Appunti di molecole bioattive e nutraceutica

Biodiversità e distribuzione dei composti bioattivi nel regno vegetale

Definizione (Treccani): La diversità biologica o biodiversità in ecologia è la varietà di organismi viventi, nelle loro diverse forme, e nei rispettivi ecosistemi. Essa comprende l'intera variabilità biologica: di geni, specie, nicchie ecologiche ed ecosistemi, ovvero diversi livelli della vita. La biodiversità si applica a diversi livelli e pertanto può essere estesa ai metaboliti prodotti dagli esseri viventi.

Numeri della biodiversità vegetale

Ripasso classificazione organismi viventi: dominio, regno, phylum, classe, ordine, famiglia, genere, specie. Si stima che il phylum che ha più specie sia quello degli insetti (2-5 milioni di specie). Le piante (Angiosperme o Magnoliophyta) sono più di 275.000 specie. Se ne scoprono sempre di nuove anche con studi molecolari e genetici (ad esempio quelle che si pensava fossero una stessa specie possono essere scoperte come due specie diverse).

Metaboliti secondari: fino ad ora identificate più di 100.000 strutture molecolari diverse, biodiversità dei metaboliti. Biodiversità delle specie vegetali e biodiversità dei metaboliti: una specie produce una certa quantità di metaboliti che può essere diversa da un’altra specie o anche da individui della stessa specie (es. se cresciuta in ambienti diversi). Di solito nella stessa famiglia il tipo di metaboliti secondari è abbastanza simile. Ci sono piccole differenze a livello di struttura che possono però diventare grandi se si usa il metabolita come farmaco o integratore alimentare.

Sulla Terra esistono circa 370 famiglie di piante distribuite in 200 nazioni, ma il 91% delle famiglie si trova in America meridionale (Amazzonia: percentuale più alta di biodiversità), quindi la conservazione della biodiversità è legata all’andamento politico ed economico di una sola regione geografica. È un luogo con instabilità politica e in cui non c’è cura per la biodiversità. Si bruciano foreste per ricavare campi. 33.000 specie in via di estinzione, molte producono metaboliti secondari.

Il pericolo di estinzione è legato a motivi naturali ma anche dell’uomo. La frammentazione degli habitat è uno dei pericoli più grossi per la conservazione della biodiversità. Ad esempio, circa 10 anni fa in Madagascar una foresta è stata bruciata per fare campi. Ogni abitante aveva diritto ad un appezzamento di terreno per diminuire la fame. Ma ciò ha interrotto la continuità della foresta che viveva come un tutt’uno, e le scimmie di una certa specie non sono più riuscite a passare da una parte all’altra (per riprodursi o cercare cibo), e la specie ha rischiato di estinguersi.

Azioni a sostegno della biodiversità

Noi europei siamo stati i primi a pensare che fosse necessario conservare la biodiversità.

• Convenzione di Berna sulla conservazione delle specie selvatiche e degli habitat europei (1982):
  • Conservazione della flora e della fauna spontanea ed i relativi habitat di ciascun paese;
  • Promuovere la cooperazione tra gli stati;
  • Monitorare le specie in pericolo e vulnerabili: ciascuno stato deve fare una lista di ciò che va conservato nel proprio Paese, ma fare una lista non è facile (ci vogliono esperti che comprendano che quella specie/habitat è in pericolo, quindi comitato scientifico che stili la lista e la tenga aggiornata: «Emerald network»);
  • Fornire assistenza su problemi legali e scientifici.
• Convenzione sulla Diversità Biologica (1992) (nata al meeting sulla Terra di Rio de Janeiro):
  • Sviluppare delle strategie nazionali, piani o programmi per la conservazione e l'uso sostenibile della diversità biologica. La diversità biologica/genetica è un bene per ciascun Paese e ciascuna popolazione dovrebbe goderne i frutti, principio base della convenzione sulla biodiversità e il suo uso sostenibile.
  • Si decide di integrare, per quanto possibile ed appropriato, la conservazione e l'uso sostenibile della diversità biologica nei piani di settore rilevanti, nei programmi di governo e nelle politiche.

Convenzione di Berna (1982)

Membri contraenti: Unione Europea, Monaco, Burkina Faso, Marocco, Tunisia e Senegal (per loro la conservazione della biodiversità voleva dire sopravvivenza). Membri osservatori: Algeria, Bielorussia, Bosnia Herzegovina, Capo Verde, Città del Vaticano, San Marino e Russia.

