Lo Spinosad è un insetticida di origine microbica utilizzato in agricoltura per il controllo di numerosi insetti dannosi per le colture. Il principio attivo deriva dalla fermentazione di Saccharopolyspora spinosa, un batterio del suolo dal quale sono prodotti le spinosine, in particolare spinosina A e spinosina D.
La storia della sua scoperta risale al 1982, quando un chimico della Eli Lilly, si trovava in vacanza nelle Isole Vergini Americane. Durante un’escursione si imbatté nei resti di una vecchia distilleria di zucchero e rum associata a un mulino abbandonato. Raccolse circa 30 grammi di terreno, ipotizzando che un ambiente caratterizzato da residui di zuccheri e antiche fermentazioni potesse rappresentare una nicchia interessante per la ricerca di microrganismi.
Il campione fu portato nei laboratori della Eli Lilly, dove vennero isolati e studiati i microrganismi presenti nel terreno. Tra questi fu identificato Saccharopolyspora spinosa, il batterio dal quale sarebbe stato successivamente sviluppato lo Spinosad. Il nome spinosa richiama la superficie marcatamente spinosa della guaina che racchiude le catene di spore, osservata mediante microscopia elettronica a scansione.
La ricerca su questo microrganismo portò così alla scoperta di una nuova classe di sostanze dotate di attività insetticida. Lo Spinosad agisce sul sistema nervoso degli insetti e trova oggi impiego nella protezione di diverse colture, anche nell’ambito della difesa integrata.
La sua origine naturale, tuttavia, non significa assenza di rischi: anche un insetticida prodotto da un microrganismo può avere effetti sugli organismi non bersaglio, rendendo fondamentale un utilizzo responsabile e conforme alle indicazioni previste.
Come viene prodotto lo Spinosad
Lo Spinosad viene prodotto industrialmente attraverso la fermentazione aerobica di Saccharopolyspora spinosa, sfruttando la capacità naturale del microrganismo di biosintetizzare le spinosine. Il processo avviene in grandi fermentatori, nei quali il batterio viene coltivato in un substrato nutritivo appositamente formulato e sottoposto a condizioni controllate di temperatura, aerazione e altri parametri necessari alla crescita microbica e alla produzione delle sostanze attive.
fermentatore
Durante la fermentazione, S. spinosa produce diversi composti appartenenti alla famiglia delle spinosine. Tra questi, le spinosine A e D sono le principali componenti responsabili dell’attività insetticida dello Spinosad.
Al termine della fermentazione, il materiale ottenuto viene sottoposto a una serie di operazioni di separazione, estrazione e purificazione, attraverso le quali le sostanze di interesse sono recuperate e concentrate. Il prodotto tecnico ottenuto è quindi utilizzato per la preparazione dei diversi formulati commerciali, nei quali il principio attivo è associato alle altre sostanze necessarie a ottenere una formulazione adatta all’applicazione sulle colture.
La produzione mediante fermentazione rappresenta quindi un passaggio fondamentale nella storia dello Spinosad: da una scoperta microbiologica effettuata a partire da un campione di terreno si è arrivati a un processo biotecnologico controllato, capace di produrre su scala industriale le sostanze responsabili dell’attività insetticida.
Composizione chimica dello spinosad
Lo Spinosad è costituito principalmente da due sostanze appartenenti alla famiglia delle spinosine: la spinosina A e la spinosina D. Questi composti rappresentano le principali molecole responsabili dell’attività insetticida.
Spinosina A e spinosina D
spinosina A e D
La spinosina A è il componente quantitativamente più abbondante, mentre la spinosina D è presente in quantità minore. Nella miscela di Spinosad il loro rapporto è generalmente vicino a 17:3, corrispondente indicativamente all’85% di spinosina A e al 15% di spinosina D.
Le due molecole sono strutturalmente molto simili e appartengono alle spinosine, una famiglia di composti macrolidici complessi. La loro struttura comprende un macrolattone a 12 membri associato a una componente tetraciclica. A questa struttura sono legati, attraverso legami glicosidici, due particolari deossizuccheri: il tri-O-metilramnosio e l’amminozucchero forosamina.
La particolare architettura molecolare delle spinosine è importante per la loro attività biologica e contribuisce alle caratteristiche chimiche e farmacologiche della miscela.
Proprietà fisiche e solubilità
La spinosina A pura si presenta sotto forma di cristalli bianco-grigiastri e fonde a circa 118-124 °C, mentre la spinosina D pura presenta un punto di fusione più elevato, compreso indicativamente tra 169 e 174 °C.
