Pandemie vegetali (prima parte)
In un convegno a Dublino di qualche anno fa, ricordo che una ricercatrice esperta di endofiti (microorganismi che vivono all’interno delle piante) si stupiva del fatto che fino a 25 anni prima, l’esistenza di endofiti fosse considerata fantascienza. Un po’ come il personaggio Pat ne il “Sussurro del Mondo” di Richard Power, i suoi studi erano così pionieristici da trovare difficoltà a far comprendere alla comunità scientifica che, come gli uomini ospitano batteri intestinali, anche le piante lo fanno. Il tempo le ha comunque dato ragione, perché la sua intuizione era giusta.
In biologia, l’oggetto di ricerca è stato molto spesso l’esemplare isolato, magari in un’ottica ecologica in cui interagiva con altri organismi, ma pur sempre nel suo isolamento. Eppure oggi, grazie a tecniche molecolari molto più sofisticate di quelle del passato, sappiamo che non esistono esemplari isolati, e a volte neppure specie separate, come pensava Limneo. Tutto è più sfumato e complesso di quanto avessimo pensato. I nativi americani erano arrivati empiricamente alla verità, cioè che tutti gli organismi viventi sono tra loro intercorrelati da flussi di materia e di energia e che ci fosse un superorganismo (la Madre Terra) che li comprendeva tutti. Anche secondo gli antichi Greci, Gaia era la suprema madre e la fonte di tutta la fecondità della natura. Pertanto non era solo l’incarnazione fisica della terra, ma la sua vera essenza, pervasiva e onnipresente.
Grazie alle conoscenze scientifiche attuali, spesso oggi ci si riferisce non tanto a singoli organismi, ma a olobionti, cioè ad organismi che ospitano al loro interno altri organismi, come nel caso degli endofiti per le piante o dei nostri batteri intestinali. Eppure, la scienza occidentale è stata per secoli riluttante a comprendere appieno la portata di questa visione della biologia. Se l’uomo si considera come dominatore del creato e non ha un senso di rispetto e ammirazione (sia essa religioso o laico) nei confronti della natura, i guai sono pressoché assicurati. E questo non perché la hybris umana debba essere in qualche modo punita dagli dei; non per un castigo, ma perché semplicemente l’uomo non può vivere senza il contributo di milioni di specie che abitano la Terra, in particolare le piante. Rescindere nettamente questi legami e credersi indipendenti provoca quindi problemi più o meno gravi. È solo questione di tempo.
È pur vero che queste connessioni tra organismi viventi possono essere anche forieri di effetti negativi, come nel caso dei virus, che sono appunto parassiti per necessità. Da settimane si parla molto di pandemie e dei modi per contrastarle o perlomeno mitigarle, ma quello che personalmente più mi stupisce è come un po’ tutte le nazioni non siano state pronte ad affrontare questo tipo di rischio. Affaccendate in guerre militari ed economiche, non hanno considerato non dico l’avvento di una pandemia (tuttavia prevedibile) ma perlomeno un’ipotetica guerra batteriologica. Abbiamo considerato le pandemie come dei fenomeni che avvenivano in popolazioni povere e con sistemi sanitari non efficienti, che ci non avrebbero mai toccato; eppure così non è stato. Nonostante il salto da un pipistrello all’uomo (spillover), le migliaia di morti in Cina e i primi casi in Italia, pochi avevano considerato il SARS-CoV-2, responsabile del Covid-19, una vera minaccia. Questa sottovalutazione del rischio, a mio parere, è stata dovuta anche a un certo senso di superiorità che non ci ha permesso di essere preparati. Se avessimo pensato a tutte le malattie portate dagli animali (zoonosi) già a partire dall’inizio dell’agricoltura, ai milioni di morti dovuti alla peste bubbonica e, più recentemente, alla influenza spagnola, alla frequenza degli spostamenti aerei, alle continue minacce ad habitat di animali selvatici, all’aumento demografico globale e alla sovrappopolazione nelle città, ci rendiamo conto – ahimè a posteriori – che la miccia era pronta, anzi già accesa.
