Microbiota, alimentazione e nutrizione: 1 – Microbiota degli endofiti vegetali

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.
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In biologia nulla ha senso,
se non alla luce dell’evoluzione.
Theodosius Dobzhansky, 1973

La nozione di microbiota soprattutto intestinale risale agli anni Novanta del secolo scorso con i primi studi sulla flora intestinale, e il termine e una comprensione approfondita di questa componente complessa compagine maturano in questo secolo nei primi decenni di questo secolo con l’arrivo e i progressi nelle tecniche di sequenziamento del DNA e quando attorno al 2007 con il progetto microbioma umano vi è la possibilità di analizzare in modo più dettagliato le comunità microbiche che vivono nel corpo umano. In questo modo il microbiota intestinale umano, un insieme complesso di microorganismi, tra cui batteri, virus, funghi e archea, sebbene non sia un organo nel senso tradizionale del termine, da molti ricercatori è considerato un "organo funzionale" a causa delle sue funzioni vitali e della sua influenza sulla salute generale. Come è nato, si è sviluppato e si comporta questo organo funzionale? Un argomento molto ampio, complesso, in continua evoluzione e con importanti ruoli nella alimentazione e nutrizione umana che merita di essere conosciuto iniziando dalla sua origine, perché come ci insegna Theodosius Dobzhansky (1973) In biologia nulla ha senso, se non alla luce dell’evoluzione. Per questo bisogna risalire agli endofiti dei vegetali.
I primi vegetali compaiono nelle acque durante il periodo Ordoviciano, circa quattrocentosettanta milioni di anni fa, con alghe verdi e altri vegetali acquatici che nel Devoniano, circa quattrocento milioni di anni or sono, si adattano alla vita sulla terraferma dando origine alle prime piante terrestri. Già in questi periodi i vegetali si associano a funghi, batteri o altri microrganismi che vivono nel loro interno senza causare danno apparente e spesso instaurando una relazione neutrale, simbiotica e soprattutto utile. Questo insieme di microrganismi viventi denominati endofiti, termine derivato dal greco e che significa "che vive all’interno" ancora oggi colonizzano tessuti vegetali come foglie, steli, radici o semi della pianta ospite e anticipa i microbioti che poi vi saranno negli animali.
Gli endofiti microbici sono presenti nella maggior parte delle specie vegetali sulla terra e contribuiscono alla prosperità e vigore delle piante ospiti generando un'ampia gamma di metaboliti che forniscono alla pianta fattori e condizioni di sopravvivenza. Gli endofiti stimolano la crescita delle piante attraverso diverse strategie, come sopprimere o superare i patogeni, fissare l'azoto, produrre fitormoni che stimolano la crescita, proteggere dallo stress o migliorare la disponibilità di minerali, aumentando la disponibilità di nutrienti del suolo. I microrganismi endofiti interagiscono con le piante nel modulare lo sviluppo delle loro radici e collegandosi con i microrganismi del suolo nel promuovere la solubilizzazione dei nutrienti, in questo modo creando il continuum suolo-pianta-microrganismi. Gli endofiti contribuiscono a combattere malattie dei vegetali neutralizzando elementi tossici ambientali, inibendo i patogeni delle piante con un'azione antagonista e stimolando la resistenza dei vegetali ai patogeni aumentando anche la loro tolleranza allo stress ossidativo.
Non mancano indagini che permettono di ritenere che alcune caratteristiche organolettiche dei vegetali usati come alimento sono condizionate o modulate da attività di microrganismi endofiti, come la produzione di aromi da parte dei funghi ipogei, più noti come tartufi (Vahdatzadeh e coll., 2015) e che apre nuove strade nella conoscenza della alimentazione vegetale nella specie umana.
Per queste attività negli ultimi anni vi è stata un’ampia ricerca che ha portato alla crescita di conoscenze sui ruoli dei microrganismi endofiti e a una chimica cooperativa tra gli endofiti e tessuti vegetali ospiti con ricadute in applicazioni biotecnologiche. Diversi composti naturali prodotti dagli endofiti come metaboliti secondari utili per le piante si sono dimostrati esserlo anche per l’uomo e per questo sono oggi considerati una promettente origine di nuovi prodotti naturali con impieghi nella medicina, agricoltura, industria e alimentazione. Gli endofiti sono già usati per la produzione di pigmenti, composti bioattivi ed enzimi importanti a livello industriale, come la glucanasi, l'amilasi, la laccasi, ecc. Alcuni endofiti possono anche produrre nanoparticelle con potenziali applicazioni in una varietà di campi, potendo svolgere importanti ruoli nella biodegradazione e nel biorisanamento con benefici ambientali e di salute pubblica.
Gli endofiti vegetali intervengono anche nel ciclo dei nutrienti, un importante processo che avviene continuamente per bilanciare i nutrienti esistenti e renderli disponibili per ogni componente dell'ecosistema e questo avviene soprattutto nell’ambito delle biomasse morte, un passo importante per riportare i nutrienti utilizzati nell'ecosistema che a sua volta diventa nuovamente disponibile per gli organismi, in un processo a catena ciclico. Durante questa biodegradazione i microbi endofiti colonizzano inizialmente all'interno delle piante e facilitano l'azione dei microbi saprofiti attraverso l'interazione antagonista, aumentando così la decomposizione della massa anche perché tutti gli endofiti hanno la capacità, sia pure in diverso grado e con differenze, di decomporre i componenti organici tra cui lignina, cellulosa ed emicellulosa.
Una caratteristica questa che si ritrova nei vegetali che sono usati come alimento dagli animali che con questi si nutrono e che sono fermentati dal microbiota digestivo. Un argomento questo che merita uno specifico, successivo approfondimento.