Fungicidi e riscaldamento, una doppia pressione sui microbi del suolo

Due studi del Trinity College di Dublino collegano l’esposizione a un fungicida alla resistenza agli antibiotici e mostrano gli effetti della sua combinazione con temperature più alte sull’attività microbica e sulla crescita dell’orzo

di Matteo Cavallito

I fungicidi agricoli possono avere conseguenze che vanno oltre il controllo delle malattie delle piante. Lo segnalano due studi del Trinity College di Dublino che hanno preso in esame rispettivamente lo sviluppo di una resistenza al fungicida e a tre antibiotici in un batterio del suolo e la riduzione dell’attività delle comunità microbiche dovuta all’azione combinata del fungicida e di temperature più elevate.

Le ricerche, pubblicate sulle riviste Evolutionary Applications e The ISME Journal, mettono a fuoco aspetti diversi di un problema comune: le pressioni esercitate dalle pratiche agricole e dal riscaldamento globale sui microrganismi indispensabili al funzionamento del suolo.

Il suolo è soggetto a una duplice pressione

I microrganismi del terreno partecipano al ciclo dei nutrienti, alla trasformazione della materia organica e ai processi che sostengono la crescita delle piante. I fungicidi servono a contrastare i patogeni delle colture, ma una volta raggiunto il suolo entrano in contatto anche con organismi che non costituiscono il loro bersaglio. Nei campi, le comunità microbiche incontrano spesso più fattori di stress nello stesso momento.

Per questo è necessario studiare contemporaneamente l’effetto delle sostanze chimiche e quello delle temperature per ottenere un quadro più completo. I due lavori affrontano la questione su scale differenti. Il primo segue l’evoluzione di una specie batterica; il secondo esamina le risposte di comunità più complesse e le possibili conseguenze per una pianta coltivata.

I fungicidi e la resistenza agli antibiotici

Nel primo studio i ricercatori hanno coltivato Pseudomonas fluorescens, un batterio capace di favorire la crescita delle piante, in microcosmi di suolo sottoposti per 16 settimane a diverse combinazioni di fungicida e riscaldamento. Il prodotto impiegato, il Fubol Gold, contiene metalaxyl-M e mancozeb. Prove di sensibilità e analisi del genoma hanno permesso di seguire i cambiamenti delle popolazioni batteriche. Ebbene, “l’esposizione al fungicida ha selezionato rapidamente una maggiore resistenza al prodotto, rilevabile già dalla quarta settimana”, scrivono gli autori.

Nei batteri, inoltre, è emersa resistenza anche a tre antibiotici ai quali essi non erano stati esposti: cloramfenicolo, sulfatriad e acido nalidixico.

Secondo gli studiosi, il fenomeno potrebbe essere legato a mutazioni di un gene associato alla regolazione delle pompe cellulari che espellono sostanze. Un meccanismo comunque da approfondire. Il riscaldamento non ha modificato l’evoluzione della resistenza al fungicida ma ha inciso sulla sopravvivenza visto che “le popolazioni sottoposte sia al fungicida sia al riscaldamento si sono estinte più rapidamente, rendendo meno efficace l’adattamento evolutivo che avrebbe potuto evitarne la scomparsa”.

Meno attività microbica, meno crescita dell’orzo

Il secondo lavoro ha esaminato invece il funzionamento delle comunità del suolo dopo quattro mesi di esposizione allo stesso fungicida o a temperature più alte oppure a entrambi i fattori. I ricercatori hanno misurato, fra l’altro, la respirazione microbica e la capacità di utilizzare diverse fonti di carbonio. I risultati indicano che “la combinazione di riscaldamento e fungicida ha causato una diffusa perdita di attività metabolica, soprattutto nell’utilizzo di carboidrati e acidi carbossilici”. La riduzione delle attività microbiche è stata maggiore di quella attesa sommando gli effetti dei singoli trattamenti.

La successiva coltivazione dell’orzo in compost sterile inoculato con le comunità microbiche precedentemente trattate, a temperatura costante e senza aggiungere fungicida, ha mostrato che gli effetti del trattamento potevano riflettersi sulla crescita delle piante anche dopo la fine del trattamento.

Lo studio ha evidenziato inoltre che, nei batteri isolati dai suoli esposti al solo fungicida, la resistenza al prodotto era aumentata di 16 volte rispetto al controllo. L’aumento non è stato osservato nei batteri provenienti dai suoli esposti anche al riscaldamento: secondo gli autori, le temperature più alte potrebbero quindi aver ostacolato l’adattamento al fungicida.

Le implicazioni per agricoltura e salute

I risultati invitano a considerare insieme due questioni. La prima riguarda la resistenza antimicrobica: anche una sostanza diversa dagli antibiotici può favorire la selezione di batteri resistenti ad alcuni di essi. La seconda riguarda la salute del suolo: sotto pressioni concomitanti, la perdita di attività microbica può accompagnarsi a una minore crescita delle piante. “Tendiamo a considerare il cambiamento climatico e le sostanze chimiche usate in agricoltura come problemi distinti e, di conseguenza, a studiarli separatamente”, ha spiegato Siobhán O’Brien, docente di microbiologia al Trinity College e co-autrice degli studi.

“In realtà, i suoli sono esposti a queste pressioni nello stesso momento e la nuova ricerca dimostra che i loro effetti combinati possono essere molto più dannosi di quanto ci aspetteremmo”.

Gli studi indicano quindi perché sia utile valutare i prodotti agricoli anche nel contesto delle condizioni climatiche in cui vengono impiegati. Ulteriori ricerche sul campo potranno infine stabilire quanto i fenomeni osservati in laboratorio si verifichino nei suoli coltivati e quali conseguenze abbiano per i raccolti e la salute umana.