Problematiche dell’uso dei neo-nicotinoidi in relazione alle api e una possibile soluzione dalla ricerca scientifica

Alcuni prodotti chimici impiegati in agricoltura non sono pericolosi per l’uomo, ma lo sono per l’ambiente, o altri animali, a volte in modo così marcato che vengono ugualmente vietati.
Le politiche agricole europee, che hanno applicazione nei singoli stati, raccolgono le sensibilità dei cittadini, i quali finanziandole puntano a conseguire alcuni obiettivi, tra i quali in particolare la tutela dell’ambiente e della biodiversità.

L’utilizzo all’aperto dei principali neonicotinoidi (imidacloprid, thiamethoxam e clothianidin) è, in Europa vietato dal 2018. Inoltre nel 2020 non è stata rinnovata l’autorizzazione del thiacloprid.
Essi sono, talvolta, temporaneamente autorizzati (in deroga alle norme vigenti) da parte dell’Agenzia per la Sicurezza alimentare EFSA, in corrispondenza della comparsa di alcuni parassiti delle piante che siano particolarmente pericolosi e resistenti a trattamenti alternativi.

La sensibilità verso questo tipo di problematiche, inevitabilmente, non è la stessa in tutto il mondo e ciò dà luogo a differenze nelle regole di tutela dell’ambiente e nei divieti; ma la minore tutela della biodiversità conseguente al trattamento con neo-nicotinoidi, essendo un problema ambientale, non incide sulla salubrità dei prodotti agricoli trattati e poi esportati e quindi sulla qualità degli alimenti da essi derivati, sempre che non siano anche presenti residui di antiparassitari superiori ai valori limite consentiti. Ne deriva che una minore attenzione alla tutela dell’ambiente relativamente a quelle colture, a cui sia somministrato un prodotto vietato in Europa (es. un neo-nicotinoide) potrebbe determinarne (ad esempio negli Stati Uniti) la riduzione del costo di produzione.

Probabilmente in tale scelta di politica ambientale (statunitense) incidono anche le caratteristiche dell’agricoltura praticata: negli Stati Uniti prevalgono colture di pieno campo, cioè grandi produzioni cerealicole e altre commodity, le quali hanno per lo più impollinazione anemofila, cioè mediata dal vento. Al contrario nell’agricoltura mediterranea (e in una certa misura anche quella della California) molte coltivazioni beneficiano dell’impollinazione entomofila, che quindi si avvale maggiormente della presenza di api per l’impollinazione.

L’impollinazione, però, neanche è sempre necessaria nella moderna agricoltura e anzi può, in alcune specie, essere evitata utilizzando sostanze che favoriscano l’allegagione dei frutti. Si sviluppano così frutti partenocarpici, privi di semi, aspetto che in alcuni casi è anche elemento di pregio.
In condizioni normali, invece, serve l’impollinazione e la fecondazione dell’ovulo, poiché i semi producono fitormoni, determinanti l’accrescimento dei frutti.

Per quanto riguarda le caratteristiche dei neo-nicotinoidi, essi, in modo simile ad altri insetticidi in commercio, sono dotati di un meccanismo d’azione che interferisce con la trasmissione degli stimoli nervosi a livello dell’acetilcolina, che è una delle sostanze (insieme ad adrenalina, noradrenalina e serotonina) che nell’uomo e in altri animali agiscono come mediatori chimici, a livello delle sinapsi del sistema nervoso, alcuni del simpatico, altri del parasimpatico, ai fini della trasmissione degli impulsi nervosi ai muscoli, determinando eccitazione, o distensione muscolare.

I neo-nicotinoidi risultano molto efficaci nell’uccidere insetti, sebbene siano a volte emersi fenomeni di resistenza. Essi infatti si legano in maniera irreversibile ai recettori dell’acetilcolina bloccandone l’attività, con dosi (in mg/Kg) chiaramente differenti tra uomo e insetti. Quindi mentre risultano buoni insetticidi non sono particolarmente pericolosi per l’uomo. I maggiori rischi per tossicità acuta riguardano in generale gli operatori, effettuanti i trattamenti alle piante.

I neo-nicotinoidi sono prodotti sistemici, che cioè entrano in circolo nella pianta e si muovono al suo interno, attraverso la linfa. I neo-nicotinoidi e/o altri insetticidi sistemici possono essere somministrati alle piante ai fini di un assorbimento fogliare, radicale, via seme, o anche per iniezione al fusto (di alberi).
Sebbene la morte delle api sia ricollegata alle caratteristiche di queste molecole, accentrare l’attenzione sulla loro tossicità è solo una parte del problema. Per le api la maggiore esposizione deriva dal nutrirsi di nettare dei fiori, polline, o goccioline di acqua che possono essere emesse dalle piante, in determinate condizioni ambientali.
Per gli afidi e altri insetti parassiti che pungono le piante il pericolo deriva direttamente dall’ingestione della linfa. Altri insetti possono morire nutrendosi dei tessuti vegetali.

Le ricerche sui neo-nicotinoidi hanno quindi, da un lato, spiegato il meccanismo di azione, ovvero le sopra viste cause della tossicità (indubbia e utile) verso gli insetti parassiti e inoltre le alterazioni dei comportamenti individuali e anche sociali, che sono in grado di determinare nelle api (quando sopravvivono).
Altre ricerche evidenziano invece che le api sono sottoposte ad un ulteriore pericolo, derivante dalla loro abitudine di nutrirsi di qualunque succo zuccherino, incluse le secrezioni/ escrezioni (melata) di insetti (es. afidi, cocciniglie), che parassitizzino piante trattate con insetticidi sistemici.
Per conseguenza, l’esposizione delle api agli insetticidi non riguarda solo le piante in fioritura, su cui, al contrario, è di solito vietato fare trattamenti, ma una molteplicità di attività nutrizionali.

