi le mangia, fornire un indice e un carico glicemico più favorevoli, costano anche molto di meno apportando al tempo stesso assai meno calorie. Un forte limite di questo tipo di studi, oltre ad essere semplici valutazioni in vitro, è infatti quello di non fornire mai un confronto serio con un’alternativa alimentare consolidata, che aiuti il consumatore a fare la scelta per lui opportuna. Il risultato è che non è immediato dedurre quale sia l’opzione alimentare migliore: meglio tre cucchiaini di sciroppo d’acero o una porzione di frutta in più? (Meglio la frutta).

Terzo: in una dieta europea equilibrata si ingeriscono ogni giorno tra 30 e 50 mg degli stessi polifenoli presenti nello sciroppo. Saranno i pochi centesimi di milligrammo assunti sostituendo tutto lo zucchero di barbabietola con lo sciroppo d’acero a cambiare le cose? No, si possono ottenere risultati di gran lunga migliori -se lo si desidera- aumentando le porzioni di frutta e verdura senza ricorrere a prodotti extra, come spiega questo grafico, nel quale vengono confrontate le attività antiossidanti di dolcificanti zuccherini e di alcuni vegetali. Lo sciroppo d’acero ha una debole azione: ne occorrono 130 g al giorno per ottenere lo stesso effetto antiossidante di una porzione di frutta o di noci, mentre una semplice porzione extra di mirtilli assicura un effetto quasi 10 volte maggiore.

Phillips, K. M., Carlsen, M. H., & Blomhoff, R. (2009). Total antioxidant content of alternatives to refined sugar. Journal of the American Dietetic Association, 109(1), 64-71.
Phillips, K. M., Carlsen, M. H., & Blomhoff, R. (2009). Total antioxidant content of alternatives to refined sugar. Journal of the American Dietetic Association, 109(1), 64-71.

Honma, A., Koyama, T., & Yazawa, K. (2010). Anti-hyperglycemic effects of sugar maple Acer saccharum and its constituent acertannin Food Chemistry, 123 (2), 390-394 DOI: 10.1016/j.foodchem.2010.04.052

Apostolidis, E., Li, L., Lee, C., & Seeram, N. (2011). In vitro evaluation of phenolic-enriched maple syrup extracts for inhibition of carbohydrate hydrolyzing enzymes relevant to type 2 diabetes management Journal of Functional Foods, 3 (2), 100-106 DOI: 10.1016/j.jff.2011.03.003

González-Sarrías, A., Li, L., & Seeram, N. (2012). Anticancer effects of maple syrup phenolics and extracts on proliferation, apoptosis, and cell cycle arrest of human colon cells Journal of Functional Foods, 4 (1), 185-196 DOI: 10.1016/j.jff.2011.10.004

Phillips, K., Carlsen, M., & Blomhoff, R. (2009). Total Antioxidant Content of Alternatives to Refined Sugar Journal of the American Dietetic Association, 109 (1), 64-71 DOI: 10.1016/j.jada.2008.10.014

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La botanica dello sciroppo d’acero – Parte seconda

[prima parte]

Come si raccoglie? Quando i coloni europei hanno messo piede sul suolo nordamericano non hanno ereditato dai nativi molte pratiche agricole, ma hanno anzi imposto le loro. Una però l’hanno adottata, ed è la raccolta della linfa dell’acero tramite fori nel tronco profondi circa 10 cm, praticati alla fine dell’inverno su alberi di almeno 40 anni di età e tenuti aperti con tubi del diametro di mezzo centimetro, a cui appendere secchielli di metallo da recuperare ogni sera. La profondità del foro è quella giusta per arrivare a intercettare i vasi dello xilema; trascorse circa 6 settimane cessa di emettere linfa e viene sigillato, per ridurre il rischio che la pianta si ammali. Dopo centinaia 749196_22440404di anni di questo sistema, nel corso degli ultimi tre decenni la raccolta della linfa di Acer saccharum e la sua trasformazione in sciroppo sono andate incontro a numerosi cambiamenti, dettati dalla disponibilità di nuove tecnologie, dal bisogno di abbattere costi di produzione e manodopera, di aumentare i volumi di produzione (ogni anno si producono 28 milioni di litri di sciroppo) e, più recentemente, dalla necessità di contrastare gli effetti del cambiamento climatico. Nella produzione industriale il sistema tradizionale basato su secchielli è stato velocemente soppiantato dalla possibilità di usare tuberie in gomma, che convogliano contemporaneamente la linfa da molti alberi a cisterne poste nel mezzo dei boschi. Questo ha ovviamente ridotto il costo della manodopera e ha permesso la gestione di foreste naturali di aceri assai estese: esistono “fattorie dello sciroppo” che nella stagione opportuna “mungono” contemporaneamente diverse migliaia di alberi spontanei, tutti collegati da una sorta di estensione idraulica del sistema xilematico. Nelle foreste più ricche di aceri si estrae linfa da circa 100-200 alberi per ettaro con una produzione giornaliera media di circa 5-600 litri, che nei picchi ottimali durante la stagione può arrivare sino 7-8 litri al giorno per albero; ogni pianta può reggere più punti di prelievo senza subirne troppo danno.

