Tossicità inattese e dialettica della natura.

Claudio Della Volpe

Può una pianta comune, che serve addirittura da cibo per uomini ed animali, diventare mortale?

Il caso delle 50 mucche morte per aver mangiato il sorgo piantato per loro dall’allevatore in Piemonte è un esempio molto interessante della complessità ed ambivalenza dei fenomeni naturali; proviamo ad approfondirlo.

https://torino.corriere.it/cronaca/22_agosto_08/sommariva-bosco-50-mucche-muoiono-pochi-minuti-avvelenate-sorgo-8c9498da-16ed-11ed-b75e-23db5ddc9f20.shtml?refresh_ce

Il sorgo è un cereale tradizionale che ha molte interessanti proprietà, fra le altre una ottima resistenza alla siccità, che probabilmente le deriva dall’essere una pianta C4 (vedi nota), dunque la sua coltivazione potrebbe aiutarci ad affrontare i problemi di adattamento del riscaldamento globale; in modo abbastanza inatteso però delle 160 mucche dell’allevatore cuneese ben 50 sono morte poco dopo aver iniziato a brucare il cereale.

La sostanza responsabile della loro morte è il cianuro, CN, prodotta nei loro stomaci a partire dalla durrina, una molecola che è presente nel sorgo Sorghum bicolor (ed anche in altri vegetali come le mandorle amare o la cassava), un cereale ampiamente usato nell’alimentazione umane ed animale, il quinto in termini di peso consumato nel mondo.

Molecole analoghe potenzialmente mortali sono usate come strumenti di autodifesa da migliaia di tipi di piante. In questo caso le molecole che contengono la funzione -CN sono presenti in speciali comparti a doppia sede insieme al sistema enzimatico che serve a liberare il cianuro:

Questo complesso armamentario serve perché il cianuro è tossico prima di tutto per la pianta stessa, che d’altronde usa quest’arma a difesa dei propri semi, un po’ come un’orsa che difenda i propri cuccioli, ma anche delle foglie. Comunque tutti i tessuti del sorgo sono cianogenici eccetto il seme alla fine della parabola maturativa; teniamo presente questo fatto importante.

Secondo un interessante ma datato articolo (Michael Wink, Special Nitrogen Metabolism, Plant Biochemistry 1997)

L’HCN è altamente tossico per animali o microrganismi a causa della sua inibizione degli enzimi della catena respiratoria (cioè le citocromo ossidasi) e del suo legame ad altri enzimi contenenti ioni di metalli pesanti. La dose letale di HCN nell’uomo è di 0,5-3,5 mg/kg dopo applicazione orale e la morte dell’uomo o degli animali è stata riportata dopo il consumo di piante con glicosidi cianogenici, le cui concentrazioni possono essere fino a 500 mg di HCN/100 g di semi. Normalmente sono stati registrati 50-100 mg di HCN/100 g di semi e 30-200 mg di HCN/100 g di foglie (Teuscher & Lindequist, 1994). Gli alimenti che contengono cianogeni, come il manihot (Cassava esculenta), hanno ripetutamente causato intossicazioni e persino morti nell’uomo e negli animali. Gli animali hanno sviluppato delle contromosse; infatti alcuni si possono disintossicare rapidamente da piccole quantità di HCN tramite la rodanasi, uno zolfoenzima

Come si vede le stesse piante hanno meccanismi di difesa per il semplice motivo che, essendo l’azoto un elemento non banale da assumere dall’ambiente, i glicosidi in questione sono anche serbatoi di azoto utile, che può essere rimosso un po’ alla volta dal serbatoio “armi” ed usato per altri scopi al momento opportuno. Ma questo tipo di contromisura perde di efficacia negli animali se le quantità sono grandi.

Nel caso del sorgo occorre chiarire che (C. Blomsteldt et al Plant Biotechnology Journal (2012) 10, pp. 54–66 ):

La produzione di durrina nelle popolazioni di controllo del sorgo è elevata durante la germinazione iniziale e la crescita della piantina e poi diminuisce man mano che la pianta matura (Loyd e Gray, 1970; Wheeler et al., 1990; Busk e Møller, 2002; Møller e Conn, 1980) che lo rende adatto come coltura foraggera altamente nutriente. Tuttavia, i fattori ambientali, come la siccità e l’alto contenuto di azoto, sono problematici in quanto possono aumentare il contenuto di durrina nelle piante di sorgo adulto a livelli tossici (Loyd e Gray, 1970; Wheeler et al., 1990).

