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Nov
05
2013
2

L’ mest mutant

Nel kit degli attrezzi genetico del moscerino della frutta (Drosophila melanogaster), un piccolo numero di geni, chiamati “omeotici”, può dar luogo a forme molto diverse. I geni omeotici sono conservati in tutti gli animali, noi compresi, nonché nelle piante. E’ questa manciata di geni “master”, pochi rispetto al totale, a regolare il differenziamento delle parti del corpo e la loro distribuzione nell’organismo. Sembra difficile da capire ma, a rifletterci, non ci vedo nulla di strano, perché i geni sono tanti (25.000 circa nell’uomo) e devono avere un’organizzazione gerarchica per funzionare al melio. Per così dire, ci sono geni operai, geni dirigenti e geni direttore, così come nell’impianto elettrico di casa abbiamo le prese di corrente, gli interruttori a parete e quelli principali (“master”). Il problema è quando l’interruttore principale viene spento o si rompe: a quel punto quelli a valle, anche funzionando perfettamente, non fanno più accendere la lampadina.

Inutile dire che quando i geni omeotici mutano (cambia la loro sequenza nucleotidica), come direbbe Lino Banfi, sono veri e propri volatili per diabetici. Questo perché le mutazioni di un embrione potrebbero essere grosse e fortemente aberranti. Ricordiamo tutti gli effetti teratogeni del talidomide, con neonati senza braccia o gambe, o entrambi (focomelia). In una scena del film di fantascienza Gattaca appariva un immaginario pianista con dodici dita, il quale suonava una versione modificata di uno Schubert improvvisato. La malformazione si chiama polidattilia, anche se di solito il mignolino aggiuntivo non ha ossa e nervi e quindi potrebbe avere al massimo una funzione percussiva sullo strumento. Il record lo detiene un bambino cinese nato addirittura con 31 dita, 15 alle mani e 16 dei piedi (vedi foto in basso).

 

Esempio di polidattilia. Fonte: http://foto.panorama.it/Li-Jinpeng-il-bambino-cinese-con-31-dita2

 

Queste mutazioni sono di solito rare e, per la loro gravità, determinano spesso aborti naturali. Il problema, come nel caso del talidomide, avviene quando sono causate da un qualche agente chimico o fisico; a quel punto le mutazioni aumentano e si comincia a pensare che qualcosa nell’ambiente circostante non stia andando nel verso giusto. Non è detto che sia qualcosa di artificiale. Ricorderete Polifemo nell’Odissea; è una leggenda e quindi un fondo di verità lo deve pure avere. In Grecia, paese caldo-arido, si sono da sempre allevati gli agnelli, animale gustoso e che consuma poca acqua. Gli agnelli ciclopici, con un solo occhio, appaiono occasionalmente tuttora. Alcune piante di cui si nutrono gli agnelli o altri erbivori contengono composti teratogeni. E’ il caso dei gigli del genere Veratrum, le quali producono due alcaloidi, la ciclopammina e la jervina, che provocano oloprosencefalia (ciclopia). In questo caso, il  responsabile è un gene omeotico (Sonic Hedgehog, in onore del noto videogioco) che si dovrebbe esprimere durante lo sviluppo precoce dell’encefalo ma appunto non lo fa.

 

Strutture molecolari della ciclopammina (a sinistra) e della jervina (a destra).

 