Talvolta, per facilitare il flusso verso le cisterne da distanze superiori a centinaia di metri vengono applicate leggere pressioni aspiranti per mezzo di pompe, altrimenti la linfa stagnerebbe troppo a lungo nei tubi. Da un paio di anni, complice la combinazione di cambiamento climatico e di economia di scala, questo approccio è stato potenziato e vengono proposti sistemi di raccolta più spinti, basati sulla silvicoltura intensiva e sul ricorso a pompe a vuoto più potenti. Mentre il metodo tradizionale si avvale di boschi naturali e non di piantagioni, la diminuita resa dei primi ha recentemente portato alla nascita di un nuovo modello di produzione, con aceri piantati ad hoc come fitti frutteti ai quali vengono applicate pompe a vuoto ad alta efficienza. Le pompe risucchiano la linfa dai rami sezionati con una potenza tale da non richiedere la presenza del ciclo gelo notturno/calore diurno messo in crisi dal climate change e permettono di usare piante giovani. Con questo metodo gli alberi vengono coltivati, favorendo con potature un portamento abustivo e ogni anno un paio di fusti laterali vengono capitozzati e collegati alle pompe. Si tratta di un sistema che ha dei pro e dei contro e pur ricordando l’equivalente forestale di un allevamento

(Photos: Dave Pape/Flickr; Sally McCay/University of Vermont)
(Photos: Dave Pape/Flickr; Sally McCay/University of Vermont)

in batteria non induce disturbo antropico nelle foreste, evita che gli scoiattoli si mangino le tuberie e che i cervi vi restino impigliati, riduce il terreno utilizzato a un decimo, permette di mantenere la produzione nelle zone tradizionali nonostante il clima più caldo e fornisce un prodotto con la medesima composizione organolettica. Certo, parte della poesia della lavorazione va persa.

Cosa contiene e come si produce? Dato il suo scopo nella pianta (portare nutrimento concentrato dalle radici alle foglie), la linfa che sgorga dai tronchi di Acer saccharum è di fatto una soluzione zuccherina in acqua: contiene circa il 2-4% di zuccheri e il 96-98% di acqua. Inodore e incolore, va lavorata per ottenere un prodotto conservabile a lungo e dotato del caratteristico aroma dello sciroppo d’acero, nel quale si ha invece un 66-75% di zuccheri, concentrazione tale da permetterne la conservazione. Il processo di concentrazione avveniva un tempo per sola evaporazione a caldo ma attualmente ha 1024px-Syrup_grades_largeluogo in due fasi, che prevedono una prima riconcentrazione dei soluti tramite osmosi inversa e una successiva evaporazione per riscaldamento, che causa la degradazione di alcuni metaboliti secondari presenti in piccole quantità nella linfa e genera l’aroma, mentre una minima parte della frazione zuccherina diventa caramello determinando il colore. Se ci limitasse a una semplice disidratazione senza riscaldamento si otterrebbe una polvere bianca, dello stesso sapore del normale zucchero raffinato di barbabietola. Occorrono circa 40-50 litri di linfa per ottenere un solo litro di sciroppo e questo aspetto costituisce una nota dolente per la sostenibilità ambientale della produzione: l’energia necessaria per eliminare tutta l’acqua in eccesso non è trascurabile. Si stima che senza la recente introduzione dell’osmosi inversa il metodo tradizionale basato sul solo riscaldamento consumasse circa 65 litri di metano per produrre due cucchiaini di sciroppo, una quantità ora diminuita del 60-70% circa ma comunque tale da determinare un costo e una carbon footprint maggiori rispetto al miele, prodotto simile per caratteristiche e mercato, che invece è raccolto già in forma concentrata.