Il nostro genoma conserva ancora tracce di DNA virale, di infezioni avvenute anche decine di migliaia di anni fa, e noi stessi siamo colpiti da malattie virali, soprattutto durante l’infanzia o periodicamente, come nel caso dell’influenza. In quel caso però ci sono i vaccini o una certa immunità dovuta all’incontro frequente e periodico con il virus. Nel caso del SARS-CoV-2, il salto di specie e la novità della malattia per l’organismo umano, il cui sistema immunitario per questo motivo era meno pronto a difendersi, ha causato il disastro. E tutto sommato ci è andata anche bene, perché ci sono virus molto più mortali del SARS-CoV-2. I problemi sono stati accentuati perché hanno colpito una società già piena di problemi a causa di mancanza di risorse naturali, minacciate da un cambiamento climatico globale e fondamentalmente capitalistica e tecnologica. Per tutti e tre questi motivi, molto vulnerabile anche a minimi spostamenti dalla norma. A frittata fatta, l’atteggiamenti di molti dei miei colleghi sono stati molteplici: a grandi linee, c’è chi ha sottovalutato la minaccia fino alla fine, per poi ricredersi; c’è chi ha subodorato subito il pericolo; c’è, infine, chi ha considerato il Covid-19 come l’ultimo avvertimento che ci dà il tempo di riconsiderare il nostro comportamento e quindi di cambiare rotta. In realtà, credo che questa pausa possa aiutarci a deliberare come tutto ciò può essere trasformato in un sistema sostenibile; forse è una grande possibilità. D’altro canto, il virus sta facendo tantissime vittime e provocherà parecchi problemi economici che perdureranno anche dopo la fine dell’emergenza.
Da biologo, non posso cedere a un approccio teleonomico o divino. Se proprio dovessi scegliere, preferirei la peste causata da cause naturali di Lucrezio che quella da castigo divino di Tucidide. Non siamo di certo stati puniti, ma di sicuro abbiamo una grossa responsabilità. Siamo oramai come un’immensa monocultura di umani (7 miliardi e più), pochissimo dissimili geneticamente (tranne che per i razzisti), in lotta più o meno aperta tra di noi, ammassati (più del 50%) in città abnormi e tentacolari, mobili e incontrollabili come l’acqua. Siamo quindi un obiettivo perfetto per un virus. Le pandemie sono sempre avvenute nella storia umana dall’inizio dell’agricoltura e della stanzialità, e lo saranno ancora di più in futuro. In fin dei conti, un virus che si deve replicare per continuare a sopravvivere – un compito che sta svolgendo molto bene – e vede in noi degli ospiti fantastici. Jered Diamond, nel suo saggio “Armi, acciaio e malattie” aveva già descritto tutte le malattie che avevano plasmato la struttura delle comunità umane, dando loro svantaggi o vantaggi rispetto ad altre. Lo stesso ha fatto William Ruddiman nel suo “L’aratro, la peste, il petrolio”, in cui entrano in gioco anche i cambiamenti climatici. I biologi vegetali, e in particolare i fitopatologi e gli ecologi vegetali, sanno bene che ci sono state pandemie che hanno decimato intere specie su tutta la Terra. Specie che dominavano quasi tutti continenti e che sono state infine ridotte al lumicino.
Dal momento che in questo si parla di piante, qui e nel prossimo post, descriverò due di queste pandemie: il cancro corticale del castagno e la grafiosi dell’olmo.
Ci sono molte cause di declino delle piante e in particolare delle foreste: pioggia acida, ruggine, cancro, carie del legno, siccità, specie invasive, pratiche agricole non adeguate, parassiti del legno, funghi nocivi, desertificazione, ecc. La causa del cancro corticale del castagno è un fungo (Cryphonectria parasitica) originario dell’Asia Orientale, dove le specie endemiche di castagno (Castanea crenata in Giappone e Castanea mollissima in Cina) erano resistenti al fungo, e quindi non ne subivano le conseguenze. Importato negli Stati Uniti da piante di castagno orientale, il fungo fu causa di una devastante malattia identificata per la prima volta nel 1904 come Endothia parasitica da Hermann Merkel, capo forestale del New York Zoological Park.
Un castagno americano in Connecticut colpito da cancro corticale. Fonte: the image collection of American Environmental Photographs, 1891-1936, University of Chicago Library Special Collections.
