Laboratorio di ecologia molecolare e genetica

 

Attività

Analisi, gestione e conservazione della biodiversità a livello genetico

La diversità a livello genetico è riconosciuta come uno dei tre livelli ai quali si organizza la biodiversità, insieme a quelli di specie e di ecosistema, sia dal mondo scientifico, sia da chi si occupa di conservazione come ad esempio IUCN (World Conservation Union). Il mantenimento di adeguati livelli di variabilità genetica è infatti fondamentale per la persistenza a lungo termine delle popolazioni, poiché garantisce loro la possibilità di risposta agli inevitabili mutamenti ambientali. In numerosi casi è stata riscontrata una correlazione positiva tra i livelli di variabilità genetica delle popolazioni e i caratteri fenotipici presumibilmente associati alla capacità di persistenza (come il tasso di crescita o la resistenza alle malattie); si accumulano evidenze che mostrano come taxa ritenuti gravemente minacciati di estinzione, presentino valori di variabilità genetica mediamente inferiori di circa un terzo rispetto a quelli stimati per taxa affini ma non minacciati.Lab.EcoGen
I marcatori genetici si sono dimostrati uno strumento utile per documentare lo stato di conservazione di popolazioni e specie e per indirizzare la formulazione di strategie di conservazione, fornendo informazioni essenziali per la conservazione delle specie. Allo stesso tempo l’analisi della diversità genetica si è rivelata un utile supporto per indirizzare e sostenere la gestione sostenibile di specie di interesse commerciale, contribuendo all’identificazione degli stock di pesca su base biologica, alla determinazione dello stato degli stock nell’ambito dei più recenti approcci olistici, alla fondazione e al mantenimento di broodstock ad elevata variabilità genetica per l’acquacoltura e per il ripopolamento attivo.
Tutti questi aspetti sono parte delle linee di ricerca attualmente attive presso il Gruppo di Ecologia, finalizzate allo studio, alla gestione ed alla conservazione della biodiversità a livello genetico in vari tipi di organismi:
1. Filogeografia e conservazione di anfibi e micromammiferi;
2. Biodiversità genetica e gestione sostenibile degli stock di pesca;
3. Genetica dei broodstock per acquacoltura sperimentale e ripopolamento.

Filogeografia e conservazione di anfibi e micromammiferi

I marcatori genetici si sono dimostrati uno strumento utile per documentare lo stato di conservazione di popolazioni e specie e per indirizzare la formulazione di strategie di conservazione, fornendo informazioni essenziali per la corretta gest ione delle specie: a ) la stima dei livelli di variabilità genetica delle popolazioni; b) la comprensione del ruolo e dell’effetto dei processi demografici storici e di quelli recenti (dovuti all’azione dell’uomo) sulla struttura e i livelli di variabilità genetica delle popolazioni di una specie; c) l’identificazione di gruppi di popolazioni che meritino una gestione separata in quanto unità evolutivamente distinte (Evolutionarily Significant Units, ESU); d) la zonazione del territorio e la prioritizzazione conservazionistica delle aree geografiche basata su criteri eco-evolutivi, piuttosto che su contingenze di carattere politico-amministrativo.
Le ricerche condotte dal Gruppo di Ecologia riguardano specie di anfibi e micromammiferi distribuiti sia in Italia peninsulare e continentale sia nel blocco sardo-corso. I risultati ottenuti hanno dimostrato l’esistenza di specie gemelle (prive di caratteri morfologici diagnostici) in diversi gruppi di anfibi come raganelle, geotritoni, discoglossi, salamandrina (Nascetti et al., 1995, 1996, 2006; Zangari et al., 2006). Inoltre, lo sviluppo di studi di filogeografia (lo studio della struttura e della distribuzione geografica della diversità genetica delle popolazioni) ha consentito l’individuazione di aree ad elevata priorità di conservazione in quanto vere e proprie riserve di variabilità genetica, presso le quali risiede una porzio ne consistente del potenziale adattativo delle specie. In particolare, i nostri studi hanno evidenziato la Calabria come una di queste aree, dove la presenza di rifugi multipli ed il verificarsi di fasi di espansione degli areali e di contatti secondari hanno “concentrato” la diversità genetica di varie specie: Rana italica, R. lessonae, Bombina pachypus, Talpa romana (Canestrelli et al., 2006, 2008a,2008b). Studi analoghi hanno riguardato le raganelle italiane (Nascetti et al. 1985, 1995; Canestrelli et al., 2007a, 2007b) e vengono attualmente estesi a varie specie di anfibi.

