Nasce la lattuga che produce una proteina della carne, alternativa alla zootecnia tradizionale

Una lattuga capace di produrre una proteina-chiave della carne e piante di tabacco trasformate in vere e proprie “biofabbriche vegetali”: è il risultato ottenuto da un team di ricercatori dell’Imperial College di Londra guidato da Alexia Groff, ricercatrice di biotecnologie vegetali, che ha dimostrato, per la prima volta, la produzione stabile di mioglobina animale nelle piante “superiori” (le più evolute dal punto di vista biologico, dotate di tessuti e organi specializzati come radici, fusto, foglie, fiori e semi, ndr). Lo studio, “Produzione sostenibile della proteina della carne mioglobina nei cloroplasti delle piante”, pubblicato sulla rivista “Frontiers in Plant Science”, apre nuovi scenari per lo sviluppo di alimenti vegetali capaci di riprodurre più fedelmente colore, sapore e valore nutrizionale della carne, riducendo al tempo stesso l’impatto ambientale associato agli allevamenti.
La ricerca nasce dalla necessità di trovare alternative più sostenibili alla zootecnia tradizionale, responsabile di un elevato consumo di risorse naturali. La mioglobina è, infatti, una proteina fondamentale della carne: conferisce il caratteristico colore rosso, contribuisce al gusto e alle note umami e rappresenta una fonte di ferro altamente biodisponibile. Per questo motivo gli scienziati hanno puntato a produrla direttamente negli organismi vegetali attraverso l’ingegneria genetica dei cloroplasti, gli organelli cellulari in cui avviene la fotosintesi.
Gli autori hanno espresso mioglobina suina in lattuga e tabacco e mioglobina bovina nell’alga verde Chlamydomonas reinhardtii, con l’obiettivo di confrontare l’efficienza dei diversi sistemi produttivi e valutare gli effetti sulla fisiologia degli organismi ospiti. Le piante transgeniche sono state ottenute attraverso la tecnica della biolistica, che consiste nel bombardare i cloroplasti con microproiettili rivestiti da versioni ottimizzate del gene della mioglobina. Dopo aver verificato il corretto inserimento del Dna, i ricercatori hanno coltivato le piante fino all’età adulta, ottenendo semi che hanno trasmesso il gene anche alla generazione successiva. I risultati mostrano una netta superiorità delle piante rispetto all’alga. Nel tabacco la mioglobina ha raggiunto circa il 2,7% delle proteine solubili totali, mentre nella lattuga si è attestata intorno all’1,5%; nell’alga il valore è rimasto inferiore allo 0,25%. Inoltre, l’espressione della proteina nei cloroplasti del tabacco si è rivelata nettamente più efficiente rispetto alle tradizionali tecniche di trasformazione nucleare.
Le analisi hanno evidenziato che la mioglobina prodotta nel tabacco presenta il corretto ripiegamento tridimensionale, contiene il gruppo eme necessario alla sua funzionalità e mostra limitati segni di danno ossidativo. Tuttavia soltanto circa il 35% delle molecole risultava effettivamente caricato con eme (una molecola contenente ferro che si lega a proteine come la mioglobina e l’emoglobina, permettendo loro di trasportare o immagazzinare ossigeno, ndr), contro circa l’80% della mioglobina ottenuta nel batterio Escherichia coli, segnalando che la disponibilità di questa molecola rappresenta ancora un fattore limitante nelle piante.
Dal punto di vista fisiologico, l’espressione della proteina animale non ha provocato conseguenze rilevanti. Le piante sono rimaste sane e fertili, senza compromissioni significative della fotosintesi né gravi alterazioni della crescita. Nei tabacchi transgenici è stato, inoltre, osservato un incremento di circa 2 volte del contenuto totale di eme nelle foglie.
Anche le rese produttive sono considerate promettenti. Il tabacco ha prodotto circa 94 milligrammi di mioglobina per chilogrammo di peso fresco e 800 milligrammi per chilogrammo di peso secco, mentre la lattuga ha raggiunto circa 48 milligrammi per chilogrammo di peso fresco e 810 milligrammi per chilogrammo di peso secco. Sebbene questi valori siano ancora circa 10 volte inferiori a quelli presenti nel muscolo bovino, gli autori sottolineano che la maggiore efficienza delle colture vegetali potrebbe consentire rese per ettaro comparabili o addirittura superiori a quelle ottenute con l’allevamento, con minori consumi di acqua e suolo e una riduzione delle emissioni di gas serra.
Secondo i ricercatori, la mioglobina potrebbe essere estratta dalle foglie e impiegata come ingrediente per migliorare colore, gusto e valore nutrizionale dei sostituti vegetali della carne. La lattuga appare particolarmente interessante perché potrebbe essere utilizzata direttamente come biomassa alimentare o consumata come alimento fresco. Restano, però, da migliorare la quantità complessiva di mioglobina prodotta, l’incorporazione dell’eme nella proteina e la resa necessaria per applicazioni industriali. Il lavoro rappresenta, comunque, un’importante prova di principio per la produzione sostenibile di proteine animali nelle piante e per la realizzazione di alimenti vegetali sempre più simili alla carne sotto il profilo sensoriale e nutrizionale, secondo “Frontiers in Plant Science”.