Subito dopo che Merkel pubblicò i risultati della sua coperta, lasciò la città per sfuggire al caldo estivo; al suo ritorno, qualche settimana dopo, non c’era più nemmeno un castagno in città che valesse la pena salvare. Nel 1908, William Murrill, micologo al The New York Botanical Garden si accorse che sia i castagni giapponesi che quelli cinesi mostravano i sintomi della malattia e che anche un’altra specie di castagno (Castanea pumila) era stata attaccata. All’inizio i patologi pensarono che si trattasse di un fungo residente che era mutato e diventato letale. Quando Frank N. Meyer, un esploratore del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti, rinvenne C. parasitica in alberi cinesi e giapponesi, comprese che l’origine del patogeno era però alloctona: erano stati gli alberi giapponesi importati e piantati in USA fin dal 1876 a portare il fungo.
Pianta di castagno cinese colpita dal fungo. Fonte: Anagnostakis and Hillman. Evolution of the chestnut tree and its blight.
Il castagno americano (Castanea dentata) è un albero imponente e a rapida crescita ma, nel giro di un anno macchie cremisi-arancioni screziarono i castagni in tutto il Bronx. Queste macchie erano dovute ai carpofori del fungo, che in realtà avevano già ucciso il suo ospite. Ogni infezione rilasciava un’orda di spore nella pioggia e nel vento. I giardinieri della città mobilitarono un contrattacco, potarono i rami infetti e li bruciarono, spruzzarono sugli alberi solfato di calcio e di rame da carri trainati da cavalli, ma l’effetto fu solo quello di spargere le spore presenti sulle asce che usavano per abbattere gli alberi.
Le macchie color cremisi-arancione tipiche del cancro corticale del castagno. Fonte: Ringling et al. (2016) WSL – Notizie per la pratica, 54.
Il fungo, riclassificato nel 1978 come Cryphonectria parasitica, spazzò via rapidamente il castagno americano. Era inizialmente una specie arborea dominante nelle zone orientali degli USA ma, a metà del XX secolo, la devastazione era arrivata in Alabama, Mississippi e Georgia del Nord. La pandemia appariva come una lunga ellisse che si estendeva per quasi tutta la lunghezza della Costa atlantica, all’interno della quale dal 50 al 99% dei castagni era morto, circa tre-quattro miliardi di alberi, 18 volte l’area del parco nazionale di Yellowstone. La gente era ammutolita per l’incredulità e osservava impotente i preziosissimi castagni morire. L’albero dell’industria della conciatura, delle traversine della ferrovia, dei vagoni, dei pali del telegrafo, del combustibile, dei recinti, delle case, dei fienili, delle scrivanie pregiate, dei tavoli, dei pianoforti, delle cassette, della polpa di cellulosa e di un’infinità di ombra e cibo gratuiti – l’albero del paese di cui si raccoglie la maggior quantità di frutti – stava scomparendo velocemente. Si cercò di ritagliare aree cuscinetto per salvare delle popolazioni di castagno, si invocò una rinascita religiosa per liberarsi del peccato responsabile della piaga, ma tutto era perduto: l’albero simbolo degli USA orientali, spina dorsale di intere economie rurali, la pianta duttile e resistente con almeno tre dozzine di utilizzi industriali, che costituiva il 25% degli alberi di una foresta continua che si estendeva dal Maine agli Stati del Golfo, era ormai spacciato.
L’areale naturale del Castagno americano. Fonte: Atlas of United States Trees. Vol. 4: Minor Eastern Hardwoods (1977) (Ed.) E. L. Little, Jr. USDA Forest Service Misc. Publ. 1342
Nel 1938, il fungo fu trovato a Genova, poi, nel 1948, in Svizzera, in cui una quarantina di focolai contribuirono a portarlo in tutta Europa. L’ultimo paese ad essere colpito è stato l’Inghilterra, nel 2011. Oggi, tutti i castagneti europei (Castanea sativa) sono colpiti dalla malattia.
Presenza del cancro corticale del castagno in Europa. Fonte: Ringling et al. (2016) WSL – Notizie per la pratica, 54.
