Articolo

Agnese Codignola

Siamo sommersi dalla cacca

L’odore era insolito, “come di termosifone bruciato”, secondo gli astronauti. Proveniva dal sistema di gestione dei rifiuti (UWMS, Universal Waste Management System), ovvero la toilette – andata in tilt dopo poche ore – di Orion, la navicella di Artemis II. Christina Koch è stata così costretta a indaginose riparazioni, inizialmente fallimentari. C’erano alternative per il trattamento di urina e feci, come i wc portatili, ma tutti hanno tirato un sospiro di sollievo quando l’UWMS ha iniziato finalmente a lavorare come ci si aspettava. Anche perché, non allunando, i quattro non avrebbero potuto fare quello che avevano fatto i predecessori delle missioni Apollo fino al 1972, cioè raccogliere le feci prima in pannoloni o mutande a pressione, come si fa sull’Everest, e poi in appositi sacchi da depositare sulla superficie lunare.

Oggi sul nostro satellite ce ne sono ben 96, compresi quelli di Neil Armstrong, in attesa che qualcuno li recuperi. Fino a Orion, del resto, non si era trovata soluzione migliore, nonostante nel 2016 la NASA avesse lanciato la Space Poop Challenge, vinta dal chirurgo militare Thatcher Cardon che, tra le oltre cinquemila proposte arrivate, aveva ideato un sistema basato su alcuni strumenti mutuati dalla chirurgia laparoscopica, seguito da nuove versioni dei pannoloni, proposte dal team SPUD (Space Poop Unification of Doctors) piazzatosi al secondo posto, e dalle tute pressurizzate ottimizzate dal designer britannico Hugo Shelley, terzo. Purtroppo nessuna di quelle idee si è rivelata vincente, e gli ingegneri si sono rimessi al lavoro. Il risultato è che su Orion per la prima volta l’equipaggio ha potuto dire addio a pannoloni e mutande tecniche e fare affidamento su una sorta di botola posta sul pavimento, una versione miniaturizzata del wc della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) grazie alla quale le feci vengono aspirate da un flusso d’aria, per poi essere convogliate in un contenitore dedicato: funziona, a quanto sembra, anche se c’è voluto un minimo di rodaggio e qualche aggiustamento. Si spera quindi, con qualche ragione, che nessun futuro sacco vada ad aggiungersi ai famosi 96.

Nel frattempo, sulla Terra, secondo le stime dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, rese note ogni anno in occasione del World Toilet Day il 19 novembre, 3,4 miliardi di persone si trovano nelle condizioni degli equipaggi di Apollo, prive di accesso a un sistema igienico funzionante e collegato a una rete fognaria, e 354 milioni defecano ogni giorno all’aperto, contaminando inesorabilmente acque e terreni, e innescando infezioni gastrointestinali attraverso la catena alimentare. 

Quello delle feci, con una popolazione di quasi otto miliardi di individui, è un problema tanto serio quanto sottovalutato, e si è aggravato negli ultimi anni a causa della distruzione delle infrastrutture civili in zone di guerra come l’Ucraina o il Medio Oriente e della distrazione di mezzi economici dedicati alle fogne verso l’industria bellica. Un passo indietro che appare evidente se si pensa all’eco che aveva avuto, nel 2011, un’altra challenge, quella finanziata dalla Gates Foundation con duecento milioni di dollari chiamata Reinvent the Toilet, che aveva lo scopo di sostenere nuove idee per wc sostenibili seguendo alcuni semplici – si fa per dire – princìpi: i water dovevano rimuovere i patogeni recuperando tutto ciò che si poteva come l’energia, l’acqua (pulita) e i nutrienti; funzionare senza allacciamento alle reti fognaria e idrica, e con dispendio energetico minimo; costare meno di cinque centesimi di dollaro al giorno per utilizzatore; promuovere il miglioramento dei servizi igienici nelle realtà più disagiate; essere attraenti per tutti e non solo per i più poveri.

