L’inquinamento da azoto è una problematica di cui si sta discutendo da diversi anni e, nell’ultimo decennio, è in crescita in tutto il mondo. L’azoto è un elemento naturale che, come noto, aiuta le piante a crescere rapidamente. Anche se già presente nella nostra atmosfera, di cui costituisce circa l’80%, le piante non sono in grado di assimilarlo nella sua forma gassosa, composta da due atomi di azoto legati. Eppure alcuni batteri sono in gradi di “fissare” l’azoto collegando l’idrogeno o le molecole di ossigeno all’azoto atmosferico. Nel corso dei millenni questi batteri si sono evoluti per fornire alle piante azoto in cambio degli zuccheri, rilasciati attraverso le radici della pianta. Un processo naturale che abbiamo sottovalutato quando, già dall’inizio del XX secolo, venne sviluppato un metodo per la produzione di azoto sintetico.
Ci pensò il chimico tedesco Fritz Haber, che contribuì allo sviluppo del metodo noto come “processo Haber-Bosch”. Fin dalla sua istituzione il processo Haber-Bosch ha supportato quasi la metà della popolazione globale ma ha anche raddoppiato la quantità di azoto fisso sul nostro pianeta. Infatti se da una parte i fertilizzanti sintetici hanno accelerato i tassi di crescita delle colture in tutto il mondo, la maggior parte dell’azoto sintetico – adoperato dagli agricoltori – non viene assorbito dalle colture ma si deposita sul terreno per poi evaporare nell’atmosfera, diventando ossido nitroso (300 volte più potente della CO2) oppure, attraverso le piogge e l’irrigazione, viene filtrato dal terreno finendo nei corsi d’acqua vicini che portano a fiumi, torrenti, laghi e mari fino a terminare negli oceani. Naturalmente è tossico anche per l’uomo, dal momento che il contatto con le acque inquinate può provocare dolorose eruzioni cutanee mentre l’ingestione può causare danni al fegato e ai reni.
Campionare i batteri e studiarne il DNA
Poiché i fertilizzanti azotati sono diventati più comuni, i batteri si sono inibiti perdendo la loro capacità di fissazione dell’azoto. Qui la sfida di Pivot Bio: studiare questo tipo di batteri che fissano l’azoto per risvegliare quella naturale sinergia con le piante che rilasciano lo zucchero. Al momento la startup si sta concentrando sulle coltivazioni di grano, mais e riso perché queste colture interessano il 50% di tutto l’azoto prodotto a livello globale e non si avvalgono di un’associazione naturale con i batteri che fissano l’azoto (come avviene per i legumi e la soia, attraverso i rizobi).
“Ciascun campione di terreno contiene migliaia e migliaia di microbi”, spiega la dottoressa Sarah Bloch, lead scientist di Pivot Bio, “ma solo alcuni di loro hanno una forte relazione con le colture a cui siamo interessati e solo alcuni sono in grado di produrre azoto”. Per trovare i microrganismi più produttivi per la determinazione dell’azoto, gli scienziati hanno prima rilevato campioni di terreno da tutti gli Stati Uniti, analizzando il DNA per identificare i produttori di azoto, poi hanno simulato il meccanismo genetico che ha causato l’inibizione dei batteri che fissano l’azoto, in un ambiente contaminato dai fertilizzanti sintetici. I ricercatori hanno poi modificato il DNA dei batteri in modo che continuassero a fornire azoto alle piante anche in presenza di fertilizzanti.