Fino a circa dieci anni fa si parlava spesso di moria degli alveari, la cui responsabilità era attribuita a una serie di situazioni di rischio tra cui, almeno in Europa, la principale responsabilità era individuata nei neo-nicotinoidi e in parte nell’acaro Varroa e altri parassiti.
Nonostante ciò negli Stati Uniti i neo-nicotinoidi non sono stati vietati e quindi le api continuano lì a morire perché esposte a questi insetticidi. Ma la consapevolezza dell’esistenza di un problema non risolto ha spinto alla ricerca di ogni possibile strategia idonea a proteggere le api e gli altri impollinatori.

Tra le ricerche compiute, una recentemente effettuata presso la Cornell University (stato di New York, USA) ha permesso di scoprire un antidoto agli insetticidi che uccidano direttamente e indirettamente le api. Esso è stato testato inizialmente sui neo-nicotinoidi; ma non sembra sia esclusa la possibilità che possa inibire l’effetto di altri insetticidi, compresi gli organofosfati.
Questa scoperta è stata resa nota attraverso un articolo pubblicato su Nature Sustainability che mostra i primi risultati promettenti di prove effettuate, per ora solo, su bombi orientali.

Lo studio sui bombi descrive l’uso di minuscole microparticelle di idrogel ingeribili della dimensione di 5 micron di diametro. Esse si legano agli insetticidi neonicotinoidi. Una volta che l’insetto abbia assorbito l’insetticida legato alle microparticelle idrogel, esso passa attraverso il tratto digestivo e viene escreto.

Nella prova condotta su bombi è stato anche scoperto che, quando le microparticelle sono somministrate ai bombi in acqua zuccherata, la sopravvivenza di insetti esposti a dosi letali di neo-nicotinoidi aumenta del 30% e si riducono significativamente i sintomi nei bombi esposti a dosi sub-letali della sostanza chimica.

‘Le api sono fondamentali per l'impollinazione delle colture, l'agricoltura e la sicurezza alimentare, quindi è importante che le persone prendano sul serio la salute delle api’, ha affermato Julia Caserto (laureatasi nel 2024), prima autrice dell'articolo ed ex membra del laboratorio di Minglin Ma, professore di ingegneria biologica e ambientale presso la Facoltà di Agricoltura e Scienze della Vita (della Cornell University) e autore corrispondente dell'articolo pubblicato da Nature Sustainability.
La dott.ssa Caserto ha poi aggiunto: ‘Vogliamo provare a superare queste esposizioni agli antiparassitari nelle api allevate, in modo da poter ancora avere un’impollinazione delle colture sufficiente per tutti, affinché siano sostenibili’.

Questo studio è stato condotto per ora solo sui bombi, ma in prospettiva è previsto un approfondimento anche sulle api domestiche allevate.
Per quanto riguarda i bombi è stato dimostrato che quando venivano somministrate dosi letali di neonicotinoidi, quelli alimentati con microparticelle di idrogel avevano un tasso di sopravvivenza superiore del 30%, rispetto agli individui che non avevano ricevuto tale antidoto.

I ricercatori hanno anche scoperto che, dopo la somministrazione di una dose sub-letale, il trattamento con microparticelle ha migliorato la motivazione degli insetti a nutrirsi e ha portato ad un aumento del 44% nel numero di bombi in grado di camminare attraverso i canali predisposti ai fini dell’esperimento. Allo stesso modo, utilizzando una telecamera ad alta velocità, i ricercatori hanno scoperto che la frequenza ridotta del battito delle ali dopo l’esposizione a neo-nicotinoidi è migliorata significativamente in seguito al trattamento con l’antidoto.

Le direzioni future della ricerca potrebbero includere la sperimentazione del rimedio sulle api mellifere allevate, che sono più piccole dei bombi, e su cui gli antiparassitari potrebbero avere un differente effetto.
Infine viene segnalato che il trattamento qui proposto non è considerato utilizzabile per proteggere le api selvatiche, poiché sarebbe difficile somministrare le microparticelle, mentre nel caso di quelle allevate api, le microparticelle d’idrogel potrebbero essere aggiunte agli integratori già in uso.

Come ha affermato Ma: ‘La ricerca fornisce non solo una potenziale strategia per affrontare il problema dei pesticidi per le api allevate, ma anche un esempio in cui approcci interdisciplinari – come i biomateriali in questo caso – possono essere adottati per affrontare le sfide agricole e di sostenibilità’.

Lo studio, sopra citato, è stato sostenuto dal Fondo per la protezione ambientale dello Stato di New York e dal Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti e vi hanno partecipato anche Lyndsey Wright (laureatasi nel 2024), una studentessa universitaria; Corey Reese (laureatosi nel 2023); Matteo Huang (laureatosi nel 2024); Mary Salcedo, borsista post-dottorato; Stephanie Fuchs (laureatasi nel 2024), tutti alla Cornell University; Sunghwan Jung, professore di ingegneria biologica e ambientale al CALS, e Scott McArt, professore associato di entomologia al CALS.