Tra le decine di progetti arrivati ne sono stati selezionati sedici, tutti basati su metodi chimici o sul calore, e tutti contenenti un modo per trasformare gli escrementi in fertilizzanti o in altro, perché recuperare le feci umane e riutilizzarle sta diventando sempre più urgente. L’iniziativa ha avuto sviluppi anche nazionali, per esempio in Cina e in India, ma le toilette tech sono rimaste per il momento nel cassetto dei sogni, per i paesi che ne avrebbero più bisogno (le versioni per ricchi come quelle giapponesi sono una realtà, ma sono profondamente diverse). 

Eppure il recupero degli escrementi umani non è solo una necessità, è anche un business, come ricordava già nel 2017 Nature in un lungo articolo: una volta trattati (essiccati, sterilizzati e resi polvere), possono diventare biocarburanti, concime o fertilizzanti, ma anche mattoni o carta e altro ancora, ed è probabile che il settore cresca non poco nei prossimi anni, vista la disponibilità di materia prima quasi gratuita. Peraltro, chi sta provando a rendere le feci un business non inventa del tutto i trattamenti, ma li mutua, adattandoli, da ciò che si fa anche con le deiezioni degli animali da allevamento, ambito che lotta da anni con eccessi nel frattempo diventati insuperabili. Le dimensioni della produzione di deiezioni animali sono infatti tali che, per il momento, non esistono soluzioni davvero adeguate.

Secondo una delle stime più accurate pubblicate finora, risalente al 2018, nel 2014 i chili prodotti ogni anno solo da bovini, ovini e pollame erano 3,9 x 10¹², quasi mille volte di più rispetto ai 59 x 10⁹ del 2003, e destinati a diventare 4,6 x 10¹² entro il 2030: circa quattro volte quelle prodotte dagli esseri umani. Una massa enorme e contaminante per suoli e acque, che contribuisce pesantemente alle emissioni, come hanno dimostrato tra gli altri i ricercatori del Politecnico di Milano, Maria Brovelli e Daniele Oxoli, in un articolo pubblicato su Chemosphere. I due hanno sovrapposto i dati di Copernicus sulla qualità dell’aria con quelli della presenza di allevamenti intensivi in Lombardia, dove la situazione è ormai insostenibile, e hanno dimostrato che le deiezioni degli animali (insieme ad alcune coltivazioni con impieghi massicci di fertilizzanti come quelle di mais) sono la principale fonte di polveri sottili PM_2,5 insieme agli autoveicoli: lo si vede benissimo nelle aree rurali con poche auto e camion ma ricche di allevamenti, nelle quali i picchi di particolato, anche nelle giornate festive, non hanno nulla da invidiare a quelli dei peggiori centri urbani nelle ore di punta. 

Da tutt’altro punto di vista, invece, le feci sono da anni una fonte di informazioni diventata insostituibile grazie alle tecniche di sequenziamento rapido dei genomi, perché da esse vi si può apprendere la storia di chi le ha prodotte. Per esempio, sappiamo qualcosa in più dei Neanderthal grazie all’analisi di quattordici sedimenti ritrovati a El Salt, in Spagna, che hanno permesso ai ricercatori dell’Università di Bologna di leggere la composizione del loro microbiota intestinale, e di scoprire così che specie come Blautia, Dorea, Roseburia, Ruminococcus, Faecalibacterium e Bifidobacterium, ancora oggi molto rappresentate, già allora vivevano nell’intestino degli ominidi.

Più in generale, lo studio dei coproliti, le feci fossilizzate, sta dando riscontri molto interessanti in ambiti paleologici e archeologici, dalle ricerche sui dinosauri a quelle su popoli come i Vichinghi – cui appartiene il coprolite più grande mai rinvenuto, scoperto nel 1972 (mentre gli astronauti di Apollo lasciavano le ultime sacche sulla Luna) – o sugli abitanti di Pompei ed Ercolano. Dall’analisi di ciò che è rimasto si può tracciare un quadro molto dettagliato delle condizioni di vita, dell’alimentazione, dei patogeni circolanti all’epoca e di altri aspetti difficilmente analizzabili altrimenti.