Lo sciroppo così ottenuto viene messo in commercio con una gradazione di qualità che ha subito una revisione proprio a partire dal gennaio 2015. Il vecchio metodo basato esclusivamente sulla colorazione è stato modificato introducendo anche una componente legata all’intensità dell’aroma e dipendente in parte dal protocollo di produzione ma soprattutto dalla composizione al momento dello spillaggio dall’albero. La prima linfa raccolta durante la stagione ha infatti in genere una maggiore concentrazione zuccherina, mentre quella emessa dagli alberi nelle settimane successive viene progressivamente diluita dall’acqua captata dalle radici e inviata alle foglie. La linfa può essere diversa allo spillaggio, ma il prodotto finito deve avere la medesima concentrazione zuccherina e quindi la prima viene bollita meno a lungo e quindi risulta meno caramellizzata, producendo uno sciroppo più chiaro e meno forte nel sapore, al contrario di quella più diluita all’origine che ha bisogno di trattamenti termici più drastici. Inoltre, con l’avanzare della stagione di raccolta aumenta la presenza di aminoacidi e composti proteici, che innescano un maggior numero di reazioni di Maillard contribuendo ulteriormente al colore scuro e al sapore più deciso dello sciroppo più tardivo.maple-syrup-grades-are-changing-page-0Quali zuccheri? La tipologia degli zuccheri presenti non è stata finora menzionata, ma è importante soprattutto per gli usi che si fanno dello sciroppo d’acero. La frazione zuccherina dello sciroppo è difatti quasi completamente formata da “normale” saccarosio, con percentuali variabili tra lo 0,5 e l’1% di glucosio e fruttosio. Una composizione zuccherina così uniforme è rara nei prodotti grezzi di origine naturale ed è dovuta al fatto che la linfa è estratta solo dallo xilema e contiene solo carboidrati derivati dall’amido. In altri dolcificanti vegetali liquidi si ha invece una miscela complessa di più zuccheri e di più metaboliti, in quanto ottenuti per spremitura o per macerazione di più tessuti, cosa che impone diverse fasi di purificazione prima di avere un prodotto analogo, come avviene con il melasso di canna da zucchero e barbabietola. L’unica diffeResearchBlogging.orgrenza rispetto alla forma disidratata dello zucchero bianco o di canna alla fine è data dal 30% di acqua che resta nello sciroppo. I metaboliti secondari prodotti dall’acero (soprattutto polifenoli e lignine) o generati per degradazione di altre sostanze durante la bollitura sono assai numerosi come tipologia (ovvero ci sono diverse decine di composti tra loro diversi) e sono presenti in quantità variabili durante la stagione di raccolta della linfa, tuttavia la loro abbondanza nello sciroppo finale non supera i pochi decimi di milligrammo per grammo (ovvero sono presenti in quantità talmente minime che il loro totale si misura in parti per milione). Anche se assolutamente irrisoria, questa quantità è alla base di una dei principali malintesi sullo sciroppo d’acero.

Stuckel, J., & Low, N. (1996). The chemical composition of 80 pure maple syrup samples produced in North America Food Research International, 29 (3-4), 373-379 DOI: 10.1016/0963-9969(96)00000-2

Perkins TD, & van den Berg AK (2009). Maple syrup-production, composition, chemistry, and sensory characteristics. Advances in food and nutrition research, 56, 101-43 PMID: 19389608

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

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.

pollen

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

I cimiteri non danno pensieri

1209363_10201895521339661_1290487047_nLe tradizione vuole che novembre sia il mese dedicato ai defunti e che durante il prossimo fine settimana si vada a rendere loro visita al cimitero. Non è mia intenzione distrarvi dai vostri doveri nei confronti dei lari, quanto suggerire una nuova prospettiva alle vostre passeggiate e una nuova meta alle vostre esplorazioni botaniche, anche se godete della fortuna di non avere persone care al camposanto. Quindi, lasciate perdere i dibattiti, la rete, i palinsesti e per un giorno non studiate, non chattate, ma piuttosto stringete forte chi vi ama ed esplorate le mute tombe del cimitero monumentale a voi più vicino.

Botanica funeraria? Prima di entrare, calzate un paio di occhiali verdi, come ho letto su una tesi recente, assai esaustiva e dedicata alla botanica funeraria. Prima scoperta, esiste una branca della paesaggistica espressamente dedicata al caro estinto, avente come testo di riferimento un oscuro libro di fine dell’ottocento, scritto da un avvocato catalano chiamato Celestino Barallat y Falguera: Principios de Botanica Funeraria. Il culto dei morti come lo conosciamo ora stava cambiando proprio in quei decenni, e con esso la relazione tra vivi, morti e piante: è solo verso il 1830 che i crisantemi giapponesi iniziano a fare capolino in Europa, sulle bancarelle francesi per la precisione, e pare che il loro debutto come fiore commemorativo per i defunti sia databile con certezza solo al 1880 dalle parti di Tolosa. Nel libro di Ballarat sono riassunte le tecniche architettoniche di arredo verde e di disposizione delle piante, oltre a quelle prettamente botaniche di scelta delle specie vegetali da usare, poi riprese e ampliate in vari testi successivi. Principios de Botanica Funeraria è però il testo che ha posto le basi per la trasformazione del camposanto da cupo penitenziario del botanicafunerariapgmemento mori a spazio della serenità e, della quiete del rispetto. Nel far questo Barallat invita a rimuovere ogni riferimento funebre cruento e violento e sradica definitivamente, optando esclusivamente per essenze prive di frutti commestibili, una tradizione europea che spesso destinava questi spazi alla contemporanea funzione di frutteto. Seppur ecologicamente inappuntabile anche nell’ottica del riciclo e del riuso, e nonostante la più asettica delle prospettive della chimica emelentare, mangiare una mela sapendo che l’azoto proteico e il fosforo delle cellule potrebbe essere stato gentilmente offerto dal trisavolo ci pare del resto poco tollerabile. Il carbonio degli zuccheri no, quello comunque verrebbe dall’atmosfera. Date infine a questa notizia la lettura che preferite: Celestino Ballarat, vate della botanica funeraria, con invidiabile e macabro tempismo è passato a miglior vita il 2 novembre 1905.

