Lo sviluppo della ricerca biotecnologica nel lago Bajkal

Il biologo Maksim Timofeev parla delle prospettive biotecnologiche del lago Bajkal:

“Siamo tutti concordi sul fatto che il lago Bajkal sia un patrimonio nazionale unico, ma a livello statale manca ancora una strategia precisa per il suo utilizzo. La comprensione delle potenzialità delle risorse del lago è estremamente limitata: tutte le strategie implementate per il suo sviluppo presuppongono uno sfruttamento diretto e questo moltiplica i rischi per l’ecosistema e i problemi ambientali.

Di recente, la Camera dei Conti della Federazione Russa ha riconosciuto che gli enormi fondi stanziati per lo sviluppo della regione del Bajkal non vengono spesi nel modo giusto, quando invece esisterebbe un modo molto più efficiente e moderno per far sviluppare tali territori: investire nella ricerca e nella produzione biotecnologica, per le quali la singolare fauna del lago stesso fornirebbe una ricca base di sviluppo.

Attualmente prevale un approccio “semplicistico” alle risorse del Bajkal: si vede del potenziale solo per lo sviluppo del turismo, dell’industria per la vendita dell’acqua, della pesca del cisco artico e della foca, per l’estrazione del legname, delle piante selvatiche e di altre risorse naturali.

foche del lago bajkal
Le foche del lago Bajkal

Questa logica è profondamente viziosa non solo perché può danneggiare il Bajkal, ma anche dal punto di vista economico: questa è la storia dell’industria del secolo scorso, il paradigma delle materie prime, mentre ormai le principali forze trainanti della nuova rivoluzione industriale sono la digitalizzazione, la robotica e le biotecnologie. Ed è proprio nel campo della biotecnologia che il lago Bajkal ha un vantaggio competitivo sottovalutato.

La biotecnologia

La biotecnologia è una disciplina che studia le possibilità di utilizzare organismi viventi, i loro sistemi cellulari o i loro prodotti metabolici per risolvere specifici problemi tecnologici, sia che si tratti di creare organismi viventi con determinate caratteristiche mediante metodi di ingegneria genetica, sia di isolare nuovi composti medicinali e sostanze benefiche del regno organico, per produrle successivamente su scala industriale.

Questa idea non è nuova: la maggior parte dei farmaci esistenti si basa su prototipi naturali. Infatti, il primo antibiotico efficace contro la tubercolosi fu ottenuto negli anni ’40 da uno scienziato americano di origine russa, Selman Waksman, a seguito dello studio del suolo. Lo scienziato ha osservato il processo di distruzione del bacillo tubercolare, identificando i microrganismi responsabili del processo e la sostanza che sintetizzano. Attualmente, solo il mercato globale degli enzimi di bioingegneria per antibiotici a basso costo supera i 7 miliardi di dollari.

Gli endemismi del lago Bajkal

Dove possiamo cercare in natura le future medicine? Questa ricerca va perlopiù alla cieca, perciò è molto più utile cercare laddove la natura stessa ci fornisce più materiale possibile, cioè in luoghi di maggiore diversità biologica. Nel territorio russo, il luogo principale è proprio il lago Bajkal. Il suo ecosistema è caratterizzato da uno sviluppo di massa delle forme endemiche, ovvero che vivono solo in quell’area, con proprietà e processi biochimici e molecolari unici. La Biblioteca del Bajkal delle risorse genetiche endemiche ha la più ricca collezione di materiale per la costruzione di nuove strutture genetiche, di proprietà di eventuali donatori.

Vi sono anche molti esemplari singolari, come ad esempio l’unica fauna al mondo d’acqua dolce che vive negli abissi. Esistono più di mille specie differenti che popolano un’area dalla profondità di oltre mille metri, in condizioni piuttosto sfavorevoli: l’acqua è praticamente distillata, è molto fredda, non c’è luce e la pressione è estremamente alta. Tuttavia, il problema principale della fauna abissale del Bajkal non è la peculiarità dell’habitat, ma la particolarità dell’alimentazione.

Tutti i pesci demersali sono simili ad avvoltoi, si nutrono infatti di resti organici e cadaveri, cibo spazzatura che trasmette infezioni. Questi pesci pulitori degli abissi devono quindi continuamente combattere le infezioni che inevitabilmente contraggono nel processo di alimentazione: in milioni di anni di evoluzione le specie endemiche del Bajkal hanno imparato a farlo in modo incredibilmente efficace. Talvolta producono spontaneamente delle sostanze antimicrobiche (ad esempio i peptidi antimicrobici), in altri casi incaricano degli aiutanti, i batteri simbiotici, che generano gli antibiotici disinfettanti necessari.

I biologi hanno intrapreso una ricerca su nuovi antibiotici ricavabili dai crostacei che abitano nelle profondità del lago Bajkal abbastanza recentemente (meno di cinque anni fa), ma hanno già individuato diverse migliaia di ceppi unici di batteri che producono sostanze con proprietà antimicrobiche, isolando una serie di composti precedentemente sconosciuti al mondo farmaceutico. In particolare, gli scienziati hanno scoperto degli antibiotici appartenenti alla classe “Angucycline” che mostrano non solo proprietà antimicrobiche, ma anche antitumorali.