A differenza degli Stati Uniti, in Europa la malattia ha avuto un decorso meno drammatico. E qui le note positive. I virus sono microorganismi piccolissimi (di solito tra 0,02 e 0,30 micrometri, cioè milionesimi di metro), al confine tra l’organico e l’inorganico, senza alcuna identità definita se non quella che passa per una funzione tanto semplice quanto potente: sfruttare il metabolismo dell’organismo che li ospita per riprodursi illimitatamente. Nel caso del castagno, il virus è stato provvidenziale perché colpisce proprio il fungo patogeno (C. parasitica), per cui ha permesso la comparsa di ceppi fungini a virulenza attenuata (ipovirulenza). Questi si sono diffusi spontaneamente nel Sud dell’Europa, scongiurando così la distruzione totale dei castagneti. Il virus, Cryphonectria hypovirus 1 (CHV-1), probabilmente introdotto in Europa insieme al fungo, rallenta la crescita del fungo, riducendone la produzione di spore asessuali e impedendone la riproduzione sessuale. Il fungo rimane così solo negli strati esterni della corteccia, e l’albero è così in grado di reagire isolando i tessuti infetti attraverso la loro cicatrizzazione. Come nel caso del SARS-CoV-2 per noi, si tratta di una corsa contro il tempo in cui la pianta, per salvarsi, deve produrre cicatrici più velocemente di quanto il fungo penetri nella corteccia.
Cosa fare per salvare i castagni? Paradossalmente, la legna morta degli alberi infetti può essere al medesimo tempo una fonte di virus attraverso le spore infette ma anche una fonte di cancro se diffonde spore esenti dal virus. Essa deve quindi essere eliminata dai castagneti dove l’ipovirulenza non è presente, mentre può avere una funzione curativa in aree dove l’ipovirulenza è già diffusa. Inoltre, piantine e marze di castagno dovrebbero essere acquistate solo da vivai controllati e muniti di certificato fitosanitario. Il legno di castagno può essere importato solo senza corteccia e non può essere depositato nelle vicinanze di castagneti. Inoltre, l’importazione di partite di corteccia di castagno è assolutamente proibita. Sono importanti le operazioni di potatura, per eliminare i rami della pianta che per primi manifestano i sintomi. Dopo interventi su alberi infetti, potature di rimonda, nonché operazioni di innesto, è consigliabile una regolare disinfezione degli attrezzi utilizzati. Poi, il cancro si può controllare attraverso una lotta biologica attiva, trattando i cancri in modo mirato con ceppi ipovirulenti di C. parasitica. Infine, sul mercato sono disponibili castagni ibridi con una certa resistenza al cancro corticale, generati attraverso incroci tra il castagno europeo suscettibile e quello giapponese resistente. Questo in Europa.
Una foresta di castagno americano in Tennessee. Fonte: the image collection American Environmental Photographs, 1891-1936, University of Chicago Library Special Collections.
E in America? I castagni, dopo più di cento anni dalla scoperta del fungo patogeno, non sono scomparsi e stanno ancora sopravvivendo grazie all’arrivo del virus dell’ipovirulenza e agli esperimenti di incrocio di castagni americani con castagni orientali. Fra pochi anni dovremmo quindi avere a disposizione ibridi resistenti da piantare nelle foreste statunitensi. La presenza del virus dell’ipovirulenza dovrebbe anche facilitare gli alberi resistenti a evolversi nella foresta. Infine, l’introduzione volontaria del virus dell’ipovirulenza renderà le piante colpite meno vulnerabili.
Cosa abbiamo da imparare da questa storia? Prima di tutto che un virus con cui una specie non è mai venuta mai in contatto precedentemente provoca danni ingenti; che i virus viaggiano con noi e che, una volta diffusi, sono di difficile controllo e pochi errori possono rendere vani gli sforzi per contenerli; che i virus possono essere, dal nostro punto di vista, cattivi o buoni; che le interazioni tra organismi viventi nei sistemi biologici possono essere estremamente complesse; e infine, che l’unica arma vincente per risolvere i problemi causati dai virus è la ricerca scientifica.
Leggendo questo articolo, chi di voi si è identificato con un albero di castagno?