Oasi, non solo di serenità. Trapassato Ballarat, nasce il cimitero monumentale: esteso per ettari, ricco di verde, cartesiano per geometrie e potature nelle zone più attive ma anche luogo da abbandonare, in cui piante e animali possono riprendersi spazi selvatici nelle zone più antiche. Il cimitero monumentale è uno spazio in cui i paesaggisti fanno convivere tutti gli aspetti del verde cittadino: di arredo estetico nei viali e nelle bordure, di compiti funzionali nella definizione delle aree e nella guida dei visitatori, di luogo privato e di decoro intimo in prossimità della tomba, di area ruderale in cui la natura riprende il sopravvento dopo il passare dell’uomo. Nel corso dei secoli, e soprattutto per effetto dell’inurbamento dei decenni recenti, anche lo spazio verde cimiteriale si contrae e assume gli stessi modelli urbanistici esterni: condomini funebri, aiuole cementificate, piante che evocano più l’agonia del vivere che non la vita eterna, simulacri plastici di fiori. Una mutazione che secondo alcuni ecologi si traduce anche in una perdità di biodiversità in quanto, attraverso la lente verde dell’occhio destro del botanico di città, queste zone recintate nel tempo diventano oasi urbane per specie rurali minacciate dalla scomparsa di spazi a bassa gestione, soprattutto ora che prati e aiuole sono di fatto ambiti artificiali e frequentemente ricostruiti per fini estetici. Con la lente destra, sempre altrettanto verde, il botanico guarda invece i cimiteri di campagna e vede un rifugio per specie vegetali minacciate dai trattamenti erbicidi condotti nei campi e sui bordi delle strade, ma anche dal pascolo degli animali e dallo sfalcio.

Habitat cimiteriali. Dal punto di vista ecologico il cimitero è infatti uno spazio tenuto in genere intatto per secoli, senza variazioni nella destinazione d’uso. Questo permette la crescita di alberi secolari, ma anche la formazione di oasi forestali inurbate o di riserve non esposte agli interventi e agli stravolgimenti agronomici. Per effetto del dovuto rispetto verso i defunti, nei cimiteri per secoli non passano bestie al pascolo e la selezione naturale agisce con pressioni diverse rispetto ad altri spazi gestiti dall’uomo. Ad esempio, in molti camposanti rurali della cultura anglosassone, più incline a conservare la vegetazione spontanea come un decoro e non come un segno di abbandono, la rimozione delle cosiddette erbacce avviene di rado. Inoltre, nel moasico del paesaggio e degli habitat, il cimitero monumentale o di campagna rappresentano tessere particolari, nelle quali l’isolamento genetico e la segregazione da altre popolazioni possono permettere di osservare traiettorie evolutive particolari. A seguito dell’intervento umano di disturbo, alcune piante australiane ad esempio sono ora reperibili solo in due nicchie precise: i cimiteri e le scarpate ferroviarie, e c’è anche chi ha indagato le popolazioni di batteri, alghe e licheni che hanno fatto delle lapidi il loro habitat d’elezione. Inoltre, cimiteri grandi e antichi ospitano spesso individui estremamente longevi. Negli Stati Uniti l’individuo più ampio di Quercus alba e quello più alto di Sassafras albidum sono per l’appunto ospitati in cimiteri, dove nessuno ha pensato di potarli o di abbatterli per far spazio ad altro. Si narrano poi episodi leggendari associati a illustri botanici statunitensi, che tenevano le loro lezioni di campo in sistematica all’interno di camposanti, dove le specie più interessanti della flora delle Grandi Praterie non erano a rischio di diserbo o di pascolo del bestiame. Le tradizioni culturali contrarie l’alterazione delle zone destinate alle sepoltura hanno infatti assicurato, in alcuni casi, che i cimiteri includessero al loro interno intere porzioni di habitat non disturbati dall’azione dell’uomo, come è avvenuto nelle praterie americane, nelle quali le trasformazioni agricole del paeasggio non hanno toccato i cimiteri. Meno dell’1% delle praterie originarie del Midwest è rimasto intatto e una piccola parte, per ovvie ragioni l’unica relativamente vicina alle zone urbane è ospitata in questi fazzoletti di terra. Non esistono sfortunatamente ricerche sui cimiteri monumentali italiani, ma in altre nazioni si è verificato che gli indici di conservazione e di qualità floristica di alcuni cimiteri sono discretamente elevati, a patto che la loro estensione sia medio-grande. Il poco materiale a disposizione indica che circa il 50% delle piante presenti nei vecchi cimiteri, quelli non troppo disturbati dalla mano dell’uomo, sia da considerare raro o poco frequente come racconta nonostante la vetusta età questo articolo sulla floristica dei cimiteri storici neozelandesi.