Le due sostanze mostrano inoltre una solubilità in acqua relativamente limitata e dipendente dal pH, con differenze significative tra spinosina A e spinosina D. La spinosina A risulta più solubile in acqua rispetto alla spinosina D, soprattutto in determinate condizioni di pH.
Anche la solubilità nei solventi organici varia in funzione della sostanza. La spinosina A è da leggermente a moderatamente solubile in diversi solventi organici polari, tra cui acetone, acetonitrile, acetato di etile, diclorometano e metanolo, mentre la spinosina D presenta generalmente una solubilità inferiore.
Queste proprietà fisico-chimiche sono importanti nella produzione, estrazione e formulazione del principio attivo, ma anche nel determinarne il comportamento una volta distribuito nell’ambiente.
Una struttura complessa di origine biologica
La composizione dello Spinosad mostra quindi uno degli aspetti più interessanti di questo insetticida: la sua attività non deriva da una singola molecola sintetizzata artificialmente, ma da una miscela di composti complessi prodotti naturalmente da un microrganismo.
La presenza predominante della spinosina A, accompagnata dalla spinosina D e da quantità minori di altre spinosine, determina le caratteristiche del principio attivo utilizzato nei prodotti fitosanitari.
Meccanismo d’azione
Lo Spinosad agisce principalmente sul sistema nervoso degli insetti, attraverso un meccanismo d’azione particolare che lo distingue da numerosi altri insetticidi. Sebbene i dettagli a livello molecolare non siano ancora completamente chiariti, è noto che le spinosine interagiscono con specifici recettori nicotinici dell’acetilcolina (nAChR) presenti nelle cellule nervose degli insetti.
Questi recettori partecipano alla trasmissione degli impulsi nervosi. L’interazione con lo Spinosad provoca una alterazione della normale attività neuronale, determinando una prolungata eccitazione del sistema nervoso. A questa azione si può associare anche un’interferenza con i canali del cloruro regolati dall’acido γ-amminobutirrico (GABA), contribuendo alla perdita del normale controllo dell’attività nervosa.
Dall’alterazione nervosa alla morte dell’insetto
L’alterazione della trasmissione nervosa provoca iperstimolazione, perdita della coordinazione motoria e paralisi, fino alla morte dell’insetto. L’effetto dipende dalla quantità di sostanza assorbita e dal tempo di esposizione, con una relazione tra concentrazione, durata dell’esposizione e mortalità osservata in diversi studi sperimentali.
meccanismo di azione dello spinosad
Gli effetti possono manifestarsi dopo l’ingestione o il contatto con il principio attivo, a seconda della specie e delle modalità di esposizione. L’azione sul sistema nervoso spiega quindi l’efficacia dello Spinosad contro numerosi insetti fitofagi.
Studi sperimentali condotti su diverse specie hanno evidenziato che l’attività letale dello Spinosad può essere dipendente sia dalla concentrazione sia dal tempo di esposizione. Questi risultati contribuiscono a comprendere la relazione tra quantità di principio attivo assorbita, alterazioni fisiologiche e mortalità degli insetti.
Impiego in agricoltura dello Spinosad
Lo Spinosad è utilizzato nella protezione delle colture sia nell’agricoltura convenzionale sia, dove espressamente autorizzato, nell’agricoltura biologica. La sua origine microbica e l’efficacia contro numerosi insetti fitofagi ne hanno favorito l’impiego in diverse strategie di difesa delle piante.
Può essere utilizzato su numerose colture, tra cui ortaggi, vite, olivo, agrumi e piante ornamentali, in funzione delle autorizzazioni previste per il singolo prodotto. Il suo spettro d’azione comprende diversi gruppi di insetti, tra cui tripidi, larve di lepidotteri, alcuni coleotteri e ditteri, comprese specie responsabili di danni ai frutti.
L’azione avviene principalmente attraverso ingestione e contatto. Dopo l’esposizione, il principio attivo interferisce con il sistema nervoso dell’insetto, provocando perdita della coordinazione, paralisi e successivamente la morte. La rapidità dell’effetto dipende dalla specie, dallo stadio di sviluppo, dalla dose e dalle modalità di esposizione.
Caratteristiche applicative
Alcune formulazioni presentano una parziale attività translaminare, che consente al principio attivo di penetrare nei tessuti della foglia e può contribuire alla sua efficacia dopo il trattamento. Le caratteristiche di distribuzione e la resistenza al dilavamento dipendono tuttavia dal formulato e dalle condizioni ambientali.
