Il cambiamento climatico è una delle sfide più pressanti del nostro tempo. I suoi effetti si manifestano quotidianamente, sia attraverso le notizie nei media, sia con eventi atmosferici violenti che impattano direttamente sulle nostre vite.

Non è tanto il caldo estremo in sé a preoccupare, quanto l’imprevedibilità e la frequenza crescente di fenomeni climatici estremi, che alterano gli equilibri naturali.

La selezione genetica per ottenere animali più resilienti alle alte temperature è una strategia ben nota ai genetisti.

Ma è davvero così semplice? La risposta è complessa.

Un esempio significativo per comprendere l’impatto dello stress sulle generazioni successive è offerto da un evento storico: durante la Seconda Guerra Mondiale, la carestia olandese del 1944-45 causò gravi conseguenze non solo sulle persone coinvolte, ma anche sulla loro progenie.

Studi hanno dimostrato che i figli di donne incinte malnutrite in quel periodo presentavano, da adulti, maggiori rischi di obesità, diabete e malattie cardiovascolari. Questo fenomeno, attribuito a modifiche epigenetiche, suggerisce che fattori stressanti come il caldo intenso e l’umidità possano influenzare non solo le performance di un individuo, ma anche le generazioni successive.

Gli studi sullo stress termico nei bovini suggeriscono un’interazione complessa tra genetica e ambiente (G x E), con effetti transgenerazionali significativi. Questi effetti hanno implicazioni importanti per la gestione e la selezione genetica degli animali.

Produzione di latte e carne

Le vacche nate da madri esposte a stress da caldo durante la gravidanza spesso mostrano una ridotta capacità produttiva di latte. Questo fenomeno è attribuibile a una minore densità delle cellule epiteliali mammarie, che riduce la capacità di sintesi delle proteine del latte (Laporta et al., 2017). Inoltre, l’efficienza di conversione alimentare è compromessa, con un impatto negativo sulla resa produttiva (Skibiel et al., 2018).

Durante il periodo di transizione, il metabolismo delle vacche è particolarmente vulnerabile, amplificando gli effetti negativi dello stress fetale. Alterazioni nello sviluppo della ghiandola mammaria e nella risposta immunitaria postpartum aggravano ulteriormente la situazione (Skibiel et al., 2017; Laporta et al., 2020).

Nei bovini da carne, lo stress termico transgenerazionale è associato a una crescita muscolare ridotta e a un peggioramento della qualità della carne. I vitelli nati da madri esposte al caldo tendono ad avere un peso alla nascita inferiore, una crescita rallentata e una minore efficienza alimentare (Dahl et al., 2019).

Questi animali mostrano una qualità della carne compromessa, con un aumento del grasso intermuscolare e una riduzione della tenerezza, imputabili a modificazioni del metabolismo energetico durante lo sviluppo fetale (Chase, 2020).

Ma la brutta notizia è che i dati sembrerebbero indicare che questi effetti non sono reversibili ma vengono trasmessi alle successive tre generazioni.

Traduciamolo: se non ho un sistema di raffrescamento sulla stalla delle vacche in asciutta (ma gravide!) perché tutto sommato sono animali non in attività metabolica, posso peggiorare le performance fino alle nipoti di quelle vacche.

Figura 1: Effetti negativi sulle produzioni sono stati osservati fino alla terza generazione. Fonte: J.Laporta et al (animal Volume 18, Supplement 2, September 2024, 101121)

Intervenire con la genetica

La selezione genetica è cruciale per mitigare gli effetti dello stress da caldo transgenerazionale. Studi recenti (Halli et al., 2021) hanno evidenziato che lo stress termico durante la gravidanza avanzata e il periodo postpartum influenza significativamente i parametri genetici legati alla crescita nei bovini da carne. Le correlazioni genetiche tra stress termico e tratti produttivi indicano che i tori con valori genetici stabili in diverse condizioni climatiche rappresentano candidati ideali per programmi di selezione.

Uno studio di Landi et al. (2024) ha analizzato i parametri genetici nei bovini di razza Bruna Italiana esposti a stress termico intrauterino. I risultati mostrano che l’ereditabilità diretta dei tratti produttivi aumenta fino a un indice di temperatura-umidità (THI) di 65, per poi diminuire a valori estremi. Ciò suggerisce che è possibile selezionare animali con maggiore efficienza genetica in condizioni di stress termico moderato.