10520818_10204323115347994_6670816462877061792_nDentro la tomba, ancora piante. Ma gli occhiali verdi da calzare all’ingresso di un cimitero hanno anche il potere di vedere attraverso le cose e mostrano come le piante siano state scelte per ornare anche la parte ipogea dei cimiteri. Lo studio dell’archeobotanica e della paleoetnobotanica, ovvero della presenza di resti vegetali inseriti di proposito o casualmente nelle tombe, ha permesso ai botanici con la vocazione tombarola di ricostruire molti elementi del nostro passato. Non solo in termini antropologici o funerari, ma anche alimentari, cosmetici, medicinali, tintori. Restando nel seminato delle tombe famose, è investigando con lente e microscopio che è stato possibile assegnare un ruolo alle oltre 70 specie vegetali che decoravano la mummia di Tutankhamon o erano conservate nella sua tomba. E per dare nuova dignità alle erbacce che spesso si strappano dai piedi delle lapidi, si sappia che le ghirlande che ornavano l’interno della tomba del faraone erano fatte con Centurea cyanis e Anthemis pseudocotula, rispettivamente un fiordaliso e una camomilla di campo. Un altro capitolo caro alla paleoetnobotanica è quello dello studio delle piante medicinali e psicoattive, inserite nelle tombe sia a scopo rituale che terapeutico. E’ grazie allo studio di reperti rituali inseriti in tombe cinesi di 2500 anni fa che si è potuto ricostruire parte del percorso che ha portato la canapa indiana dall’Africa. Ed è grazie alle indagini sui cimiteri preistorici spagnoli come quello di Cava de los Murcielagos che si è verificato l’uso di oppio in Europa già nel 2500 a. C.. Ed è grazie alla scoperta di polline di Ephedra in una tomba risalente a 60.000 anni fa che si ipotizza l’uso di questa pianta eccitante da parte dei Neanderthal, in un epoca in cui Homo sapiens ancora iniziava a mettere il naso fuori dall’Africa.

La relazione tra botanica e cimiteri resta attuale tornando al contesto urbanizzato, come testimonia l’esperienza di Dublino, dove il Cimitero Monumentale e i National Botanical Gardens occupano il medesimo stesso complesso verde ai margini della città, condividendo di fatto il medesimo spazio ecologico. Anche se non siete in Irlanda, seguite il consiglio: lasciate perdere i salotti coi talenti e le baldracche, venite all’ombra dei cipressi, venite a farvene un’idea.

Piante filosofali, che trasformano le foglie in oro – Parte Seconda

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bdm_02apr_h1Phytomining: piante, a lavorare in miniera! Oro a parte, la capacità vegetale di assorbire e accumulare metalli più o meno preziosi può costituire una risorsa anche nell’estrazione di altri elementi pregiati da suoli non più sfruttabili commercialmente (phytomining) o per ridurre il contenuto di alcuni metalli pesanti in terreni contaminati da attività minerarie o industriali (phytoremediation). Prendiamo ad esempio il residuo delle attività estrattive, accumulato in grandi quantità in prossimità di miniere estinte o ancora attive e spesso contenente residui di metalli di valore, solo troppo poco concentrati per essere estratti con profitto tramite sistemi convenzionali. Se ci fosse della manodopera a basso costo disposta a fare il lavoro sporco, come una pianta abbastanza efficiente nell’accumulare e abbastanza rapida nella crescita, si potrebbe ipotizzare un business. Negli ultimi anni diversi ci hanno provato, estendendo la valutazione dall’oro ad altri metalli preziosi. L’idea è quella di far crescere piante più efficaci dell’eucalipto sul terriccio di riporto di attività estrattive, sfalciare, calcinare la biomassa ed estrarre i metalli dalle ceneri rimaste, creando giardini delle Esperidi meno mitologici e più redditizi. Il gioco, per funzionare, ha bisogno di mettere a uno stesso tavolo economisti, ingegneri e biologi e pare che in alcuni casi e con alcune condizioni precise di contorno possa valere la candela.

