Gregorio Mendel, bicentenario della nascita
Duecento anni fa, il 20 luglio 1822 a Hynčice, ora Repubblica Ceca, nasce Gregor Johann Mendel (1822 – 1884), biologo, matematico e abate agostiniano considerato il precursore della moderna genetica per le sue osservazioni sui caratteri ereditari e celebre per le Leggi di Mendel che definiscono i modelli ereditari a cui sono sottoposti i singoli geni contenuti nei cromosomi nucleari. L’applicazione della matematica all’eredità Mendel dà inizio a una rivoluzione delle scienze biologiche che arriva a modificare i metodi di selezione degli animali, la produzione e la qualità del latte e la produzione dei formaggi.
Il bicentenario della nascita di Mendel è l’occasione per alcune considerazioni sulla genetica che oggi interessa il mondo lattiero-caseario.
Mendel e origine della genetica
Nell’opera di Mendel e sull’origine della genetica come scienza vi sono almeno tre momenti. Il primo momento si trova nelle indagini di Mendel, ricercatore isolato ed estraneo al mondo accademico ufficiale, sull’ibridazione delle piante (1865), e da qui le leggi che governano l’eredità dei caratteri. Il secondo momento è l’incapacità dimostrata dal mondo scientifico di comprendere il significato e la portata di questa scoperta che rimane pressoché ignorata per più di quindici anni. Il terzo momento è la riscoperta nel 1900 delle leggi di Mendel da parte di botanici Erich Von Tschermak (1871 – 1962), Carl Correns (1864 – 1933) e Hugo De Vries (1848 – 1935) che, riesumando le annotazioni che da tempo dormivano nel convento di Brünn, attribuiscono la legittima paternità a Mendel delle leggi sulla trasmissione dei caratteri ereditari. Questa scoperta in Italia arriva nel 1903 per opera del botanico Giuseppe Cuboni (1852-1920) e le prime sperimentazioni cominciano nel biennio 1905-1906 a opera di botanici, fisiologi vegetali e agrari, e zoologi interessati all’agricoltura, allevamento e zootecnia. La parola genetica compare solo nel 1906 per designare la nuova scienza dell’ereditarietà fondata sul metodo mendeliano, e che si presenta con l’esplicito scopo di essere una “scienza dell’ereditarietà” generale, introducendo i nuovi i concetti biologici di gene, genotipo e fenotipo. Nel 1910, la genetica mendeliana si fonde con la teoria cromosomica dell’ereditarietà dando origine a quella che sarà poi chiamata Genetica Classica nella quale il gene è contemporaneamente un’unità di funzione e trasmissione, ricombinazione e mutazione. Un’unità che nei primi anni 1950 si dissolve quando si scopre che il DNA è la base materiale dell’ereditarietà, e da qui ha inizio la Biologia Molecolare che rivela la complessità del modo in cui funziona il materiale ereditario.
Dal Paradigma Mendeliano della Genetica Classica alla Biologia Molecolare
Per circa cinquanta anni (1900 – 1950) il Paradigma Mendeliano ha dominato la biologia, con uno sviluppo della genetica in uno spirito di positivismo logico. Paradigma è il quadro nel quale sono compresi i risultati, i concetti, le ipotesi e le teorie del lavoro di ricerca scientifica guidando la ricerca degli scienziati, ma quando per lo sviluppo della disciplina scientifica vi è un cambiamento di paradigma vi è anche una rivoluzione scientifica. Con la scoperta che il DNA è la base materiale dell’ereditarietà nella genetica vi è stato il cambiamento di paradigma: da quello della Genetica Classica si è infatti passati al paradigma della Biologia Molecolare che sta affrontando le mutazioni adattative, il fenomeno dell’eredità epigenetica transgenerazionale e soprattutto l’attuale stato profondamente critico del concetto di gene.
Genetica e caseomica
Con la Genetica Classica di tipo mendeliano in agricoltura si sono ottenuti grandissimi progressi anche nella produzione di foraggi e in zootecnia, e per quanto riguarda il settore caseario è stato possibile sviluppare razze animali con alta produzione di latte ricco di k-caseina, particolarmente adatto alla produzione di formaggi. Oggi si inizia sempre più a usufruire della Biologia Molecolare soprattutto con lo sviluppo della caseomica (cheesomics) (Ballarini G. – Caseomica: tecnologie omiche nello studio dei formaggi – Ruminantia, 9 marzio 2020. Roya Afshari, Christopher J Pillidge, Daniel A Dias, A Mark Osborn, Harsharn Gill – Cheesomics: the future pathway to understanding cheese flavour and quality – Crit Rev Food Sci Nutr, 60 (1),33 – 47, 2020).
Il formaggio è un prodotto lattiero-caseario fermentato che ospita comunità microbiche (microbiota) che cambiano nel tempo e variano a seconda del tipo di formaggio e delle rispettive colture starter e aggiuntive. Il microbiota caseario svolge un ruolo fondamentale nel determinare il sapore, la qualità e la sicurezza del prodotto finale. Per questo lo studio della composizione qualitativa e quantitativa del microbiota del formaggio e dei meccanismi molecolari coinvolti nella sua maturazione è oggetto di sempre più numerosi studi. I recenti progressi nei metodi di sequenziamento e lo sviluppo di sofisticati strumenti bioinformatici stanno fornendo informazioni sempre più approfondite sulla composizione e sulla potenziale funzionalità del microbiota del formaggio. Questi progressi oggi si avvalgono del sequenziamento dell’RNA e della metagenomica, e dall’applicazione della metatrascrittomica, metaproteomica e metabolomica, e queste tecnologie meta-omiche stanno portando a una migliore comprensione del microbiota caseario e sue funzioni nella produzione dei formaggi. In futuro piattaforme analitiche multi-omiche (cheesomica) potrebbero far progredire le nostre conoscenze sulla maturazione identificando anche biomarcatori e metaboliti bioattivi di qualità, consistenza e sicurezza dei formaggi.