In Drosophila si conoscono molti di questi geni, e anche nelle piante abbondano, come vedremo fra un po’. Un fotografo, Diego Barsuglia, sta testimoniando con i suoi repotage quello che tristemente sta avvenendo nella Terra de Fuochi. Vi invito a cercare e vedere le sue immagini, spesso crude, ma molto esplicite. Quelle terre sono ormai condannate per la presenza (accertata) di policlorobifenili (PCB), cloruro di metilene e diossine. Queste ultime sono tra gli agenti mutageni e cancerogeni più potenti conosciuti, con livelli di tossicità valutabili in ng per kg (un nanogammo è la miliardesima parte del grammo). Eccettuate situazioni di esposizione a fonti puntuali (impianti industriali, inceneritori ecc.), la diossina entra nell’organismo avviene attraverso gli alimenti e non direttamente per via aerea. L’elevata solubilità nei grassi fa sì che la diossina risalga la catena alimentare concentrandosi sempre più, a partire dai vegetali, passando agli animali erbivori, ai carnivori e infine all’uomo, dove agisce una volta superata una soglia critica, anche a distanza di anni (da cui la profezia di Carmine Schiavone e le parole inascoltate di don Maurizio Patriciello, il sacerdote di Caivano incredulo davanti ai numerosi funerali). Si tratta per lo più di agenti mutageni chimici. E difatti un caprone ciclopico è comparso nella Terra de Fuochi ed è stato filmato da “Le Iene” ma più che altro parlano chiaro i dati: in soli dieci anni, dal 1998 al 2008, i decessi per tumore sono incrementati del 47%; il tasso di mortalità femminile per tumore al polmone è il più alto in Italia, con un aumento del 100% in soli 20 anni, a fronte di una diminuzione di circa il 50% sull’intero territorio nazionale. Certo, si può minimizzare tutto come ha fatto il ministro Lorenzin (finita a Roma non si sa per quale mistero glorioso) dando la colpa ai “cattivi stili di vita campani” ma non mi sembra opportuno ed è oltretutto a forte rischio di linciaggio.

Dai verbali del pentito Schiavone emerge anche altro, ovvero la presenza di score radioattive nel sottosuolo di paesi come Casapesenna, Casal di Principe, Castel Volturno, dove furono interrati per anni scarichi tossici e fanghi nucleari arrivati dalla Germania e dall’Italia. Esistono molti mutageni chimici potentissimi ma le scorie radioattive sono sicuramente ancora più pericolose. Non so se le immagini di ortaggi mutati siano autentiche (responsabili anche qui i geni omeotici?) o se invece non siano altro che una raccolta di fotografie sparse pe il web e attribuite alla radioattività di Fukushima. Di sicuro però l’autorevole Nature afferma due cose: 1) l’incidente di Fukushima non è stato di minore entità di quello di Chernobyl (cliccate qui e vi si aprirà Google Earth con l’entità dei due incidenti); 2) i mutanti intorno all’impianto nucleare sono comparsi eccome.

 

I presunti ortaggi mutati di Fukushima (fonte: web).

 

Riguardo al primo punto, le perdite di cesio (in forma di Cs-137) a Fukushima, un isotopo del Cesio con un’emi-vita di 30 anni e considerato il contaminante più abbondante delle due centrali, sono 1/5 di quelle dal reattore di Chernobyl. La radioattività totale rilasciata da Fukushima ammonta al 5.5% rispetto a quelle di Chernobyl. Il problema sta però nel luogo: Fuskushima è una città costiera e la radioattività ha contaminato gli ambienti costieri molto più facilmente, come anche tutta l’ittiofauna. A luglio 2011, quattro mesi dopo il disastro, i livelli di Cs-137 nella zona costiera erano ancora 10.000 volte più alti che nelle coste più lontane. Il Cs-137 entra facilmente nella catena alimentare per la sua somiglianza con altri atomi (sodio e potassio), per cui il problema era monitorare la radioattività nei pesci, considerando che il Giappone è il più alto consumatore di pesce e molluschi del mondo. E infatti il pasticciaccio è avvenuto. La dieta di 100 famiglie fukushimesi è stata analizzata nel 2011 e nel 2012: su 200 pasti, 12 contenevano livelli di Cs-134 e Cs-137 superiori a 1 Bq/kg, dosi non eccessive ma comunque superiori alla radioattività di fondo. Giusto per gradire, anche l’atmosfera non è risultata indenne, dato che pochi giorni dopo il maremoto (14 e 15 marzo), una corrente d’aria ha innalzato polvere radioattiva, traportandola lungo il Pacifico e lambendo la California il 18 marzo. Le porcherie radioattive sono poi ricadute sul suolo, e probabilmente anche nell’acqua, dove sono state ritrovate sotto forma di bigliette radioattive insolubili in acqua, composte da ferro, zinco e, appunto, cesio.