Che aResearchBlogging.orglcune specie vegetali siano in grado di accumulare “grosse” quantità di elementi non è una novità, ma un dato di fatto verificato immediatamente dopo la messa a punto di metodi abbastanza sensibili per la misurazione dei metalli. Queste specie sono definite “iperacculumatrici” in quanto capaci di trattenere metalli pesanti fino a circa 100-1000 volte in più rispetto alla norma vegetale. Fino a qualche decennio fa le scoperte in merito venivano rubricate tra le curiosità scientifiche o tra le stranezze naturali e solo successivamente l’attenzione si è spostata nell’ambito ecologico: quasi sempre si tratta di splendidi esempi di adattamenti evolutivi a nicchie ecologiche particolari, come le rocce laviche, i sepentini, i terreni di risulta di operazioni minerarie, i suoli inabitabili per altre piante. Il termine “accumulo”, qui usato per semplificare, nasconde un’infinità di meccanismi e soluzioni biologiche e fitochimiche. Le specie in questione si sono evolute per resistere a grandi quantità di metalli pesanti là dove affondano le radici, addirittura riuscendo ad usarli per altri scopi, e presentano enormi vantaggi competitivi rispetto a quelle “normali”. Proprio indagando su suoli naturalmente inospitali come i residui lavici o le cosiddette rocce ultramafiche come i serpentini si sono scoperte le iperaccumulatrici più interessanti per l’industria estrattiva, a confronto delle quali Eucalyptus marginata fa la figura del minatore principiante. Piante poco note come Thlaspi caerulescens (circa 3 mg di cadmio ogni kg biomassa secca), Haumaniastrum robertii (circa 10 mg/Kg di cobalto), Alyssum bertolonii, Berkheya coddii e Rinorea niccolifera (rispettivamente circa 13, 17 e 18 mg/Kg di nickel), Iberis intermedia (circa 3 mg/Kg di tallio), Atriplex confertifolia (circa 0,1 mg/Kg di uranio), Astragalus pattersoni (circa 6 mg/Kg di selenio), Macadamia neutrophylla (circa 55 mg/Kg di manganese), Viola calaminaria (circa 11 mg/Kg di zinco) e la felce Pteris vittata (circa 22 mg/Kg di arsenico) sono le più abili e quindi variamente candidate come phytominers. Chi ha fatto i conti conclude però che per rendere vantaggiose queste operazioni estrattive devono essere verificate alcune condizioni economiche e di resa che includono: un prezzo del metallo estratto sufficientemente alto, la scelta di una specie vegetale perfettamente adattata al clima, possibilmente perenne per abbassare i costi di semina e capace di produrre molta biomassa per ettaro, nonché l’imprescidibilità del recupero di una parte dei guadagni dall’uso della biomassa di scarto come fonte di energia elettrica. Molte ricerche inoltre si limitano a segnalare la quantità estratta dalla pianta, ma non considerano la moltiplicazione di campo generando così false aspettative. Ad esempio, Alyssum bertolonii e Berkheya coddii possono apparire analoghe per resa, ma la seconda produce ogni anno una biomassa doppia per ettaro, ovvero assicura una resa complessiva due volte maggiore. Per converso, specie con elevato assorbimento in peso ma ridottissima crescita in biomassa di fatto accumulano quantità assolute insufficienti a garantire la sostenibilità economica. Questi pochi vincoli in realtà bastano a ridurre il novero dei minerali estraibili commercialmente con le piante a poche unità: tallio, cobalto, uranio, oro e nickel. A patto però che si costruiscano “campi minerari” estesi, collegati a strutture centralizzate capaci di usare la fase di calcinazione della biomassa anche per la produzione di energia (e ulteriore guadagno), altrimenti i ritorni economici rischiano di non essere sufficienti. Anche per questo motivo l’agricoltura mineraria stenta ad andare oltre all’esercizio di stile. Un vantaggio indubbio rispetto all’agricoltura tradizionale però esiste: il metallo estratto per calcinazione della biomassa non marcisce come un normale frutto della terra e non deve essere venduto subito, ovvero può essere conservato in attesa che il prezzo di mercato sia giusto per massimizzare i guadagni. Anche qui, un freno a chi pensa di poter raccogliere frutti d’oro senza pagare dazio, in quanto in molti casi per raggiungere rese adeguate è necessario trattare il suolo con ammendanti per solubilizzare i metalli e aumentare la captazione radicale, con esiti non sempre ambientalmente innocui specie nel caso dei chelanti (EDTA, cianuri, tiocianati) e dei derivati dello zolfo.

Libera nos a cadmio. I metalli pesanti sono elementi assolutamente naturali, la terra ne è piena da ben prima della comparsa del primo barlume di vita sul pianeta, ma come sappiamo la salubrità non è il loro forte. Lo scoprì Re Mida, lo seppe Sean Connery quando Oddjob uccise per soffocamento dorato una delle Bond girls in Goldfinger, lo sanno bene quanti purtroppo vivono in zone inquinate da scarti industriali. I problemi nascono quando queste sostanze, per cause naturali o per effetto dell’azione umana si concentrano in grandi quantità in uno stesso luogo, sulla superficie: una colata lavica, un deposito di scarti minerari o metallurgici, una discarica mal gestita. Le strategie di bonifica ambientale in questo senso passano in genere attraverso una raccolta del terreno contaminato, seguito da una sua diluizione con altri terreni e in altri luoghi, fino a ripristinare le concentrazioni normali. Anche questo è uno sporco lavoro per il quale le capacità delle piante iperaccumulatrici potrebbero fare il nostro gioco e darci una mano a rimettere insieme cocci rotti spesso proprio da noi. Purtroppo però molte delle specie utilizzabili presentano un limite direttamente legato alla loro evoluzione su terreni ostici: crescono molto lentamente e producono pochissima biomassa, ovvero estraggono quantità molto piccole di metalli pesanti all’anno, se comparate alla presenza di queste sostanze nei terreni contaminati. L’efficienza va quindi posta in prospettiva. Ad esempio, restando su uno dei metalli pesanti più problematici ma anche tra i più efficacemente assorbiti, il nickel, la specie più efficiente è Berkheya coddii. Cresciuta in condizioni ottimali di clima (si tratta di una pianta originaria del Sudafrica), toglie circa 17 g di nickel ogni kg di peso secco e produce 18 t di biomassa per ettaro all’anno. Significa che ogni anno da un ettaro di suolo contaminato possono essere teoricamente eliminati 300 kg di nickel, a fronte, ad esempio, di una presenza compresa tra i 1 e 7 kg per ogni metro cubo di suolo nei terreni di scarto minerario. Considerando che il primo metro di profondità di un ettaro consta di 10000 metri cubi di terra, per bonificare completamente un terreno di questo tipo occorrono molti decenni di coltura continuativa, in condizioni ottimali. Considerazioni analoghe si possono fare per Thlaspi caerulescens, che può togliere contemporaneamente fino a 60 kg/ha di zinco e 8,4 kg/ha di cadmio e, in contesti reali, si è misurato che occorrerebbero decenni con questi valori per ridurre di soli 100 mg/Kg il contenuto di zinco di un terreno contaminato. Se la contaminazione da metalli pesanti è massiccia non è quindi lecito attendersi miracoli ma solo molta pazienza, in contesti che la permettono. Non sempre poi questi terreni ad alto inquinamento consentono alle piante, anche se iperaccumulatrici, di crescere in modo adeguato e il loro apparato radicale è in genere troppo poco profondo per raggiungere gli strati inferiori. Si stima che spesso le quantità estratte non superino l’1% di quanto presente nello strato superficiale (primi 10-20 cm di terreno), con limiti evidenti in termini di completa bonifica. Per contro, la coltivazione di queste piante presenta altri benefit economici come un costo circa 10 volte inferiore al conferimento in discarica e vantaggi ecologici indubbi, come la riduzione della dispersione di micropolveri e il consolidamento dei terreni, così meno esposti all’erosione e quindi al contatto con l’uomo. La possibilità di usare piante per bonificare terreni inquinati da metalli pesanti, quindi, dipende fortemente dal grado di inquinamento e dai tempi ammissibili per l’operazione.

