I vegetali interagiscono tra di loro e con il mondo esterno tramite segnali chimici. La startup statunitense InnerPlant sta sviluppando, tramite biotecnologie, colture in grado di emettere segnali, percepibili tramite sensori, che aiutano gli agricoltori ad intervenire tempestivamente, prima che qualche avversità comprometta il raccolto
“Il futuro dell’agricoltura è fatto di macchinari, dati e semi che sostituiranno la chimica”, sono parole di Shely Aronov, fondatrice dell’americana InnerPlant. La Aronov le ha usate per annunciare il nuovo round di finanziamenti per l’azienda che sta lavorando, attraverso la biotecnologia, alla comunicazione fra uomo e piante. Di recente infatti InnerPlant ha portato a casa altri 16 milioni di dollari e il colosso della meccanizzazione agricola John Deere ha guidato gli investimenti.
“Dare alle piante ciò di cui hanno bisogno, quando ne hanno bisogno. È questa la direzione che stiamo prendendo – ha dichiarato Than Harsock, direttore delle produzioni soia e mais della Deere & Co a TechCrunch, poco dopo l’annuncio del nuovo round – Il nostro investimento è un impegno a partecipare alla comprensione di come una soluzione come questa potrebbe portare a una maggiore efficienza nella produzione agricola”.
Cosa produce InnerPlant
Le piante da sempre comunicano fra di loro e con gli altri organismi, attraverso segnali chimici. Ciò che InnerPlant fa è modificare il DNA delle piante in modo che questi segnali diventino intelligibili all’agricoltore. Una proteina fluorescente segnala una minaccia concreta: stress da siccità, un attacco fungino o la mancanza di azoto, per esempio.
“La risposta delle piante è diversa a seconda che il problema siano funghi o insetti o la mancanza d’acqua e così via”, ha spiegato Sean Yokomizo, portavoce dell’azienda, a StartupItalia. “Noi in pratica guardiamo ai geni che le piante accendono quando sono minacciate, ci sono studi molto ben documentati. Poi, modificando il DNA, associamo una proteina fluorescente in modo che la pianta, sotto quel determinato attacco, produca anche quella proteina. Abbiamo diverse lunghezze d’onda della fluorescenza a seconda del diverso tipo di stress”.
La tecnologia a bordo dei mezzi agricoli, con l’ausilio dell’intelligenza artificiale, di sensori, di algoritmi di machine learning, è in grado di riconoscere la fluorescenza e permette così all’agricoltore di intervenire in tempo. È qui che John Deere può giocare un ruolo importante.
Le piante da sempre comunicano fra di loro. Ciò che la InnerPlant fa è modificare il DNA delle piante in modo che i segnali diventino intelligibili all’agricoltore.
InnerPlant con John Deere
“InnerPlant e John Deere fanno squadra unendo le tecnologie di rilevamento precoce e di intervento precoce ai segnali di stress, a livello cellulare, che le colture InnerPlant inviano. Satelliti e sensori raccolgono questi segnali per fornire strumenti di scouting di nuova generazione, a prezzi accessibili su larga scala. Le apparecchiature Deere completano la catena, agendo in base ad esigenze individuali”, ha commento Shely Aronov sul blog aziendale.
“L’idea è di connetterci alla tecnologia di John Deere ‘See & Spray’ – ha spiegato ancora Sean Yokomizo. Da satellite l’agricoltore si accorge che in una data porzione di campo c’è un problema poi, con i trattori di John Deere, può andare a vedere quali sono le piante sotto stress e qual è il tipo di problema che hanno”.
Meccanismi di comunicazione delle piante
Al di là dell’innovazione tecnologica cui InnerPlant sta lavorando, il fatto che le piante abbiano un loro linguaggio, è cosa nota da tempo. Purtroppo, il mondo della ricerca conosce l’alfabeto, ma ancora deve approfondire alcuni meccanismi. Le piante, sia selvatiche che agricole, comunicano attraverso i loro metaboliti con le altre componenti dell’ecosistema come i microrganismi, gli insetti, e le altre piante vicine. La comunicazione è molto complessa e avviene a diversi livelli: fiore, radice e foglia.
“Attraverso l’emissione nell’aria di miscele di composti organici volatili, le piante entrano in comunicazione con altre piante, avvertendole per esempio di una minaccia come il sopraggiungere di uno stress. Inducono così anticipatamente l’attivazione dei meccanismi di difesa. Comunicano – ha spiegato Federico Brilli, ricercatore dell’Istituto per la Protezione Sostenibile delle Piante che fa parte del CNR, a StartupItalia – sia con gli insetti che con i microrganismi del terreno, attirando quelli che sono loro utili”.
“I fiori, sia attraverso i profumi sia con i colori, attirano gli insetti utili all’impollinazione. Inoltre – ha continuato sempre Brilli – diverse ricerche hanno dimostrato che una pianta, attaccata da un insetto erbivoro che si nutre di foglie, comincia ad emettere composti volatili. Questi possono attirare gli insetti nemici naturali dell’erbivoro (e amici della pianta). Possono inoltre essere percepiti dalle piante vicine in modo che queste, a loro volta, cambiano il loro metabolismo per rispondere più velocemente e più efficacemente all’insetto che sta forse per attaccarle”.
Le sfide del cambiamento climatico
La Fao stima che ogni anno il 40% della produzione mondiale vada persa a causa di attacchi di patogeni. La stima, in termini economici, ammonta a 220 miliardi di dollari persi ogni anno. Con il cambiamento climatico poi, le avversità che si trovano ad affrontare gli imprenditori agricoli sono destinate a crescere ancora. Sempre secondo la Fao, negli ultimi 40 anni, la percentuale di piante che hanno sofferto la siccità è più che raddoppiato con 40 milioni di ettari di terreno persi ogni anno a causa dei processi di desertificazione. Poter sapere in tempo utile che c’è la necessità di trattare o che le piante vanno irrigate, è un’informazione fondamentale.
Gli sviluppi futuri
InnerPlant è stata fondata nel 2018 a Davis, in California, dalla Aronov e da Rod Kumimoto, biologo molecolare. Ad oggi conta 18 dipendenti e 75 agricoltori che fanno parte dell’Inner Circle ovvero che hanno pagato una quota per poter accedere per primi alle innovazioni della InnerPlant. Gli ettari coinvolti sono quasi 162mila. Ad oggi la startup può contare su 22 milioni di dollari complessivamente raccolti.
La prossima innovazione attesa è per il 2025 quando si prevede che lancerà InnerSoia, ovvero una varietà di soia in grado di comunicare i propri bisogni. “Stiamo lavorando anche al mais e le piante di cotone verranno subito dopo”, ha raccontato Sean Yokomizo a StartupItalia. “Abbiamo individuato le colture in base a quanto fossero importanti a livello commerciale e per gli agricoltori. Intanto, più o meno a settembre 2023, grazie a una partnership con un’azienda che si occupa di comunicazione satellitare, avremo in orbita satelliti in grado di riconoscere i segnali delle nostre piante”.