L’enorme biodiversità e l’assoluta integrità della fauna del Bajkal aprono prospettive incredibili per il lancio di un intero settore per la ricerca, l’isolamento e la commercializzazione di nuovi antibiotici efficaci e altri composti bioattivi. Più di 2500 specie uniche di animali e centinaia di migliaia di microrganismi vivono nel Bajkal, ognuno dei quali potrebbe diventare la fonte di un composto farmaceutico sconosciuto (secondo le stime dell’università di ricerca russa “Higher School of Economics”, il valore del mercato mondiale della ricerca e creazione di farmaci supera i 490 miliardi di dollari, mentre quello per i farmaci veterinari è invece di 18 miliardi di dollari).

Ma la lista di abilità speciali dell’endemismo del lago Bajkal non si limita a questo. I crostacei delle profondità marine vivono nel buio più totale e sono costretti a percorrere grandi distanze alla ricerca di cibo.

anfipodo endemico del lago bajkal
Uno degli anfipodi endemici del lago Bajkal

Per trovare cibo, hanno sviluppato sistemi estremamente efficaci di chemiorecezione (senso dell’olfatto), come anche pigmenti visivi ultrasensibili per la percezione della luce. Queste proteine attivate dalla luce, chiamate opsine, hanno grandi prospettive di utilizzo nell’optogenetica – una tecnologia per il controllo dei processi che si verificano negli organismi viventi a livello cellulare, la quale usa un tipo di luce con una specifica lunghezza d’onda. Le tecniche optogenetiche sono oggi l’avanguardia dei metodi di studio del sistema nervoso e del cervello. Le stime iniziali del mercato mondiale dell’optogenetica per il 2020 sono di 53 miliardi di dollari.

La purezza dell’acqua e la criopreservazione

E non è tutto: la proprietà più nota dell’acqua del lago Bajkal è la sua purezza, che la rende una risorsa molto più importante della semplice acqua potabile. In inverno, su quest’acqua si forma uno strato di ghiaccio trasparente, che fa passare molto bene la luce. Questo è uno dei fattori chiave dell’ecosistema del lago Bajkal: d’inverno, grazie alla trasparenza del ghiaccio, la vita nel lago non si congela (come avviene in altri bacini), mentre, al contrario, avviene un picco invernale di sviluppo del plancton fotosintetico – ovvero un’alga minuscola, che al di sotto dei freddi strati di ghiaccio, con temperature vicino allo zero, si nutre di una grande varietà di organismi.

Questa tipologia di alga infatti è estremamente resistente al freddo: nel processo evolutivo questi organismi hanno sviluppato meccanismi biochimici e cellulari che consentono loro di vivere in condizioni prossime al punto di congelamento. Questi meccanismi di adattamento alle basse temperature risultano di grande interesse per la creazione di tecnologie volte alla criopreservazione di cellule, tessuti, organi o, ad esempio, alla creazione di organismi e piante resistenti al freddo tramite tecniche di ingegneria genetica.

Un futuro biotecnologico per il lago Bajkal?

Lo spettro di problemi biotecnologici, che possono essere risolti dal lago Bajkal, è molto ampio – qui ne ho voluto citare solo una piccola parte. Le risorse del biosistema del lago Bajkal possono diventare una delle fonti più importanti di materie prime, “il nuovo petrolio” dell’economia biotecnologica del XXI secolo. La capacità dei mercati di utilizzare questa tecnologia raggiungerebbe le centinaia di miliardi dollari. Quindi, a queste condizioni, vale la pena far sviluppare nel Bajkal le industrie del secolo scorso? Le risorse e la volontà politica di uno sviluppo del lago Bajkal ci sono, ma il punto sta nell’attirare l’attenzione di chi ha potere decisionale riguardo al potenziale biotecnologico del lago”.

L’autore è il direttore dell’Istituto di Ricerca Biologica dell’Università Statale di Irkutsk, direttore scientifico del Centro di Ricerca del lago Bajkal

Traduzione delle studentesse del Master ELEO: Ornella Castrogiovanni – Agnese Coco – Francesca Centi 

Fonte: Vedomosti

Master ELEO

Il Master di primo livello in Economia e Lingue dell’Europa Orientale / ELEO è un progetto di formazione manageriale dell’Università Ca' Foscari Venezia – Ca’ Foscari Challenge School, rivolto esclusivamente  a laureati con conoscenza certificata della lingua russa. L'obiettivo è formare esperti in relazioni economiche con la Russia, con i principali Paesi dell'Europa Orientale e dell'area eurasiatica, quali Kazakistan e Azerbaigian. Il Master ELEO intende rispondere alle esigenze del mondo imprenditoriale e istituzionale con un programma didattico in grado di integrare qualificate competenze linguistiche e culturali con conoscenze economiche, commerciali e di marketing internazionale.

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