Anche il tempo di carenza, cioè l’intervallo minimo che deve trascorrere tra l’ultimo trattamento e la raccolta, varia in funzione della coltura e del prodotto autorizzato e deve essere sempre rispettato secondo quanto riportato in etichetta.
Precauzioni d’impiego
Particolare attenzione deve essere riservata agli insetti impollinatori, soprattutto alle api. Lo Spinosad può risultare altamente tossico in caso di esposizione diretta; per questo i trattamenti devono essere effettuati nel rispetto delle prescrizioni relative alla fioritura e alle condizioni di applicazione.
La rapida degradazione alla luce contribuisce alla limitata persistenza dello Spinosad nell’ambiente, ma non elimina la necessità di adottare tutte le misure previste per un uso sicuro. Infine, l’alternanza con insetticidi caratterizzati da differenti meccanismi d’azione è importante per ridurre il rischio di sviluppo di popolazioni resistenti.
Vantaggi e limiti
Vantaggi dello Spinosad
Lo Spinosad presenta diverse caratteristiche che ne hanno favorito l’impiego nella protezione delle colture, soprattutto nell’ambito della difesa integrata. La sua origine microbica, l’efficacia contro numerosi insetti fitofagi e il particolare meccanismo d’azione lo rendono uno strumento utile per diversificare le strategie di controllo dei parassiti.
Uno dei principali vantaggi è rappresentato dal buon livello di efficacia contro diversi gruppi di insetti, tra cui tripidi, larve di lepidotteri e alcune specie di coleotteri e ditteri. L’azione sul sistema nervoso determina inoltre un effetto relativamente rapido sugli insetti esposti.
Un’altra caratteristica importante è la possibilità di inserire lo Spinosad in programmi di difesa integrata e, nei casi previsti dalle disposizioni vigenti, di utilizzarlo anche in agricoltura biologica. Il suo particolare meccanismo d’azione può inoltre essere sfruttato nelle strategie di gestione della resistenza, alternandolo a principi attivi appartenenti a gruppi con differenti modalità d’azione.
Degradazione e persistenza ambientale
Lo Spinosad presenta una sensibilità alla luce che favorisce la sua degradazione dopo l’esposizione alla radiazione solare. Questa caratteristica limita la permanenza del principio attivo nell’ambiente rispetto a sostanze maggiormente persistenti.
La fotodegradazione, tuttavia, rappresenta anche un limite dal punto di vista agronomico, perché può ridurre la durata dell’attività insetticida. La persistenza effettiva dipende comunque dalle condizioni ambientali, dalla coltura e soprattutto dalla formulazione utilizzata.
Impatto sugli organismi non bersaglio
L’origine naturale dello Spinosad non significa che la sostanza sia priva di effetti sugli organismi non bersaglio. Questo rappresenta uno degli aspetti più importanti da considerare nel suo impiego.
Il principio attivo può risultare particolarmente pericoloso per gli insetti impollinatori, soprattutto in caso di esposizione diretta. Per questo motivo è necessario rispettare le prescrizioni relative alle modalità di trattamento e alla protezione delle api e degli altri organismi utili.
Anche altri organismi presenti nell’ecosistema possono essere esposti al principio attivo. La valutazione dell’impatto ambientale deve quindi tenere conto non soltanto della tossicità intrinseca della sostanza, ma anche della dose, delle modalità di applicazione, dell’esposizione e della sua permanenza nell’ambiente.
Rischio di resistenza
Come avviene con altri insetticidi, l’impiego ripetuto dello Spinosad può favorire la selezione di popolazioni di insetti resistenti. Questo fenomeno può ridurre progressivamente l’efficacia dei trattamenti e rappresenta un problema importante per la protezione delle colture.
Per limitare il rischio è necessario evitare applicazioni ripetute dello stesso principio attivo e adottare strategie di gestione della resistenza, alternando sostanze con differenti meccanismi d’azione e integrando, quando possibile, metodi biologici, agronomici e fisici.
Un equilibrio tra efficacia e sostenibilità
Lo Spinosad rappresenta quindi uno strumento interessante per la difesa delle colture, ma non può essere considerato automaticamente sicuro soltanto perché deriva da un microrganismo. Il suo valore nell’agricoltura moderna dipende dalla capacità di utilizzarlo in modo mirato, rispettando le condizioni di impiego e integrandolo con altre strategie di controllo.
La scelta di un insetticida dovrebbe infatti considerare contemporaneamente efficacia, selettività, rischio per gli organismi non bersaglio, possibilità di sviluppo della resistenza e comportamento nell’ambiente.