Secondo la mia modesta opinione, tutti ci rassicurano sugli effetti dei singoli disastri ma stiamo perdendo il conto del numero di questi eventi. Insomma, una botta di qua, una botta di là, ci troviamo ad essere ormai bombardati. Sarà un discorso qualunquista e poco dimostrabile il mio ma, tra test nucleari, bombe esplose e non, fuoriuscite di radioattività, armi ad isotopi nucleari e compagnia bella, siamo ben oltre quella soglia oltre la quale gli effetti si cominciano a far sentire. Certo, la radioattività di fondo naturale della Terra è probabilmente uno dei motori dell’evoluzione perché causa errori di replicazione genica di qua e là e quindi permette ai geni di mutare, ma ho la sensazione che da tempo abbiamo sforato. E in tutto questo non stiamo considerando l’inquinamento chimico. Mi viene in mente una domanda del mio professore di ecologia all’università, molto simile a quelle che Fermi  utilizzava per verificare quanto fossero “svegli” coloro che intendevano lavorare nel suo gruppo: considerando che gli atomi di un uomo di 70 g sono all’incirca 3 per 10 alla ventisettesima (3.000.000.000.000.000.000.000.000.000), quanti atomi appartenuti al corpo di Giulio Cesare mangiate senza accorgervene ogni giorno? Traslando, quanti atomi radioattivi mangiamo ogni giorno? Quanti di questi rimangono nei tessuti più stabili del nostro corpo (es. ossa e grassi)? Quanto manca per arrivare alla soglia fatidica?

 

Mappa di Fukushima. Nella legenda, la scala della dose effettiva di radioattività espressa in µSv/h (fonte: Akahane et al., 2012; Environmentalist, 32:136–143).

 

Direzione delle correnti marine dopo 3 mesi dal disastro di Fukushima. Si notano ancora gli alti livelli di radioattività (colori più caldi) (fonte: Buesseler et al., 2011).

 

Direzione delle correnti atmosferiche dopo 1 settimana dal disastro di Fukushima. Si notano gli alti livelli di radioattività (colori più caldi) fino all’America settentrionale (fonte: Takemura et al., 2011).

 

Torniamo al secondo punto, abbandonato qualche paragrafo fa: i mutanti intorno all’impianto nucleare. Come ho detto prima, non metterei la mano sul fuoco sulle foto degli ortaggi ma farfalle mutanti della specie Zizeeria maha sono state trovate (vedi video in basso). Anche se i radionuclidi sembrano essere decaduti e non esserci più, essi viaggiano ormai nelle reti trofiche e, secondo un articolo di Nature, gli ecosistemi intorno a Fukushima sono compromessi. Subito dopo l’incidente, le farfalle in questione presentavano danni lievi ma nelle generazioni successive sono comparsi danni ben più gravi. Questo non deve sorprendere, perché le mutazioni gravi alle cellule germinali (geni omeotici?) delle farfalle esposte direttamente alla radioattività hanno causato in seguito progenie fortemente deforme. Le spese, insomma, le hanno fatte i figli, considerando che le mutazioni provenivano inoltre da entrambi i genitori e che quindi poteva capitare che copie “buone” dei geni fossero ormai assenti. Le farfalle però hanno un tempo di generazione rapido e sono piccole; per accertare gli eventuali effetti sull’uomo ci vorranno decenni, per cui potrà succedere che le generazioni future subiranno le conseguenze senza poter dare la colpa più a nessuno, come spesso avviene in questi casi.

 

Farfalloidi mutanti nei dintorni di Fukushima.