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Fernando, E., Quimado, M., & Doronila, A. (2014). Rinorea niccolifera (Violaceae), a new, nickel-hyperaccumulating species from Luzon Island, Philippines PhytoKeys, 37, 1-13 DOI: 10.3897/phytokeys.37.7136

Rascio, N., & Navari-Izzo, F. (2011). Heavy metal hyperaccumulating plants: How and why do they do it? And what makes them so interesting? Plant Science, 180 (2), 169-181 DOI: 10.1016/j.plantsci.2010.08.016

Anderson, C., Brooks, R., Chiarucci, A., LaCoste, C., Leblanc, M., Robinson, B., Simcock, R., & Stewart, R. (1999). Phytomining for nickel, thallium and gold Journal of Geochemical Exploration, 67 (1-3), 407-415 DOI: 10.1016/S0375-6742(99)00055-2

Piante filosofali, che trasformano le foglie in oro – Parte Prima

Hesperides2Tra le fatiche erculee si annovera il furto di certi splendidi frutti d’oro dal giardino di Era, gelosamente custodito dalle ninfe Esperidi Egle, Erizia ed Esperaretusa assieme al drago Ladone. Una storia di furbizia e di forza (c’era un intero cielo da tenere sulle spalle), che come molte altre del mito erculeo è finita a illustrare quadri e affreschi, assieme alla misteriosa pianta al centro della vicenda. Nella genesi di un mito le piante hanno in funzioni simboliche che ne complicano la precisa determinazione botanica e pertanto l’albero dai frutti dorati è stato dipinto con licenza poetica, seguendo la descrizione sommaria che ne fa la leggenda o in base a tratti evocativi. A seconda delle rappresentazioni possiamo infatti incontrare un frutto indistinto (in Hans von Marées), un melo (in Rubens, per via del vocabolo pomum usato nei racconti latini, che però indica il frutto di qualunque albero) o un arancio (nel Giardino delle Esperidi del preraffaellita Edward Coley Burne-Jones, ma anche nella Primavera del Botticelli, per via del colore). La seconda scelta ha certamente lasciato il segno, in quanto il frutto degli agrumi è una bacca modificata detta “esperidio” proprio in onore alle mitiche custodi. Lo stesso mito poi rientra di carambola carpiata anche in un’altra discendenza, con un ortaggio sicuramente assente nel Mediterraneo ai tempi di Ercole: il pomodoro. Botanica sistematica a parte, nel leggendario giardino delle esperidi crescevano, gelosamente custodite, piante goldfinger dai frutti d’oro.