Un approccio non molto diverso è quello di coloro che cercano di vederci più chiaro tra i trilioni di microrganismi che popolano l’intestino degli umani di oggi. 

Considerate fino a poco tempo fa solo prodotti di scarto di microrganismi che si trovavano nell’intestino quasi per caso, in transito come viaggiatori neutrali, oggi le feci sono le grandi protagoniste di una disciplina che non smette di stupire, al punto da essere diventata (anche) una moda molto redditizia: lo studio del microbiota intestinale, ormai associato a decine di condizioni fisiologiche e patologiche, non sempre con prove scientifiche solide. 

In generale, diverse malattie tra le quali autismo, obesità, diabete di tipo due, ansia, patologie infiammatorie croniche dell’intestino sono state associate a cambiamenti nella composizione della flora batterica intestinale e in generale a una diminuzione della sua biodiversità. Tuttavia non si sa ancora se lo squilibrio, chiamato disbiosi, sia causa o conseguenza della malattia in questione. E si sa che le popolazioni più ricche e globalizzate tendono ad avere un microbiota più omogeneo e povero, probabilmente a causa dell’utilizzo massiccio di antibiotici e detergenti. A fronte di ciò, molti propongono terapie basate sulla somministrazione di singole specie benefiche che, però, non sono mai state sostenute da dati convincenti. Il che non stupisce, visto che di quella che qualcuno ha ribattezzato la materia oscura intestinale sappiamo davvero pochissimo, e anche quel poco ci dice che, in un sistema così complesso, dove migliaia di specie diverse (e in gran parte sconosciute) interagiscono costantemente, intervenire su una di esse non ha molto senso. 

C’è comunque chi cerca di fornire strumenti per orientare la ricerca e chi prova a capire che cosa abbiamo perso, negli ultimi secoli, e se sia possibile ripristinarlo. 

Per avere un’idea il più possibile accurata del microbiota non modificato da farmaci, agenti chimici e quant’altro c’è un solo modo: raccogliere campioni di feci negli angoli più sperduti del mondo, nella speranza che almeno in qualche popolazione isolata varietà ed equilibrio complessivo si siano mantenute intatte. E poi depositarli in un Vault, una biobanca dove sia possibile preservarli e metterli a disposizione di tutta la comunità scientifica mondiale in uno sforzo complessivo di decrittazione. Di archivi di questo tipo ce ne sono già diversi, ma il primo e più noto è il Global Microbiome Conservancy (GMbC), con sede a Kiel, in Germania, e che oggi raccoglie campioni di oltre duemila individui di cinquanta comunità umane di tutto il mondo, dalle città industrializzate alle foreste del Borneo, dalle montagne del Senegal alle distese del Circolo Polare Artico, passando per la Tanzania, la Finlandia, il Nepal, il Canada, il Brasile e da molti altri luoghi dove ancora vivono popolazioni isolate.

Ogni campione è stato sequenziato e il risultato sono diecimila ceppi batterici di oltre seicento gruppi di specie: una sorta di biblioteca di Alessandria delle feci, come l’hanno definita i due fondatori e tuttora responsabili, i francesi Mathieu Groussin e Mathilde Poyet. La storia della coppia è stata raccontata in un articolo uscito non a caso su National Geographic, perché recarsi presso popolazioni che non hanno quasi mai visto occidentali chiedendo loro di fornire campioni di feci è stata ed è tuttora un’impresa tutt’altro che semplice, e parecchio avventurosa. Per loro, nel 2014 entrambi postdoc al MIT di Boston, la scintilla è scattata dopo aver letto la decodifica delle feci degli Hadza, una remota tribù che viveva sulle sponde del lago Eyasi, nella Rift Valley, in Tanzania, che era stata studiata dai colleghi del Max Plank Institute for Evolutionary Anthropology di Lipsia.