 

Le piante sono a diretto contatto con il suolo e assorbono facilmente il cesio, confondendolo per potassio. Certo, il cesio non è molto solubile, ma molte piante sono in grado di acidificare il suolo, secernendo acidi organici attraverso le radici; è anche in questo modo che rendono disponibili all’assorbimento radicale i minerali più insolubili e necessari alla loro crescita. Inquinamento radioattivo o chimico che sia, nessuno se la sente di mangiare verdura e frutta potenzialmente cancerogeni e persino il commissario per le bonifiche della Regione Campania, De Biase, afferma: “Non posso dire a un cittadino mangia frutta e verdura e stai tranquillo”. Insomma, di bene in meglio. Passando però dalla sfera emotiva a quella scientifica, mangiare verdura e frutta deforme per via della radioattività o dell’inquinamento chimico, sebbene non particolarmente piacevole, ha effetti gravi sull’organismo? Direi di sì, perché, almeno nella frutta della terra dei Fuochi, hanno riscontrato livelli di metalli pesanti (cadmio in primis) altissimi; e il cadmio denatura le proteine, tra cui anche i fattori di trascrizione, causando deperimento e, ad alte concentrazioni, mutazioni alle cellule germinali, con conseguenti figli deformi.

Nelle piante, lo sviluppo fiorale (e non solo) è controllato da geni omeotici, molti dei quali membri della famiglia di geni regolatori MADS-box, studiati da più di 20 anni. Questi studi hanno accertato che lo sviluppo fiorale segue un modello classico (modello ABCDE), secondo il quale combinazioni diverse dei geni della classe A, B, C, D o E determinano quale elemento della corolla si formerà (ad esempio un sepalo o un petalo, uno stame o un pistillo), dando il giusto posto ad ogni elemento. Mutazioni di questi geni portano allo spegnimento di interruttori master e alla comparsa di fiori fortemente deformi. E siccome “per fare il frutto ci vuole il fiore” (Gianni Rodari, 1974), la comparsa di frutta e ortaggi mutanti non mi sorprenderebbe più di tanto.

 

 

Grazie a loro, ho scritto:

 

Atsuki Hiyama, Chiyo Nohara, Seira Kinjo, Wataru Taira, Shinichi Gima, Akira Tanahara & Joji M. Otaki (2012) The biological impacts of the Fukushima nuclear accident on the pale grass blue butterfly. Nature Scientific Reports 2, 570.

Atsuki Hiyama, Chiyo Nohara, Seira Kinjo, Wataru Taira, Shinichi Gima, Akira Tanahara, Joji M. Otaki (2012) The biological impacts of the Fukushima nuclear accident on the pale grass blue butterfly. Nature Scientific Reports 2, article number 570.

Campania, la terra dei fuochi alla diossina muore malata. http://www.linkiesta.it/campania-diossina-roghi

Geoffrey Brumfiel. (7 settembre 2011) Directly comparing Fukushima to Chernobyl. Nature Newsblog. http://blogs.nature.com/news/2011/09/directly_comparing_fukushima_t.html

Ken Buesseler, Michio Aoyama, Masao Fukasawa (2011) Impacts of the Fukushima nuclear power plants on marine radioactivity. Environ. Sci. Technol. 45, 9931–9935.

Koji Murai (2013) Homeotic genes and the ABCDE model for floral organ formation in wheat. Plants 2(3), 379–395.

Kouji Adachi, Mizuo Kajino, Yuji Zaizen, Yasuhito Igarashi (2013) Emission of spherical cesium-bearing particles from an early stage of the Fukushima nuclear accident. Nature Scientific Reports 3, article number 2554.

Michael D. Purugganan (1997) The MADS-Box floral homeotic gene lineages predate the origin of seed plants: phylogenetic and molecular clock estimates. J Mol Evol (1997) 45: 392–396.

Osamu Sato, Shunkichi Nonaka, Jun Ichiro Tada (2013) Intake of radioactive materials as assessed by the duplicate diet method in Fukushima. J. Radiol. Prot. 33, 823–838.

Sean B. Carroll. Infinite forme bellissime. Codice Edizioni.

Takemura, T. et al. (2011) A numerical simulation of global transport of atmospheric particles emitted from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. Sola 7, 101–104.

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