Progetto

progetto: PNRA16_00105

   
acronimo
responsabile GABRIELLA CARUSO
ente di appartenenza CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
descrizione
Come riportato nel PEA relativo alla precedente campagna antartica (33. ma spedizione), il programma di ricerca ANT-Biofilm riguarda lo studio del biofilm microbico (batteri e microalghe) e dell'insediamento macrobentonico su substrati artificiali a Baia Terra Nova e la risposta del biota a disturbi naturali o antropogenici (variazioni di salinità o contaminanti). Pressioni ambientali come disturbi antropici, inquinamento e cambiamenti climatici costituiscono gravi minacce per il biota presente nel continente antartico. I biofilm microbici rappresentano hot-spots di diversità microbica, fungendo da substrato per l'insediamento larvale di molte specie di invertebrati. Le comunità microbiche sono molto sensibili e rispondono rapidamente a mutevoli condizioni ambientali, agendo come potenziali "sentinelle" dello stato ambientale. Lo scopo dello studio è quello di valutare in diversi siti di Baia Terra Nova (Tethys Bay e Road Bay) gli effetti potenziali causati da perturbazioni naturali o antropiche, quali contaminanti o acqua di scioglimento di ghiacciai, sul biofilm che si sviluppa su substrati artificiali a diversi livelli biologici (batteri, microalghe e comunità larvali). Durante due estati australi consecutive saranno effettuate due diverse attività sperimentali, considerando il biofilm su substrati artificiali esposti a biofouling in siti influenzati da diverso impatto antropico, salinità, profondità per 1 anno (Exp1) o per alcuni mesi (Exp2), per cogliere la variabilità stagionale nella formazione e struttura del biofilm. In tutti gli esperimenti, batteri e microalghe saranno isolati dalle matrici biofilm, e analizzati per la loro diversità strutturale e funzionale, attraverso l'uso di metodi colturali (terreni batteriologici), microscopici (analisi tassonomica microalghe, abbondanza procariotica totale, saggi di vitalità e attività respiratoria microbica mediante colorazione con Live/Dead kit e cianotetrazolio cloruro-CTC), biochimici (saggi di produzione di biofilm, profili metabolici della comunità microbica mediante metodo Biolog, attività enzimatiche, profili di suscettibilità agli antibiotici, caratterizzazione dei metaboliti secondari prodotti dai ceppi microbici) e metodi molecolari (tecniche di Next Generation Sequencing-NGS) dei batteri associati al biofilm, Catalyzed Reporter Deposition Fluorescence In situ Hybridization (CARD-FISH) con sonde oligonucleotidiche specifiche per 16S-rRNA in combinazione con la microscopia confocale a scansione laser (CLSM). Un aspetto innovativo della proposta riguarda lo screening degli isolati microbici per la produzione di metaboliti secondari ed enzimi idrolitici. Infatti, i microorganismi antartici rappresentano una fonte importante e non completamente esplorata di molecole bioattive con applicazioni molteplici, dalla biomedicina, ai settori farmaceutico, cosmetico, biodegradazione, etc. Pertanto, oltre all'interesse ecologico, relativo allo studio dei fattori e meccanismi che regolano la composizione e la struttura delle comunità microbiche, la proposta contribuirà alla comprensione delle capacità metaboliche e del potenziale biotecnologico (molecole antibiotiche, enzimi idrolitici) di queste comunità e dei loro risvolti applicativi. La ricerca è in linea con i temi di ricerca prioritaria indicati dal PNRA quali Problematiche rischi ambientali, con aspetti trasversali con i temi della Contaminazione, e dei Cambiamenti climatici e della Biodiversità. Si prevede che il progetto possa migliorare le attuali conoscenze su abbondanza, diversità ed attività della comunità microbica e sulle sue componenti principali (batteri e microalghe), contribuendo alla scoperta di nuove specie e prodotti microbici, e a chiarire le relazioni fra struttura e funzione e le interazioni fra diversi gruppi microbici in un ambiente estremo.