Stato dell'arte e prospettive nell'impiego di metaboliti microbici in agricoltura

Dall'Introduzione: La scoperta nel 1929 della penicillina da parte di Alexander Fleming ha aperto un capitolo nuovo della microbiologia applicata e rappresenta l'inizio di ciò che oggi chiamiamo microbiologia industriale o biotecnologia microbica. L'intensa attività di ricerca per l'identificazione di nuove sostanze antibiotiche che seguì quella prima storica scoperta rese rapidamente evidente ai ricercatori che i microrganismi erano una fonte straordinariamente varia di metaboliti secondari biologicamente attivi, le cui potenzialità di sviluppo in ambito medico e agricolo potevano all'epoca essere solo vagamente immaginate. I metaboliti secondari sono il prodotto di specifiche vie biosintetiche non direttamente implicate nelle funzioni cellulari primarie, cioè in quelle reazioni che assicurano alla cellula la produzione di energia e delle molecole essenziali per la sopravvivenza, la crescita e la moltiplicazione. La loro funzione biologica è stata per molto tempo oscura e i metaboliti secondari sono stati inizialmente considerati delle semplici "scorie" o prodotti intermedi del metabolismo primario. Tuttavia, poiché la sintesi di questi composti rappresenta per la cellula un costo energetico, e poiché nell'economia della natura a un costo deve corrispondere sempre un ritorno in termini di utilità biologica, risultò presto evidente che i metaboliti secondari dovessero avere una funzione precisa, per quanto non ancora chiara, nella biologia dei microrganismi. Oggi la nostra comprensione della funzione dei metaboliti secondari microbici è molto maggiore. Sappiamo che, oltre ad essere importanti per la regolazione dello sviluppo e della morfogenesi (per esempio nella differenziazione dei corpi fruttiferi dei funghi), essi rivestono un ruolo, spesso fondamentale, nelle interazioni tra i microrganismi e altri organismi che occupano la loro stessa nicchia ecologica: piante, insetti, nematodi e, naturalmente, altri microrganismi. In natura, i metaboliti secondari microbici possono operare come molecole semiochimiche, fungendo da segnali chimici nella comunicazione con altri organismi, possono contribuire alla patogenicità o alla virulenza di agenti fitopatogeni, possono essere armi nella competizione contro batteri e funghi del suolo e del filloplano, possono avere funzioni di regolazione delle interazioni benefiche con le piante, favorendo l'instaurarsi di rapporti simbiotici, elicitando risposte di resistenza o stimolando la crescita vegetale, ecc. L'agricoltura intensiva, sviluppatasi nei decenni seguenti la "Green Revolution" degli anni '40, fortemente basata sull'impiego massivo di fitofarmaci per la gestione fitosanitaria delle colture, ha con il tempo generato problematiche connesse alla presenza di residui tossici nei prodotti agricoli, all'inquinamento delle falde acquifere e dell'ambiente edafico, alla pericolosità per gli organismi utili e non-target e alla perdita di efficacia dei principi attivi per effetto dello sviluppo di resistenza nelle popolazioni degli agenti fitopatogeni e dei fitofagi. L'interesse per l'uso di metaboliti microbici in campo agricolo è sorto proprio dalla necessità di trovare soluzioni a tali problematiche e di sviluppare alternative ecosostenibili agli agrofarmaci di sintesi. In questo senso, i pregi dei metaboliti microbici sono molteplici: (a) sono versatili nella struttura e nell'attività. Presentano una varietà e una complessità strutturale difficilmente replicabili mediante sintesi chimica. Inoltre il loto meccanismo d'azione è generalmente "multisito", sono cioè attivi su più siti cellulari, e ciò riduce la probabilità che insorgano resistenze; (b) Sono biodegradabili. Si disattivano di solito entro un mese, o anche in pochi giorni, a seguito di degradazione microbica n