ENEA in collaborazione con l’Università della Tuscia ha identificato un nuovo indicatore dello stato di salute dei suoli agricoli: si tratta di piccoli elementi genetici che vivono all’interno dei batteri, detti integroni, che ospitano geni di resistenza agli antibiotici e ai metalli pesanti, fungendo da biomarcatori di contaminazione e pressione ambientale.
Il monitoraggio di elementi genetici mobili che vivono all’interno dei batteri è essenziale per valutare lo stato di salute dei suoli agricoli e la funzionalità dei microbiomi del suolo.
È quanto evidenzia lo Studio “Synteny Patterns of Class 1 Integrons Reflect Microbial Adaptation and Soil Health in Agroecosystems”, pubblicato sulla rivista Agriculture e condotto da ricercatori ENEA e Università della Tuscia, che viene rilanciato in occasione della Giornata Mondiale del Suolo (5 dicembre 2025).
Negli ultimi anni, le complesse relazioni tra i microbiomi del suolo e la salute ambientale hanno suscitato notevole attenzione, in particolare nell’ambito dell’approccio One Health, secondo cui nessuna disciplina o settore della società può affrontare con successo queste problematiche agendo in modo isolato, e che tutte le azioni volte a prevenire, prevedere, rilevare e rispondere alle minacce per la salute dovrebbero tenerne conto. Questo paradigma olistico enfatizza l’interconnessione tra la salute del suolo, delle piante, degli animali e dell’uomo, sostenendo strategie integrate per migliorare la sostenibilità agricola e la stabilità ecologica.
Lo studio ha identificato un nuovo indicatore dello stato di salute dei suoli agricoli: si tratta di piccoli elementi genetici che vivono all’interno dei batteri, detti integroni, in particolare quelli più complessi (intI1) che ospitano geni di resistenza agli antibiotici e ai metalli pesanti, fungendo da biomarcatori di contaminazione e pressione ambientale.
Lo studio mostra come la struttura di questi integroni possa raccontare molto su salute e adattamento microbico dei terreni agricoli, in quanto permettono ai microrganismi di acquisire, scambiare ed esprimere quei geni che consentono un adattamento rapido a fattori di stress ambientali. In particolare, i ricercatori hanno analizzato il cambiamento nella struttura degli integroni in 3 diversi ambienti: nel digestato (da rifiuti urbani e scarti agricoli e alimentari), nel compost e nei suoli rizosferici, ossia la porzione di suolo che circonda le radici delle piante.
“Il digestato è risultato il più ricco di integroni complessi e diversificati – ha spiegato Andrea Visca, Biotecnologo del Laboratorio ENEA Innovazione delle filiere agroalimentari e co-autore corrispondente dello studio – a testimonianza che i batteri possono facilmente acquisire o scambiare geni di resistenza agli antibiotici, rendendo questo ambiente più ‘a rischio’ per la diffusione delle resistenze”.
Il compost, invece, è apparso molto più semplice, a dimostrazione che alte temperature e processi di maturazione riducono drasticamente la complessità degli integroni.
“Per la salute del suolo, quindi, il compost può essere considerato un ammendante più sicuro rispetto al digestato – ha sottolineato la coautrice dello studio Luciana Di Gregorio, Biologa dello stesso Laboratorio ENEA – I suoi integroni presentano una struttura più semplice, quindi meno rischiosa, mentre la ricchezza di microrganismi che contiene può contribuire a migliorare le funzioni ecologiche e la salute del terreno”.
Infine, sono stati presi in esami i terreni rizosferici di grano duro e tenero, che hanno rivelato caratteristiche intermedie, ma con una certa abbondanza di geni di resistenza ai metalli pesanti, come il cromo, dovuta presumibilmente alle pressioni selettive legate all’utilizzo di ammendanti agricoli o alla stessa composizione geochimica del suolo.
“Un aspetto nuovo e interessante emerso dalle nostre indagini – ha aggiunto la co-autrice Manuela Costanzo, altra Biotecnologa del Laboratorio ENEA – è che le due specie di grano prese in considerazione mostravano differenze nella capacità di ‘modellare’ i microrganismi associati alle radici”.
Gli integroni sono già stati utilizzati in diversi studi come biomarcatori di contaminazione e pressione ambientale, ma la ricerca ENEA fa emergere come la gestione agronomica, ad esempio la scelta degli ammendanti e delle varietà coltivate, influenza non solo la fertilità del suolo, ma anche la resistenza agli antibiotici e ai metalli pesanti.
“L’organizzazione e la varietà degli integroni diventano quindi una sorta di ‘cartina al tornasole’ sia per monitorare la salute del suolo e la resilienza dei microbi, sia per valutare la sostenibilità delle pratiche agricole e il rischio di diffusione nell’ambiente di geni di resistenza agli antibiotici – ha aggiunto Visca – Con la prospettiva di un’agricoltura sempre più attenta alla salute del suolo e alla logica ‘One Health’ il nostro studio apre la strada a nuovi strumenti di monitoraggio ambientale: osservare come cambiano gli integroni potrebbe diventare un modo efficace per guidare scelte agronomiche più sicure e sostenibili. Un esempio è il digestato che, pur essendo una preziosa fonte di nutrienti, può fungere da potenziale vettore di resistenza antimicrobica, rendendo necessari ulteriori trattamenti o un impiego limitato nelle aree più sensibili”.