«Emerald network» (1982): rete ecologica composta da aree di conservazione di interesse speciale selezionate da ciascun paese contraente. L’UE, per adempiere ai suoi obblighi verso la protezione degli habitat, nel 1992 ha prodotto la direttiva Habitat (da indicazioni ad ogni governo su come fare ad aderire a questa convenzione e alla Emerald network) e successivamente ha istituito la rete Natura 2000 (lista di siti in pericolo per la perdita di biodiversità). I siti Natura 2000 sono il contributo degli Stati membri dell'UE alla rete Emerald e comprendono anche siti marini. Gli elenchi vengono aggiornati periodicamente secondo l'evolversi della situazione e delle conoscenze scientifiche.

Convenzione sulla Diversità Biologica (1992)

CBD, ratificata a Rio nel 1992 e oggi adottata da 196 paesi. È un trattato internazionale per tutelare la diversità biologica, l'utilizzazione durevole dei suoi elementi e la ripartizione giusta dei vantaggi derivanti dallo sfruttamento delle risorse genetiche (devono dare il benessere alle popolazioni dove quella diversità genetica è presente). Sfruttamento di queste popolazioni (es. caffè che compriamo qua: del prezzo che paghiamo arriva pochissimo alle comunità che coltivano il caffè). Se queste popolazioni vengono retribuite giustamente, inoltre sono più spinte a conservare la biodiversità del loro habitat.

In seguito a questa convenzione sono stati fatti 14 meeting. Il prossimo sarà nel 2020:

• Il protocollo di Nagoya (2010): è stato istituito un protocollo di azione. Chi si occupa di cosa, dove trovare soldi e come occuparli. Durante questo meeting sono stati stilati gli obiettivi di Aichi (2011-2012): piano strategico per la biodiversità. Sono 5 macrobiettivi suddivisi in 20 obiettivi, che dovevano essere raggiunti tra il 2011 e il 2020.
• Pyeongchang, Corea del Sud, 2014: conferenza dei partecipanti (196 paesi) della convenzione sulla diversità biologica per vedere a che punto si era arrivati. La Conferenza dei Partecipanti della CBD tenutasi a Pyeongchang, Repubblica di Corea, dal 6 al 17 ottobre 2014 ha esaminato le principali tendenze che hanno continuato a mettere pressione sull'ambiente, come ad esempio la popolazione in crescita, l’urbanizzazione e il consumo e la produzione non sostenibile. Nel 2020 non si sarebbero raggiunti gli obiettivi di Aichi. Di conseguenza è stato riconosciuto dalla maggioranza dei partecipanti, che il trend attuale non poteva continuare e che l'agenda post-2015 dovrà sostenere un approccio trasformativo basato sul consumo e la produzione all'interno dei confini planetari. Integrare la biodiversità in tutti i settori, costruire sinergie e lavorare attraverso partnership "innovative" con la partecipazione di tutti i ministeri e con il mondo accademico, la società civile e il settore privato per un futuro sostenibile. Le parti hanno adottato 35 decisioni: le prime sei formano la Road-map di Pyeongchang per la migliore attuazione del piano strategico per la biodiversità 2011-2020 e il raggiungimento degli obiettivi sulla biodiversità.
• 2018: riunione alle Nazioni Unite, a cui hanno partecipato tutti i 196 Paesi e anche rappresentanti di popolazioni indigene. Nel 2018 in Egitto il meeting è stato fatto con 3800 partecipanti dei 196 Paesi per risolvere il problema, perché siamo molto lontani dal raggiungere gli obiettivi di Aichi. Si punta a migliorare i servizi ecosistemici: benefici per l’uomo che derivano dagli ecosistemi (4 tipi: supporto alla vita, approvvigionamento, regolazione-clima e valori culturali).

Per l’esame sapere: definizione convenzione sulla biodiversità, definizione biodiversità, i 5 obiettivi di Aichi a memoria (se con esempi meglio).

Obiettivi di Aichi

Piano Strategico per la Biodiversità 2011-2020 è un quadro decennale per l'azione da parte di tutti i paesi e le parti interessate per salvare la biodiversità e migliorare i benefici per le persone. Il Piano Strategico è composto da una visione condivisa, una missione, obiettivi strategici e 20 ambiziosi obiettivi ancora raggiungibili, noti collettivamente come gli Obiettivi di Aichi. La gente deve sapere cos’è la biodiversità e cosa fare per conservarla e sfruttarla in maniera ecosostenibile (es. laboratori nelle scuole per educare).