Possono davvero esistere frutti d’oro? Ovviamente no, altrimenti non saremmo dalle parti di una leggenda. Però recentemente abbiamo scoperto sulle piante alcune cose che non sapevamo e che accarezzano questo mito. Ad esempio, si è osservato che specie ad alto fusto adattate a climi siccitosi e dall’apparato radicale profondo e sviluppato, come gli eucalipti delle foreste Australiane, possono accumulare piccole quantità d’oro soprattutto in corteccia e foglie . Questo fenomeno ha luogo solo quando le piante crescono su terreni attraversati in profondità, anche oltre 30-40 metri, da vene aurifere. Gli alberi in questione non hanno poteri di trasmutazione alchemica, ma assorbono il pregiato metallo assieme a molti altri nella oro opera di dragaggio delle acque sotterranee, senza riuscire a filtrarlo a livello radicale. Quando Eucalyptus marginata aspira l’acqua che le serve per vivere, assimila oro in forma di ioni idrosolubili e questo entra in modo sistemico nella pianta, la quale, non sapendo che farne, lo accumula nelle foglie. In particolare, lo stiva come una brava massaia nell’organello cellulare detto vacuolo, che funziona più o meno come un ripostiglio per tutto quello che i vegetali non possono eliminare altrimenti, non avendo un apparato escretore. L’oro, metallo pesante tossico come cadmio, zinco o piombo non è certo un toccasana neanche nelle piante, che non possono contare su sistemi di detossificazione attiva: una volta assorbito non hanno modo di espellerlo direttamente. Così, cercano di impacchettarlo in sistemi organici e di stoccarlo in parti fisiologicamente destinate alla morte, come corteccia e foglie. Queste ultime, cadendo al suolo, eliminano fisicamente lo sgradito metallo dall’organismo. Anche l’humus formato nel sottobosco dalla biomassa caduta dagli alberi risulta infatti più ricco in oro rispetto al terreno a pochi metri di profondità, a conferma del fatto che il metallo viene assorbito dall’apparato radicale in profondità durante la stagione arida, traslocato attraverso lo xilema in forma ionica idrosolubile e depositato, affinché non causi nocumento, nelle foglie in attesa della loro caduta. Piccole ma misurabili quantità si accumulano nei tessuti, dove per effetto del mutato pH e per l’elevata concentrazione in alcuni vacuoli gli ioni precipitano e l’oro cristallizza tornando allo stato solido, riformando nanoscopiche pepite del diametro di 8 nanometri, grandi circa un quinto del diametro di un capello. Tutto ha un senso in questo fenomeno, dato che così l’oro non può più uscire dalla sua prigione a far danni per le cellule e in più occupa molto meno spazio: i ripostigli, si sa, non sono mai abbastanza grandi.

ResearchBlogging.orgRabdomanzia aurea scientifica. Spiace sempre frenare i sognatori più arditi, ma non si prevedono corse verdi dell’oro e niente frutteti di Re Mida, almeno con gli eucalipti. La riserva aurea accumulata nelle foglie di E. marginata non supera lo 0,000005% e non è tale da essere sfruttata a scopi commerciali. Dovremmo abbattere e lavorare 500 alberi adulti di eucalipto per produrre una fede nuziale, a spanne sono circa 750 tonnellate di materiale vegetale da trattare, un’impresa questa sì davvero erculea oltre che paziente, considerando gli anni necessari agli alberi stessi per produrre una simile biomassa. Per contro, gli eucalipti lavorano con grande precisione: basta spostarsi di soli 200 metri dalle piante che crescono sulla vena aurifera per trovare individui che contengono oro in quantità non significative. La “rabdomanzia aurea scientifica” potrebbe piuttosto rappresentare un eccellente sistema per valutare la presenza di oro in un terreno senza dover ricorrere a priori a trivellazioni e scavi esplorativi, perché un aumentato tasso d’oro nelle foglie e nel terriccio può indicare una maggiore probabilità di scovare un giacimento d’oro in profondità. Inoltre, il fenomeno può rivelarsi direttamente utile per la possibilità di ricavare nanoparticelle d’oro già pronte da usare in campo farmaceutico e nelle industrie dei sensori, dell’elettronica e della sintesi chimica sensa bisogno di produrle artificialmente. Questa scoperta aiuterà forse i cercatori d’oro e i biotecnologi, ma visto l’impatto ecologico di una miniera a cielo aperto e delle correlate attività estrattive rischia di essere una fregatura per le piante e per l’ambiente. Nel dare soddisfazione alle Esperidi di turno l’eucalipto non è però solo e anzi, già si sapeva che un comportamento analogo si può riscontrare in alcune conifere e che la pianta messicana Chilopsis linearis, diverse Brassicacee come Raphanus sativus o Brassica juncea e persino il dorato girasole riescono ad assorbire fino a 20-40 mg di oro per kg di biomassa disidratata. Certo, in questo casi occorre seminare le piante su un suolo superficialmente ricco di oro e occorre un aiutino sotto forma di cianuri e cianati aggiunti al suolo per solubilizzare il metallo (in quantità molto inferiori a quelle usate nelle estrazioni convenzionali), ma si potrebbe raggiungere la sostenibilità economica. Secondo alcune prove di campo, un terriccio scartato dalla lavorazione estrattiva convenzionale, se non completamente esausto, potrebbe garantire un ricavo lordo di circa 14000 $ (al cambio del 2011) e a circa 450 g di oro per ettaro. Probabilmente abbastanza da assumere tre guardiane con uno strano nome e un drago, per evitare furti sgraditi.

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Lintern, M., Anand, R., Ryan, C., & Paterson, D. (2013). Natural gold particles in Eucalyptus leaves and their relevance to exploration for buried gold deposits Nature Communications, 4 DOI: 10.1038/ncomms3614

Anderson, C., Brooks, R., Chiarucci, A., LaCoste, C., Leblanc, M., Robinson, B., Simcock, R., & Stewart, R. (1999). Phytomining for nickel, thallium and gold Journal of Geochemical Exploration, 67 (1-3), 407-415 DOI: 10.1016/S0375-6742(99)00055-2

Wilson-Corral, V., Anderson, C., & Rodriguez-Lopez, M. (2012). Gold phytomining. A review of the relevance of this technology to mineral extraction in the 21st century Journal of Environmental Management, 111, 249-257 DOI: 10.1016/j.jenvman.2012.07.037