I ventisette Hadza che avevano partecipato non erano quasi mai stati esposti a detergenti o antibiotici e si nutrivano di miele, bacche, frutti di baobab, tuberi, antilopi, scimmie, cinghiali, babbuini e qualsiasi altra preda potesse essere raccolta, recuperata o cacciata. L’analisi e soprattutto il confronto con abitanti di Bologna e altri individui di zone rurali del Burkina Faso e del Malawi aveva fatto emergere l’effetto della cosiddetta civilizzazione: le materie oscure sembravano appartenere a galassie diverse, tanta era la differenza. Anche rispetto agli abitanti degli altri paesi africani, più urbanizzati nonostante sempre residenti nelle campagne, gli Hadza avevano una ricchezza microbica invidiabile, e rispetto ai bolognesi una varietà semplicemente inarrivabile.

Quel lavoro li convinse che dovevano seguire la stessa strada, e nel 2016 andarono a Yaoundé, in Camerun, grazie a un finanziamento del MIT, per iniziare la prima missione, cui ne sarebbero seguite moltissime altre: Nepal, Artico, Tailandia, Repubblica Centrafricana, Tanzania, Ruanda, e non solo, sempre per raccogliere campioni per il neonato GMbC. Con i sequenziamenti sono arrivate le scoperte, per esempio di un batterio che trasforma il colesterolo in coprostanolo, una sostanza escreta con le feci che potrebbe rivoluzionare la cura dell’ipercolesterolemia, o dei batteri che rendono possibile la digestione delle alghe in Giappone, o di altri che consentono quella di vegetali particolarmente ricchi di fibre in diversi paesi africani, senza dimenticare quelli che agiscono sulla glicemia, sull’appetito o sul sistema immunitario. Tutte specie che potrebbero diventare terapeutiche o anche solo essere sfruttate a fini di ricerca per decifrare meglio di quanto non si riesca a fare oggi il microbiota intestinale.

Ma immediatamente si è posta anche una questione etica, che ricorda vicende come quella dei tessuti ovarici prelevati da Henrietta Lacks diventati cellule per colture e soprattutto origine indiretta di guadagni difficili da quantificare, arrivati dai farmaci scoperti grazie all’uso di quelle cellule. E cioè: che diritto ha la parte ricca del mondo di prelevare e analizzare le feci di quelle popolazioni, anche se lo scopo, teoricamente – come nel caso del GMbC –, è solo di ricerca e le scoperte sono messe subito a disposizione di tutta la comunità scientifica? Che destino hanno i dati genetici contenuti nelle feci di quelle persone? Quanto un Hazda o un altro rappresentante di quei popoli è nelle condizioni di dare un consenso realmente informato? E soprattutto, qualora si mettesse a punto una terapia, come nel caso del batterio anticolesterolo, a chi andrebbero i guadagni? In che misura quei donatori dovrebbero essere coinvolti nel processo di sviluppo e commercializzazione?

Il dibattito sta paralizzando anche realtà come il GMbC, nato senza alcuna finalità di lucro, ma porre domande come queste oggi è ineludibile, dopo decenni di biocolonialismo e di sfruttamenti più o meno fraudolenti di patrimoni culturali e biologici di popoli indifesi. E perché le prime terapie basate sul microbiota altrui, cioè sulle feci altrui, stanno arrivando.

Se somministrare singole specie batteriche non ha una vera base razionale, perché è più che improbabile che un ceppo riesca a modificare gli equilibri di un ambiente dove ne vivono a centinaia insieme a virus, batteri, archei e chissà che altro, somministrare l’intero microbiota di un individuo sano in un altro che ne ha uno chiaramente squilibrato può portare a risultati misurabili e in alcuni casi salvavita. Il trapianto di microbiota fecale o FMT, autorizzato in diversi paesi tra i quali l’Italia per il trattamento delle infezioni da Clostridium difficile (un batterio opportunista che può diventare mortale, e contro il quale gli antibiotici non hanno quasi mai effetto), è curativo in percentuali di pazienti talvolta superiori all’ottanta per cento. Praticato in modi diversi, dal sondino nasale al clistere fino alle compresse, per ora con il supporto del singolo centro ospedaliero, inizia a diventare un business, via via che compaiono sul mercato i primi prodotti commerciali, soprattutto negli Stati Uniti.