• Punto 1 = fulcro dell’obiettivo A. Bisogna ridurre la perdita di habitat naturali, ma non ci siamo per niente arrivati. Si capisce l’importanza anche del mare.
• Eccesso di nutrienti: bisogna ridurre l’input ai campi (la fertilizzazione). Es. vespa killer, cimice asiatica, gambero di fiume possono danneggiare le coltivazioni o fare fuori un’intera specie.
• Ogni Paese prende misure di conservazione degli habitat e di ridurre l’estinzione di specie note e minacciate (obiettivo non raggiunto). Agire sulla società = fulcro degli obiettivi di Aichi.
• Le popolazioni locali devono essere salvaguardate perché così possano salvaguardare l’habitat in cui vivono; tutti devono poter trarre vantaggio dalla diversità genetica del proprio ambiente.
• Mantenimento del germoplasma: es. cavò per piante dove vengono conservati tutti i semi. Se le specie si estinguono si possono riprodurre.

Capire come le popolazioni indigene riescono a mantenere la biodiversità e cercare di imparare da loro più fornire loro aiuti per continuare quello che stanno facendo da secoli. Per questo nell’ultima riunione c’erano anche rappresentanti di popolazioni indigene.

Ricapitolando

• Concetto di biodiversità.
• Biodiversità dei metaboliti secondari.
• Importanza della conservazione della biodiversità attraverso la creazione di una sinergia tra politica, economia, società e scienza.
• Sovranità di ogni paese o popolazione sulla biodiversità genetica del proprio territorio.
• Per mantenere la biodiversità è necessario sfruttare le risorse naturali in modo sostenibile.

Sostenibilità

Il termine sostenibilità racchiude gli impegni che la popolazione dovrà mantenere per far sì che le risorse attualmente utilizzate possano essere sfruttate nel miglior modo possibile, garantendo alle generazioni future di poter soddisfare le proprie esigenze.

Pilastri della sostenibilità

(identificati a Rio+10, meeting 10 anni dopo Rio-2002):

• Società
• Economia
• Ambiente

1. Sostenibilità economica: intesa come capacità di generare reddito e lavoro per il sostentamento della popolazione.
2. Sostenibilità sociale: intesa come capacità di garantire condizioni di benessere umano (sicurezza, salute, istruzione, democrazia, partecipazione, giustizia) equamente distribuite per classi e genere.
3. Sostenibilità ambientale: intesa come capacità di mantenere qualità e riproducibilità (quello che abbiamo ora lo avremo anche fra 10-20 anni, la biodiversità deve mantenersi) delle risorse naturali.

L'area risultante dall'intersezione delle tre componenti, coincide idealmente con lo sviluppo sostenibile (summit mondiale sulla sostenibilità 2002, Rio+10). Delle intersezioni parziali danno sviluppo equo, sviluppo vivibile e sviluppo realizzabile (es una buona economia rende realizzabile la sostenibilità ambientale).

Sviluppo sostenibile: si parte dalla società. Una società che sta bene può attuare tutti quei programmi/sacrifici/soldi per attuare la sostenibilità ambientale. Quindi la sostenibilità economica sostiene la sostenibilità sociale che sostiene quella ambientale. Le tre condizioni di sostenibilità ambientale, economica e sociale partecipano insieme alla definizione di benessere e progresso.

I paesi che adottano pienamente e con successo i criteri di sostenibilità sociale ed economica sono quelli con uno stile di vita più "pacifico" se paragonati alle nazioni che soffrono di insostenibilità economica e sociale. Dove non c’è pace non può esserci sostenibilità. Una volta raggiunta la sostenibilità sociale, le popolazioni possono agilmente muoversi verso l'impegno per una sostenibilità ambientale, raggiungendo così uno sviluppo sostenibile. L'idea è creare una società che stia bene e si senta trattata equamente, così che possa pensare al resto, come conservare la biodiversità.

Standard di sostenibilità

I tre pilastri (Rio+10), nel corso degli ultimi anni, hanno costituito una base comune per vari sistemi di standard e certificazioni di sostenibilità, in particolar modo per l'industria alimentare (certificazioni ISO-qualcosa). Dal 2002 sono nati questi standard basati sui pilastri della sostenibilità. Ad esempio, attuazione di programmi per l’istruzione di Paesi in cui si va a sfruttare il territorio. Ditte controllano dati di emissione/riciclo scarti. Ad esempio, la ditta Bonollo che fa grappe ha preso una certificazione ISO perché ha attuato un progetto di riciclo completo di quello che utilizza. Usa tutto ciò che è legnoso per bruciarlo per produrre energia ed estrae proantocianidine (molecole bioattive) dai vinaccioli (che sarebbero scarti). Sono metaboliti presenti negli integratori alimentari contro le cistiti.

