Le piante come organismi modello per lo studio delle contaminazioni ambientali

Le piante possono rappresentare dei sistemi biologici modello molto efficaci nello studio dell’ambiente in cui viviamo, essendo completamente integrate nel loro ecosistema: per mezzo delle radici esplorano il terreno e si nutrono degli elementi minerali disciolti nell’acqua circolante e per mezzo delle foglie svolgono la fotosintesi, entrando in contatto con l’aria che anche noi respiriamo. Lo studio dei parametri fisiologici e di sviluppo di una pianta in diverse condizioni ambientali può fornire molte indicazioni sugli effetti delle sostanze inquinanti che possono essere presenti nelle diverse matrici ambientali, suolo, acqua e atmosfera.

Lo studio

Recentemente, presso l’Istituto IBBA, in collaborazione con l’Istituto IRET, con l’Università di Pisa e di Siena, sono stati analizzati sistemi vegetali di interesse agrario, come la vicia, la cipolla, la lenticchia e il riso, dopo esposizione a inquinanti di diversa natura. In particolare, sono stati considerati gli effetti sulle piante di contaminanti emergenti rappresentati da nanoparticelle metalliche e da micro-nanoplastiche. Questi inquinanti, “invisibili” per le loro piccole dimensioni, sono spesso di origine antropica e nel caso delle micro-nanoplastiche derivano da materiale di maggiori dimensioni e non degradabile, rilasciato nell’ambiente in maniera indiscriminata che successivamente può subire frammentazione ad opera di agenti biologici, fisici e atmosferici aumentandone la dispersione, la reattività e la pericolosità per gli esseri viventi.

Mentre per gli ambienti acquatici la contaminazione da microplastiche è un fenomeno ben conosciuto ormai da anni, per l’ambiente terrestre, compresi i suoli agricoli, questa problematica è emersa solo più recentemente dopo la scoperta che il livello di inquinamento del suolo è spesso maggiore di quello dei mari. Questo fenomeno è dovuto allo scarico indiscriminato di plastiche nell’ambiente, all’utilizzo in agricoltura di fanghi da depurazione carichi di micro- nanoparticelle e al largo uso di materiale plastico per le coltivazioni.

I nostri studi sulle piante definiti di fitotossicità (effetti sui parametri di crescita e sviluppo) e genotossicità (danni al patrimonio genetico) hanno evidenziato che sia le nanoparticelle che le micro-nanoplastiche possono alterare la germinazione del seme, la crescita del germoglio, possono penetrare nei tessuti della pianta inducendo anomalie cromosomiche, ed essere trasportate ed accumulate, alterando la qualità delle coltivazioni.

Questi risultati, pubblicati in diversi lavori su riviste scientifiche internazionali, devono senz’altro fare riflettere su alcuni punti essenziali. Per prima cosa le piante possono essere utilizzate come indicatori biologici dell’ambiente in cui viviamo in alternativa alla sperimentazione su sistemi animali, e rappresentare una scelta eticamente più accettabile per studi di ecotossicologia. Inoltre, poiché sono in grado di accumulare molti contaminanti ambientali nei loro tessuti, le piante coltivate spesso rappresentano l’ingresso di sostanze dannose nella catena alimentare coinvolgendo tutti i livelli trofici fino all’uomo.

Per questo motivo occorre prestare sempre maggiore attenzione ai metodi di coltivazione e alla qualità dei prodotti che raggiungono le nostre tavole.