Biodiversità genetica e gestione sostenibile degli stock di pesca

Requisiti indispensabili per uno sfruttamento razionale di risorse rinnovabili, qua li quelle ittiche, sono sia il corretto riconoscimento delle unita’ biologico-gestionali (stock) sia la valutazione del loro “stato” in termini di caratteristiche biologiche, struttura demografica e risorse genetiche. In questo contesto l’impiego di marcatori molecolari sta fornendo un notevole contributo all’identificazione degli stock e alla conoscenza della loro struttura genetica e dei meccanismi che legano quest’ultima con la demografia delle popolazioni naturali soggette a sfruttamento. In particolare, i marcatori genetici si stanno rivelando un componente fondamentale nel cosiddetto approccio “olistico” (sensu Begg e Waldman, 1999) all’identificazione degli stock, una metodologia che integra e confronta i dati ottenuti mediante metodi tradizionali (sbarchi, caratteri biologici, marcaggi e ricatture, ecc) con quelli provenienti da metodi più innovativi (marcatori genetici, “biological tags” come parassiti e otoliti, ecc). Questo tipo di approccio permette di ottenere una più affidabile identificazione degli stock, definiti non più esclusivamente su base gestionale bensì prevalentemente biologica, ed un quadro di riferimento conoscitivo nell’ambito del quale identificare e fissare i “reference points” per un prelievo sostenibile.
In questo settore il Gruppo di Ecologia ha lavorato, e continua a lavorare, sull’identificazione e gestione degli stock di importanti risorse come il tonno rosso e il pesce spada, di alcuni pesci pelagici come alalunga, ricciola, tonnetto striato e lampuga (Cimmaruta et al., 1996, 1998), di piccoli pelagici come il sugherello (Cimmaruta et al., 2008; Abaunza et al., 2008), e di pesci demersali come il nasello (Cimmaruta et al., 2005). I dati raccolti su queste specie sono stati utilizzati anche per sviluppare due linee di ricerca che riguardano problematiche estremamente attuali e non ancora risolte: il possibile utilizzo del monitoraggio dei livelli di variabilità genetica di popolazioni soggette a prelievo come indicatore di sovrasfruttamento, e la relazione tra disturbo antropico (non solo prelievo ma anche inquinamento e altre forme di alterazione e frammentazione dell’habitat), perdita di risorse genetiche e incidenza di parassiti e patogeni (sulla base dell’ipotesi della “regina rossa” di van Valen, 1973).

Genetica dei broodstock per acquacoltura sperimentale e ripopolamento

L’utilizzo di giovanili da acquacoltura per il ripopolamento attivo in mare si è affermato in questi ultimi anni come un possibile strumento di sostegno alla pesca, oltre che di conservazione dell’ambiente marino e della sua biodiversità. Questo grazie allo sviluppo di tecniche di riproduzione controllata ed allevamento in grandi volumi, che consentono di ottenere avannotti con caratteristiche morfologiche paragonabili a quelle degli organismi selvatici, e grazie all’impiego di marcatori molecolari, che hanno permesso l’analisi della struttura genetica delle popolazioni naturali delle specie oggetto di allevamento e delle linee di broodstock. Ciò ha una particolare importanza per la pianificazione ed il controllo dell’impatto che le operazioni di ripopolamento possono avere sulla struttura genetica delle popolazioni ripopolate, poiché in acquacoltura tradizionale i broodstock, fondati utilizzando un basso numero di riproduttori prelevati da località spesso ignote, avevano un pool genico non rappresentativo delle popolazioni naturali che sarebbero state ripopolate. Inoltre, l’eventuale selezione dei riproduttori per caratteristiche desiderabili ai fini dell’allevamento, insieme con il basso numero di esemplari utilizzati per fondare i broodstock, avrebbe creato degli individui inadatti a tollerare le variazioni dei parametri ambientali tipiche di ambienti naturali, anziché rigorosamente controllati come gli allevamenti. Attualmente, l’applicazione delle conoscenze e metodologie della genetica di popolazione permette di pianificare la costituzione di broodstock ad elevata variabilità genetica, mediante l’utilizzo di riproduttori provenienti da popolazioni naturali ad alta variabilità, controllandone poi i livelli ad ogni generazione. Le stesse tecniche molecolari permettono anche di verificare la similarità genetica dei giovanili allevati con la popolazione naturale nella quale verranno rilasciati, al fine di evitare problemi di alterazione del pool genico delle popolazioni naturali e/o la perdita di adattamento a livello locale.

