I ricercatori dell’Earlham Institute di Norwich utilizzando tecniche di ingegneria genetica di precisione, hanno modificato le piante di tabacco per produrre un seducente profumo di feromoni sessuali di falena, potrebbe essere usato come richiamo sessuale per confondere gli aspiranti parassiti in cerca di amore e ridurre la necessità di dannosi pesticidi. Inoltre, hanno dimostrato come la produzione di queste molecole, possa essere gestita in modo efficiente per non ostacolare la normale crescita delle piante.
I feromoni sono sostanze chimiche complesse prodotte e rilasciate da un organismo come mezzo di comunicazione. Consentono ai membri della stessa specie di inviare segnali, tra cui quello di far sapere agli altri che stanno cercando l’amore.
Gli agricoltori tra le loro colture possono collocare diffusori di feromoni per imitare i segnali degli insetti femmina, intrappolando o distraendo i maschi dalla ricerca di un compagno, alcune di queste molecole possono essere prodotte con processi chimici, ma la sintesi chimica è spesso costosa e crea sottoprodotti tossici.
Nicola Patron biologa molecolare e sintetica dell’Earlham Institute, dirige il gruppo di biologia sintetica (una scienza all’avanguardia che applica i principi dell’ingegneria ai mattoni della vita, il DNA), nello studio pubblicato nella rivista Plant Biotechnology Journal ha affermato:
«La biologia sintetica può permetterci di ingegnerizzare le piante affinché producano molto di più di qualcosa che già producono, oppure possiamo fornire le istruzioni genetiche che permettono loro di costruire nuove molecole biologiche, come i farmaci o i feromoni».
Il team di ricercatori ha collaborato con gli scienziati dell’Istituto di Biologia Molecolare e Cellulare delle Piante di Valencia per ingegnerizzare una specie di tabacco, Nicotiana benthamiana, per produrre feromoni sessuali di falena. La stessa pianta precedentemente è stata ingegnerizzata per produrre anticorpi contro l’ebola e persino particelle simili a quelle del coronavirus da utilizzare nei vaccini Covid.
Il team di ricercatori ha creato in laboratorio nuove sequenze di DNA per imitare i geni della falena, e ha introdotto alcuni interruttori molecolari per regolare con precisione la loro espressione, che, di fatto, accende e spegne il processo di produzione.
I ricercatori hanno detto che una componente importante della nuova ricerca è stata la capacità di regolare con precisione la produzione dei feromoni, poiché costringere le piante a costruire continuamente queste molecole ha i suoi svantaggi.
Nicola Patron ha detto:
«Man mano che aumentiamo l’efficienza, molta energia è deviata dalla normale crescita e allo sviluppo. Le piante producono molto feromone ma non sono in grado di crescere in modo significativo, il che riduce essenzialmente la capacità della nostra linea di produzione. La nostra nuova ricerca fornisce un metodo per regolare l’espressione genica con molta più accuratezza».
Il team di ricercatori in laboratorio hanno iniziato a testare e perfezionare il controllo dei geni responsabili della produzione del mix di molecole specifiche che imitano i feromoni sessuali delle specie di falena, tra cui il verme arancione dell’ombelico (è la larva di una falena dal muso grigio argento con segni neri, inizia a deporre le uova entro due giorni dall’età adulta) e la falena del cotone.
I ricercatori hanno dimostrato che il solfato di rame, potrebbe essere utilizzato per regolare con precisione l’attività dei geni, consentendo loro di controllare sia i tempi sia il livello dell’espressione genica. Ciò è particolarmente importante in quanto il solfato di rame è un composto economico e facilmente reperibile già approvato per l’uso in agricoltura.
I ricercatori sono stati persino in grado di controllare attentamente la produzione di diversi componenti di feromoni, consentendo loro di modificare il cocktail per adattarsi meglio a specifiche specie di falene.
Nicola Patron ha affermato:
«Abbiamo dimostrato di poter controllare i livelli di espressione di ciascun gene rispetto agli altri, questo ci consente di controllare il rapporto tra i prodotti realizzati. Ottenere la ricetta giusta è particolarmente importante per i feromoni delle falene, che spesso sono una miscela di due o tre molecole in rapporti specifici. I nostri collaboratori in Spagna stanno ora estraendo i feromoni di origine vegetale e li stanno testando nei dispenser per vedere quanto siano efficaci per le falene femmine».
Il team di ricercatori spera che il loro lavoro apra la strada all’uso abituale delle piante per produrre una vasta gamma di preziosi prodotti naturali.
Nicola Patron in conclusione ha detto:
«Uno dei principali vantaggi dell’utilizzo delle piante è che può essere molto più costoso costruire molecole complesse utilizzando processi chimici. Le piante producono già una serie di molecole utili, quindi siamo in grado di utilizzare le tecniche più recenti per adattare e perfezionare i macchinari esistenti, in futuro, potremmo vedere serre piene di fabbriche vegetali, fornendo un modo più ecologico, economico e sostenibile per produrre molecole complesse».
