Microbiota, alimentazione e nutrizione: 2 – Microbiota e alimentazione vegetale

Il Prof. Giovanni Ballarini, accademico e assiduo collaboratore del nostro notiziario “Georgofili INFO”, ha ritenuto interessante considerare il microbiota umano di recente scoperta, in evoluzione e molto complesso, anche nei suoi rapporti tra vegetali e agricoltura, alimentazione, passaggio da una cultura agricola a una cultura urbana-industriale.
Questo argomento, molto interessante per i nostri lettori, non può essere affrontato in un solo articolo ma in una serie di cinque articoletti tra loro collegati che pubblicheremo consecutivamente nella newsletter, per cinque mercoledì.
Ogni articolo è corredato di una bibliografia in formato pdf per chi volesse approfondire il tema.
_________________________________________________

Gli animali erbivori
sono il ponte tra la vegetazione e gli umani,
ricordandoci che la nostra sopravvivenza
dipende dall’equilibrio della natura.

Gli alberi e le piante sono il pane della natura,
e gli animali erbivori sono i custodi di questo tesoro verde.
Henry David Thoreau (1817 – 1862)

I primi animali terrestri compaiono circa quattrocento milioni di anni fa durante il periodo Devoniano. Sono animali invertebrati come i primi artropodi mentre anfibi e altri vertebrati che si adattano a vivere fuori dall'acqua compaiono dopo circa trenta milioni di anni. Questi animali si nutrono di vegetali che hanno sviluppano strutture fisiche adatte al nuovo ambiente come la cellulosa e che sempre più si proteggono e si difendono dagli animali con mezzi chimici (tossici e veleni) e meccanici (cortecce, spine ecc.). Gli animali che in ambiente acquatico si nutrono di vegetali sono costretti a sviluppare la capacità di digerire i nuovi vegetali e la loro cellulosa, per questo usano l’attività di microrganismi già presenti nei vegetali e ora noti come endofiti, costruendo i primi abbozzi dei microbioti che sono ora presenti in tutti gli animali che totalmente o anche solo in parte si nutrono di vegetali. Animali che si nutrono di vegetali è un importante passo evolutivo che porta alla colonizzazione della terraferma e tra questi ricordiamo i dinosauri erbivori poi scomparsi e soprattutto tra quelli a noi relativamente più vicini i ruminanti.
I primi ruminanti compaiono sulla Terra nel Miocene, circa trenta, quaranta milioni di anni fa, e hanno la capacità di digerire la cellulosa dei vegetali attraverso fermentazioni operate da un complesso microbiota presente nel sistema ruminale pregastrico che permette di sfruttare al massimo le risorse vegetali altrimenti di impossibile se non difficile digestione. Da qui il successo dei ruminanti, documentato dalle loro diverse specie, che si stima siano circa duecentocinquanta, tra selvatiche e domestiche, e che si manifesta anche dall’essere i ruminanti tra le specie più addomesticate dall’uomo. Ruminanti domestici ora si trovano in società umane in ogni condizione ambientale, dalle renne artiche ai cammelli sahariani, dai bovini, pecore, capre, bufali asiatici, europei e africani ai lama americani e questo perché i ruminanti hanno un’alimentazione non competitiva con quella dell’uomo sfruttando vegetali ricchi di cellulosa. I vegetali con le loro fibre contenenti cellulosa ed emicellulosa non sono facilmente digeribili e sono necessari insiemi di grandi quantità e diversi enzimi degradanti, tra cui glicosidi-idrolasi e polisaccaridi-liasi, che non sono prodotti o raramente dai mammiferi. I dinosauri erbivori, altri animali e tra questi i ruminanti nel soro apparato digestivo si sono dotati di ampie sacche che ospitano un complesso microbiota costituito da batteri e protozoi e specie batteriche che derivano dai microrganismi endofiti dei vegetali di cui l’animale si è alimentato. Questi ultimi microrganismi con diverse funzioni nei vegetali, e soprattutto i clostridi endofiti vegetali dotati di una notevole attività cellulolitica per cui sono considerati le nanomacchine naturali più efficienti per degradare cellulosa e emicellulosa, nel microbiota dei ruminanti come di altri animali intervengono nella degradazione delle fibre e liberando i contenuti delle cellule vegetali contribuiscono a degradare i polisaccaridi vegetali. I batteri del microbiota assieme a protozoi producono acidi grassi volatili, vitamine e soprattutto proteine che sono alla base della nutrizione dell’animale che quindi non si alimenta quindi di vegetali tal quali, ma del loro fermentato.
Animali che si alimentano con vegetali sono parte di un complesso, naturale ciclo endofitico-enterico-suolo-endofitico. In questo ciclo i microrganismi di origine vegetale che con l’alimento arrivano nel microbiota digestivo dell’animale, sono da questo e con le feci passati nell'ambiente dove diventano batteri del suolo dove, potendo colonizzare i vegetali, completano il ciclo. Il letame non solo costituisce un modo per riciclare grandi quantità di azoto nelle coltivazioni agricole, ma anche una fonte di microrganismi per i vegetali. Per questo la salute umana, che dipende dalla salute delle piante e degli animali, a sua volta è determinata dai suoli. Il ciclo vegetale-animale-suolo permette di comprendere come vitelli o altri animali ruminanti che fin dai primi giorni sono allevati lontani dalle madri quando iniziano a nutrirsi di erbe e fieni nel loro sistema ruminale sviluppano un microbiota digestivo. Da quanto tratteggiato si comprende anche come il microbiota digestivo dei bovini, e quindi alcune caratteristiche del loro latte e soprattutto dei formaggi che ne derivano, sono in relazione al ciclo foraggio-microbiota-feci concimanti il foraggio per cui alcuni disciplinari DOP impongono che almeno una certa quantità di foraggio sia della zona di produzione.
A quanto ora detto per gli animali vegetariani bisogna aggiungere che nel microbiota digestivo di animali selvatici carnivori sono stati individuati microrganismi endofiti in grado di degradare i carboidrati di origine vegetale, come la Prevotella trovata nell'intestino dei felini. Questi microrganismi possono derivare dall'ingestione di interiora o di feci di animali erbivori, senza dimenticare che molti carnivori non sono solo mangiatori di carni perché in certi periodi si nutrono anche di vegetali. Tipico è anche il ben noto caso dell’erba per i gatti, pianta appartenente alla famiglia delle Lamiaceae, di solito il Nepeta cataria, contenente nepetalattactone e che i gatti trovano molto attraente e la cercano attivamente.
I rapporti che vi sono tra i microrganismi endofiti dei vegetali, i microbioti degli animali strettamente vegetariani o con un’alimentazione più o meno flessibile e non solo vegetariana, porta l’attenzione sul microbiota dell’uomo. Questo nei paesi industrializzati ha oggi un’alimentazione nella quale la componente vegetariana è sempre meno naturale, in quanto i vegetali sono in gran parte sottoposti a trattamenti di sterilizzazione e iniziano a essere prodotti con sistemi che modificano anche la loro componente endofitica. Argomenti che meritano un più esame più dettagliato in un successivo esame. 

Per approfondimento, scarica: Bibliografia - 2.pdf