CN è mortale a 3-5mg/kg di peso corporeo in un mammifero. Facciamo due conti. Uno ione di CN viene prodotto da una molecola di durrina, e dunque per una mole di ioni cianuro ci vuole una mole di durrina: 311 grammi di durrina per 26 di cianuro. Una mucca di 400kg muore con 1-2g di cianuro ed un uomo con 400mg, pari rispettivamente a circa 12-24g e 4-5 grammi di durrina, contenuta in genere in un rapporto che può arrivare fino a 1000ppm nel tessuto della pianta.

Un uomo però mangerebbe solo i semi della pianta mentre una mucca mangia anche le foglie. Un uomo dovrebbe mangiare da mezzo chilo ad alcuni chili di semi di sorgo (non maturi completamente) per morire, mentre una mucca potrebbe suicidarsi con una adeguata quantità, alcuni kg, della pianta intera (a tutti gli stadi della crescita) le cui foglie, specie in condizioni di stress idrico possono essere molto più ricche di durrina.

A Sommariva Bosco, teatro dell’episodio, la quantità di durrina assommava allo 0.1% o alla millesima parte del peso della pianta; dunque bastavano una decina di chilogrammi di sorgo per uccidere una mucca, il che si è puntualmente verificato.

Per i tempi del fatto occorre considerare anche che i sintomi dell’intossicazione da cianuro compaiono subito in caso di inalazione mentre, se il cianuro è stato ingerito, compaiono nel giro di alcune decine di minuti o più (in funzione dello stato di riempimento dello stomaco). L’intervallo è molto più lungo se il composto tossico è di tipo organico. Inoltre i ruminanti possiedono come si sa più stomaci e solo l’ultimo, l’abomaso possiede quella acidità simile al nostro che potrebbe facilitare l’azione del veleno, facilitandone l’assorbimento nel flusso sanguigno, tramite la formazione di HCN.

Gli allevatori conoscono il problema, ma forse non hanno valutato sia che il sorgo era capace di crescere anche in condizioni di fortissimo stress idrico, come quello che si è verificato in questo periodo (che in se è una cosa buona), sia che in quelle condizioni la concentrazione relativa di durrina poteva essere maggiore e che le mucche avrebbero mangiato più sorgo per calmare l’appetito, sia che negli stati iniziali della crescita e in terreni ben concimati la durrina può aumentare notevolmente.

Fatto sta che nei loro tessuti gli organi preposti hanno trovato centinaia di ppm di cianuro, una quantità enorme.

La conclusione che ne ricaviamo è che da una parte il riscaldamento globale, responsabile primario della crisi idrica, ci mette di fronte a situazioni limite in tutti i campi e che per resistere dobbiamo ricorrere alle migliori conoscenze che abbiamo; dall’altra cresce in noi la consapevolezza di ciò che ho spesso citato su questo blog; una massima che ripeteva sempre Guido Barone: Ogni cosa nel mondo ha due corni, o se volete la consapevolezza della natura contraddittoria e complessa della realtà.

Le semplificazioni basate su una concezione lineare e meccanica non bastano certo in un mondo ricco e dialettico come quello in cui viviamo e nel quale i sistemi che abbiamo sviluppato sono proprio basati su meccanismi di controllo retroazionati, ossia contraddittori.

Noi chiamiamo retroazione un meccanismo che la filosofia dell’ottocento aveva chiamato dialettica.

Concludo considerando che oggi, grazie alla genetica conosciamo anche i meccanismi grazie ai quali la pianta sintetizza la durrina, illustrati nella figura qua sotto, tratta da wikipedia:

La sintesi parte da un amminoacido, la tirosina ed è controllata da alcuni sistemi enzimatici che possono essere esclusi geneticamente o per lo meno controllati, per eventualmente ridurre i problemi di intossicazione; però questo indebolisce la pianta, la quale si difende anche dagli insetti con questo meccanismo e quindi ancora una volta ponendoci di fronte a situazioni paradossali: se facciamo un sorgo geneticamente più sicuro lo rendiamo il cibo preferito degli insetti che possono attaccarlo.

https://it.wikipedia.org/wiki/Sorghum_vulgare#Alimentazione_animale

https://en.wikipedia.org/wiki/Sorghum_bicolor

https://en.wikipedia.org/wiki/Dhurrin#Regulation_in_Sorghum_bicolor

Nota.Per approfondire la differenza C3-C4, che ci porterebbe troppo lontano, potete leggere questa pagina:

https://followingcancun.com/it/differenza-tra-c3-c4-e-cam/

che spiegano con alcuni particolari le differenze fra piante C3-C4 (e CAM).