Strutture ed attrezzature

LABORATORIO DI ECOLOGIA MOLECOLARE

Il Laboratorio e’ completamente attrezzato per analisi molecolari del DNA, grazie alle quali è possibile portare avanti più linee di ricerca.

Le attrezzature disponibili consentono di:
- estrarre il DNA totale secondo vari protocolli (vari kit e metodo CTAB),
- amplificare segmenti di DNA mediante PCR e analizzarli con sequenziatore automatico, condurre digestioni con enzimi di restrizione (tecnica RFLP).

Le apparecchiature disponibili comprendono diverse postazioni singole di lavoro completamente fornite,centrifughe da tavolo ed ultrarefrigerate (attrezzatura dipartimentale), 2 autoclavi (attrezzatura dipartimentale),bagni termostatati, fluorimetri, una cappa aspirante, macchine per PCR, area attrezzata per migrazione elettroforetica di DNA e sua evidenziazione con Gel-Red, attrezzatura completa per analizzatore digitale di immagini da gel (Gel Logic 100 Imaging System), sequenziatore automatico ABI PRISM 377 (attrezzatura interdipartimentale), frigoriferi, congelatori a -20°C, ultracongelatori a -80°C che possono essere utilizzati per conservare il materiale nelle varie fasi di studio.

I dati ottenuti possono essere analizzati utilizzando diversi software specifici (DNA Star, MegaAlign, PAUP*, Phylip, MEGA4.0, DnaSP, BioEdit, ClustalX, TCS, Network, Arlequin, Biosys2, Migrate, Chromas, DAMBE, TreeMap) installati su computer (sia PC che Mac) specificamente destinati a questo uso.

LABORATORIO DI MUTAGENESI

Il Laboratorio è completamente attrezzato per l’analisi elettroforetica di sistemi gene-enzima.

Le apparecchiature disponibili comprendono: un armadio freddo termostatato a 5°C, in cui possono essere alloggiate fino a 10 coppie di vaschette, alimentatori a corrente continua, agitatori magnetici, stufe termostatate, frigoriferi, congelatori a -20°C ed ultracongelatori a -80°C per la conservazione del materiale nelle varie fasi di studio e le sostanze di consumo.

I dati ottenuti possono essere analizzati utilizzando diversi software specializzati (BIOSYS, SYSTAT, etc.) installati su computer (sia PC che Mac) specificamente destinati a questo uso.

LABORATORIO DI GENETICA MOLECOLARE

Il Laboratorio situato presso il Centro Ricerche delle Saline di Tarquinia, dispone di dotazioni per le analisi molecolari del DNA e dei microsatelliti. Queste indagini sono principalmente rivolte alla comprensione del livello di diversità genetica presente in organismi marini. Le apparecchiature disponibili permettono, estrazioni di DNA secondo vari protocolli e amplificazione dei segmenti ottenuti.

Sono a disposizione del laboratorio postazioni di lavoro fornite di bagni termostatati, fluorimetri, cappe aspiranti, macchine per la PCR e aree attrezzate per la migrazione elettroforetica del DNA e sua evidenziazione su gel. Sono inoltre presenti due autoclavi, centrifughe da tavolo e due ultracongelatori a –80 °C per la conservazione dei campioni. Dispone inoltre di un armadio freddo termostatato a –5 °C, attrezzato per l’analisi elettroforetica di sistemi gene-enzima. Completano la dotazione agitatori magnetici, stufe termostatate, frigoriferi e congelatori per la conservazione dei reagenti e delle sostanze di consumo.

I dati vengono poi elaborati grazie a PC interni al laboratorio utilizzando diversi software specifici (DNA Star, MegaAlign, PAUP*, Phylip, MEGA 4.0, DNASP, ClustalX, TSC ed altri).

Staff

Dott.ssa Roberta Cimmaruta
Prof. Pasquale Mosesso (Consulente esterno)
Dott. Daniele Canestrelli
Dott. Dario Angeletti
Dott.ssa Silvia Cecchetti
Dott.ssa Francesca Focaracci
Dott.ssa Alessandra Pontremolesi
Dott.ssa Roberta Bisconti
Dott.ssa Florinda Sacca

Scarpe calcio scontatemigliori repliche orologi Coppa Europa maglie calcioFrancia Bambino maglie calciomaglie calcio a poco prezzomaglie di calcio spagna