Tuttavia, i meccanismi molecolari che regolano questi effetti non sono ancora completamente compresi. Processi epigenetici, come modificazioni della metilazione del DNA e la regolazione tramite RNA non codificanti, sembrano svolgere un ruolo chiave. Tricker (2015) ha sottolineato che lo stress ambientale può indurre modificazioni epigenetiche trasmissibili, creando una “memoria epigenetica” che spiega parte degli effetti transgenerazionali osservati.

Un altro aspetto interessante è il ruolo del microbiota del latte. Ceciliani et al. (2024) hanno dimostrato che lo stress termico altera il microbiota del latte in modo diverso tra razze bovine, suggerendo un potenziale contributo del microbiota alla resilienza termica.

Figura 2: andamento dell’ereditarietà diretta (linee rosse) e materna (linee blu) per percentuale di grasso (A), resa di grasso (B), percentuale di proteine (C) e resa di proteine (D), secondo l’indice temperatura-umidità (THI) ricevuto durante la fase intrauterina (Fonte: da Landi V. Journal of Dairy Science, 107, 1549–1560, 2023)

Considerazioni Finali

Integrare le variabili climatiche nelle valutazioni genetiche è essenziale per identificare animali con maggiore tolleranza allo stress termico. Approcci come quelli proposti da Kipp et al. (2021) possono migliorare la sostenibilità delle produzioni zootecniche in un contesto di cambiamento climatico.

Tuttavia, per massimizzare i benefici della selezione genetica, è fondamentale ottimizzare anche la gestione degli animali, con particolare attenzione alle categorie non produttive, come manze e bovine asciutte.

Lo stress termico rappresenta una delle sfide più critiche per l’allevamento moderno, influenzando negativamente la produttività e la redditività aziendale. Sebbene i programmi di selezione genetica possano mitigare questi effetti, è necessario un approccio integrato che combini genetica, epigenetica e gestione aziendale per garantire la sostenibilità delle produzioni.

Riferimenti

  • Halli, K., Brügemann, K., Bohlouli, M., Yin, T., & König, S. (2021). Heat stress during late pregnancy and postpartum influences genetic parameter estimates for birth weight and weight gain in dual-purpose cattle offspring generations. Journal of Animal Science, 99(5), skab106. https://doi.org/10.1093/jas/skab106
  • Landi, V., Maggiolino, A., Hidalgo, J., Rossoni, A., Chebel, R. C., & De Palo, P. (2024). Effect of transgenerational environmental condition on genetic parameters of Italian Brown Swiss. Journal of Dairy Science, 107, 1549–1560. https://doi.org/10.3168/jds.2023-23741
  • Kipp, C., Brügemann, K., Yin, T., Halli, K., & König, S. (2021). Genotype by heat stress interactions for production and functional traits in dairy cows from an across-generation perspective. Journal of Dairy Science, 104(9), 10029–10039. https://doi.org/10.3168/jds.2021-20241
  • Ceciliani, F., Maggiolino, A., Biscarini, F., et al. (2024). Heat stress has divergent effects on the milk microbiota of Holstein and Brown Swiss cows. Journal of Dairy Science, 107, 11639–11654. https://doi.org/10.3168/jds.2024-24976
  • Tricker, P. J. (2015). Transgenerational inheritance or resetting of stress-induced epigenetic modifications: two sides of the same coin. Frontiers in Plant Science, 6, 699. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00699
  • Laporta, J., Fabris, T. F., Skibiel, A. L., et al. (2017). In utero exposure to heat stress reduces mammary gland development in dairy cows. Journal of Dairy Science, 100(6), 4945–4958. https://doi.org/10.3168/jds.2016-12021
  • Skibiel, A. L., et al. (2018). Thermal stress impacts dairy cattle and implications for milk production and health. Journal of Animal Science, 96(7), 3047–3055. https://doi.org/10.1093/jas/sky137
  • Chase, C. C. Jr. (2020). Managing heat stress in beef cattle. Animal Frontiers, 10(1), 53–58. https://doi.org/10.1093/af/vfy021