Come vengono utilizzati i computer per hackerare l'uva
È uno spettacolo familiare nelle università e nelle istituzioni enologiche di tutto il Paese: filari di viti che rappresentano anni di lavoro, ciascuno con la speranza di cambiare in meglio l'industria del vino.
A prima vista, non sembra che le tecniche di allevamento dell'uva siano cambiate molto nel corso dei secoli. Gli allevatori fertilizzano una vite con il polline di un'altra, sperando di creare una prole che resista alle malattie e produca uva di qualità.
Ma dietro le quinte, la ricerca sull'allevamento dell'uva si basa sempre più su computer che analizzano i dati genetici. La speranza è che questo aumenti il tasso di sviluppo di nuovi vitigni e garantisca la vitalità dell'industria vinicola.
'Uso l'analogia di 23andme quando cerco di spiegare cosa stiamo facendo', afferma il dott. Dario Cantu, professore associato di viticoltura ed enologia presso Università della California, Davis. 'Tutte queste aziende che danno i tuoi antenati e la tua probabilità di ammalarti a causa di alcune malattie, penso che sia quello che stiamo facendo, utilizzando strumenti simili a queste aziende per comprendere rapidamente i geni dell'uva italiana'.
Il dottor Cantu utilizza i computer per analizzare la composizione genetica delle cultivar di uva da vino per comprendere le differenze responsabili di varie caratteristiche. Gli allevatori possono quindi tentare di combinare i tratti desiderabili per creare varietà originali che possono essere più resistenti alle malattie e alla siccità e offrire nuovi sapori unici.
La scienza può salvare i nostri vini preferiti? 'Io stesso non sono un allevatore', dice il dottor Cantu. “Collaboro con Andy Walker [un collega membro della facoltà alla UC-Davis]. È l'allevatore. Ci completiamo a vicenda nel senso che lui è l'allevatore tradizionale e io sono il ragazzo del computer, quindi lo aiuto a capire la genetica di alcuni dei tratti a cui è interessato.
“Quindi quello che fa Andy è schermare le popolazioni naturali di uva selvatica per la resistenza alle malattie - all'oidio, ecc. - e poi cerca di introdurre questi tratti nelle varietà coltivate. Lo aiuto a capire le basi genetiche di quei tratti. '
Fare l'uva alla vecchia maniera
Tradizionalmente, un allevatore selezionerebbe due piante madri con tratti desiderabili o fenotipi. Ad esempio, un genitore potrebbe avere uve grandi, ma scarsa tolleranza alle malattie, mentre l'altro potrebbe avere uve più piccole, ma essere resistenti all'oidio. In questo caso, incrociando queste piante, gli allevatori avrebbero cercato una prole che possedesse i tratti desiderabili di bacche grandi e resistenza alle malattie.
Una volta che l'allevatore ha utilizzato il polline del genitore maschio per fertilizzare il genitore femmina, i semi risultanti vengono piantati. Ci vorranno dai quattro ai sei anni perché le piante diano frutti e siano valutate.
La presa? Non è garantito che nessuno dei figli erediterà il tratto desiderato. Potenzialmente, anni di lavoro potrebbero letteralmente rivelarsi infruttuosi.
Il dottor Lance Cadle-Davidson (in piedi) e il dottor Avi Karn, analizzando dati genetici su larga scala per i tratti dell'uva favorevoli
Dare un aggiornamento alla natura
L'allevamento assistito da marcatori è un modo in cui i computer vengono utilizzati nella ricerca sull'uva, una parte centrale di Progetto VitisGen2 . Questo metodo utilizza i dati del DNA per aiutare gli allevatori a scegliere quali piantine d'uva tenere. L'obiettivo è sviluppare piante con uve dal sapore migliore, più resistenti alle malattie e ai parassiti.
'Nei programmi di allevamento della vite, abbiamo così tanti dati', afferma il dottor Avinash Karn, un ricercatore post-dottorato associato di biologia computazionale e genetica quantitativa presso Università Cornell . 'Ci sono dati genetici, che includono dati di sequenziamento del DNA e dati di fenotipo. I dati sul fenotipo possono essere [tratti fisici come] resistenza alle malattie, qualità dei frutti o adattamenti come la tolleranza al freddo '.
Karn afferma che un'elevata potenza di calcolo è fondamentale per analizzare il volume sbalorditivo di informazioni generate da un programma come VitisGen2.
L'allevamento assistito da marcatori cerca di snellire il processo di riproduzione. In primo luogo, i ricercatori raccolgono dati fenotipici e genetici per vitigni specifici. Le informazioni vengono inserite in un database ei ricercatori utilizzano strumenti per determinare quale sequenza genetica, o marker, è associata a un particolare tratto. Quindi, cercando quel marcatore nel DNA di una pianta, possono determinare se possiede la qualità desiderata.
Perché l'uva ibrida è importante Karn paragona il processo allo sfogliare un libro e alla ricerca di alcune parole chiave invece di leggere l'intero testo.
Una volta identificato il tratto desiderato, gli allevatori fanno un incrocio usando tecniche convenzionali e piantano i semi risultanti. Invece di aspettare diversi anni prima che la vite produca frutti, gli allevatori possono vedere se le viti portano il gene desiderato entro mesi.
Una volta che le piantine hanno pochi mesi, il tessuto fogliare può essere analizzato per vedere se la pianta ha ereditato un particolare marcatore del DNA. Se lo fa, l'allevatore può continuare a coltivare la vite. In caso contrario, può essere scartato.
'[La selezione assistita da marcatori] aiuterà l'allevatore a risparmiare tempo, denaro e spazio', afferma Karn. 'Questa è la grande differenza, nell'usare tutte queste informazioni e analizzarle, rispetto a qualsiasi metodo [di allevamento] convenzionale'.
Cosa riserva il futuro?
In che modo la produzione di uva assistita dal computer influenzerà i consumatori di vino? Karn afferma che i vitigni resistenti alle malattie o meglio adattati ai cambiamenti climatici garantiranno ai produttori di vino le uve di cui hanno bisogno per soddisfare la crescente domanda dei consumatori.
'Direi che il lavoro che facciamo aiuterà sicuramente gli allevatori [di uva], risparmiando tempo e denaro e [aiutandoli] a prendere decisioni più efficienti', afferma Karn. 'Saranno in grado di fornire un prodotto migliore, che aiuterà a produrre vino di migliore qualità'.
La verità dietro i tuoi vini preferiti Il dottor Cantu afferma che oltre allo sviluppo di nuovi vitigni, è importante comprendere il materiale genetico delle cultivar esistenti, ma meno conosciute.
'Parliamo molto di come il cambiamento climatico rovinerà la viticoltura e la vinificazione, ma possiamo esplorare le cultivar disponibili', dice. “Ce ne sono migliaia là fuori. Ce ne sono [alcuni] che sono stati adattati per essere coltivati in climi molto caldi e secchi, come l'Italia meridionale o la Spagna meridionale. Si adattano molto meglio all'ambiente che stiamo affrontando ora, e forse anche di più a quello che dobbiamo affrontare in futuro.
“Quello che troviamo sui nostri scaffali avrà nomi diversi ed etichette diverse. Ma potrebbe essere anche meglio di quello che abbiamo adesso. '