Inoltre è in studio per numerose condizioni neurologiche e immunologiche, e nel settore delle malattie infiammatorie intestinali croniche come il morbo di Chron o la colite ulcerosa. Le potenzialità sono tali, viste le continue scoperte di legami tra il microbiota e le condizioni patologiche, che gli stessi Groussin e Poyet, consapevoli delle criticità etiche delle loro raccolte, e desiderosi di accelerare le scoperte, stanno cercando di riprodurre il processo di formazione delle feci in intestini artificiali. Si tratta di bioreattori nei quali vengono fatte crescere le specie batteriche insieme ai nutrienti, a gas e liquidi vari e in cui un movimento costante tenta di imitare la peristalsi intestinale fino alla formazione delle feci. Introducendo vari mix derivanti da persone sane e da pazienti, da soggetti residenti in aree industrializzate o remote, si possono analizzare le differenze e sperimentare nuovi trapianti o trattamenti, anche se l’origine di quei ceppi e il loro sfruttamento restano problematici.

I risvolti etici non riguardano soltanto la raccolta di feci umane ma anche quella, tutta commerciale, di feci di zibetto o civetta delle palme, praticata per ottenerne uno dei caffè più pregiati al mondo, il kopi luwak indonesiano (trentacinque dollari a tazzina). Per ottenere quei preziosi escrementi, gli zibetti vengono tenuti in piccole gabbie e nutriti solo di chicchi di caffè, che poi fermentano e tornano come merce di lusso. 

Il kopi luwak ha una storia che riporta ancora una volta al biocolonialismo. Nel XIX secolo, quando il paese era una colonia olandese, ai braccianti delle piantagioni era vietato bere caffè, riservato ai padroni. Per questo i lavoratori iniziarono a recuperare gli scarti dei piccoli mammiferi che popolavano la zona e scoprirono che quello ottenuto dai chicchi escreti dallo zibetto non aveva nulla da invidiare a quello spedito in Olanda, anzi.

Un secolo dopo l’importazione in Gran Bretagna, avvenuta nei primi anni Novanta, insieme alla crescita del turismo, determinarono un aumento esponenziale della domanda che, a sua volta, spinse alcuni imprenditori locali a dare vita ai primi allevamenti intensivi. Cresciute in condizioni simili a quelle dei polli o delle oche per il foie gras in Indonesia, Filippine, Timor Est, Cambogia Bali e e Vietnam – come hanno documentato la PETA (People for Ethical Treatment of Animal) e alcuni studi –, le civette delle palme vengono rinchiuse in piccole gabbie dove sono ingozzate di bacche di caffè, ma dove lo stress e l’alimentazione innaturale provocano malattie e morte. Oltretutto, come si è capito durante la pandemia, si tratta di animali a rischio estinzione anche senza caffè, poiché già sovrasfruttati per i profumi. Secondo molti esperti la raccolta delle loro feci dovrebbe essere consentita solo per tracciare eventuali patogeni, come avvenuto quando si pensò a questi animali come possibile serbatoio di Sars-CoV 2 (ipotesi presto smentita), e non certo per produrre caffè riservato a clienti facoltosi. Contro il kopi luwak sono attive diverse campagne di boicottaggio internazionale sostenute da decine di organizzazioni ambientaliste: non è il caso di acquistarlo. 

Considerare gli escrementi una risorsa umanitaria, oltreché una parte fondamentale del ciclo della vita, è razionale, auspicabile e in alcuni casi indispensabile. Farne uno strumento di profitto, con finalità meramente commerciali che prescindono dalle conseguenze sugli esseri umani o sugli animali, non è nulla di tutto ciò.