Gli standard di sostenibilità vengono ora usati da ditte alimentari per dichiarare che loro sono sostenibili. Non c’è un certificato di sostenibilità che dica che sei sostenibile economicamente, socialmente e a livello ambientale, ma ci sono separati. Tra gli standard che oggi fanno esplicito riferimento a questo triplice approccio c’è il commercio equo e solidale. È nato negli anni ‘90, per dare qualcosa ai piccoli produttori di caffè/cacao/cotone per avere sostentamento giusto e accorciare la filiera di distribuzione per ridurre i costi. I principali vincoli da osservare per entrare nel circuito del commercio equo solidale sono: divieto del lavoro minorile, impiego di materie prime rinnovabili, spese per la formazione/scuole, salari equi.

La formazione è molto importante perché dici a dei produttori che puntano solo ad arrivare a fine mese che devono anche coltivare in modo sostenibile; devi dargli i soldi per farlo e garantire un minimo d’ordine per dargli sicurezza di avere il loro lavoro anche in futuro. Gli acquirenti si assumono impegni quali: prezzi minimi garantiti, quantitativi minimi garantiti, contratti di lunga durata, consulenza rispetto ai prodotti e le tecniche di produzione, prefinanziamento.

Agricoltura sostenibile

Agricoltura sostenibile equivale allo sviluppo sostenibile, i tre tipi.

Agricoltura rispettosa delle risorse naturali (acqua, fertilità del suolo, biodiversità) e che non utilizzi sostanze chimiche inquinanti. Bisogna ridurre gli input ai campi (fertilizzanti/pesticidi/erbicidi che riducono la biodiversità). Si può parlare di agricoltura sostenibile dal punto di vista sociale, cioè la capacità dell'intera produzione agroalimentare mondiale di far fronte alla domanda globale, non solo dei paesi industrializzati, ma anche di quelli in via di sviluppo. Si può infine intendere l'agricoltura sostenibile dal punto di vista economico, cioè vantaggiosa per l'agricoltore favorendo un reddito equo (come fa il commercio equo-solidale), la tutela della salute dell'operatore e il miglioramento della qualità della vita degli agricoltori e dell'intera società.

Nel caso delle risorse naturali, come i metaboliti secondari prodotti dalle piante aromatiche e medicinali (PAM), qual è il significato di sostenibilità? Che cosa deve essere sostenuto, per quanto tempo e da chi? Fra i numerosi obiettivi dell'agricoltura sostenibile di PAM i principali sono la riduzione degli input per la produzione delle piante coltivate, spostando l'agricoltura mondiale verso le mete prefissate per un maggiore profitto (migliorare la resa del campo dando meno input), una maggiore competitività (avere un prodotto competitivo = migliore e costante nel tempo) e una gestione ambientale.

Per ottenere questi risultati occorre:

• Proteggere le piante dalle malattie e dai patogeni (non con pesticidi e insetticidi; si può partire da semi selezionati senza patogeni. Di solito il patogeno è già nel seme; selezionare le varietà più resistenti agli attacchi degli erbivori);
• Prendere in considerazione i limiti del sistema agricolo;
• Utilizzare leguminose per migliorare il suolo (es. alternare la coltura con quella di legumi, che incrementano la disponibilità di N nel terreno; co-coltivazione per le PAM);
• Utilizzare semi privi di patogeni e colture resistenti agli attacchi degli erbivori;
• Massimizzare i benefici degli organismi 'benefici' presenti nel suolo (batteri e funghi che aiutano le piante ad assimilare l’azoto. Dando pesticidi questi spariscono);
• Ridurre l'uso di pesticidi e di fertilizzanti inorganici;
• Salvaguardare la sostanza organica del suolo;
• Utilizzare al meglio le risorse non rinnovabili (es. consumare meno acqua);
• Utilizzare risorse energetiche rinnovabili quali quelle biologiche, geotermiche, idroelettriche, solari e il vento;
• Conservare tutte le risorse e ridurre i rifiuti e il danno ambientale.

Quindi:

• Sviluppo sostenibile nasce dall’ottenimento della sostenibilità sociale unita a quella economica e ambientale.
• Agricoltura sostenibile deve essere rispettosa dell’ambiente.