Laurea Magistrale in Biologia dell'Ambiente

Obiettivo generale è fornire gli strumenti teorico-pratici per l’applicazione alla biologia ambientale di tecniche biomolecolari finalizzate all’identificazione, caratterizzazione e tracciamento sia di singole entità d’interesse sia di comunità di organismi. L'insegnamento concorre pertanto agli obiettivi formativi del corso di Laurea magistrale in Biologia dell'Ambiente, contribuendo allo sviluppo della capacità del Biologo Ambientale di individuare e valutare le risorse biologiche nei sistemi ambientali naturali e antropizzati, diagnosticare e prevenire le alterazioni ambientali di origine naturale e antropica, nonché predisporre piani sperimentali per la rilevazione di componenti biotiche e per il monitoraggio ambientale. Le nozioni apprese saranno propedeutiche in vista di un possibile impiego in studi di consulenza, enti pubblici o della continuazione degli studi.

 

Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente dovrà essere in grado di:

• Elencare e descrivere le tecniche sperimentali e bioinformatiche necessarie per estrarre l’informazione genetica in una modalità utile agli studi ambientali
• Conoscere i principi dell'identificazione molecolare
• Comprendere le principali tecniche bio-molecolari impiegate in Igiene Ambientale per la valutazione dei rischi igienico-sanitari di origine microbica (in particolare associati alle matrici acquose)
• Descrivere i principali campi di applicazione delle tecniche biomolecolari utilizzate in ambito zoologico e microbiologico

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

• Applicare in autonomia l’analisi dei dati ottenuti attraverso le tecniche illustrate
• Applicare le principali tecniche bioinformatiche imparate durante il corso a nuovi dataset

Autonomia di giudizio

• Capacità di interpretare e valutare criticamente i risultati di analisi molecolari applicate a campioni ambientali

Abilità comunicative

• Capacità di illustrare i risultati delle analisi tramite terminologia appropriata

Capacità di apprendimento

• capacità di valutare ed interpretare i dati analitici prodotti dalle analisi biomolecolari affrontate nell’insegnamento e valutare le eventuali relazioni di associazione

L’insegnamento si articola in tre moduli complementari mirati a illustrare applicazioni delle tecniche molecolari in ambiti diversi.

Modulo Tecniche biomolecolari nell'Igiene Ambientale
Principali tecniche biomolecolari applicate allo studio dei rischi igienico-sanitari delle matrici ambientali con particolare riguardo alla matrice acqua. Principali tecniche di: concentrazione del campione, purificazione ed estrazione di acidi nucleici (DNA e RNA), metodiche molecolari (PCR, qPCR, qRT-PCR, DigitalPCR) impiegate per la ricerca di batteri, virus e protozoi patogeni nelle matrici acquose. Esempi di applicazioni delle tecniche bio-molecolari per valutazioni igienico-sanitarie in matrici acquose (es. Wastewater-based-epidemiology, antimicrobico-resistenza, efficacia trattamenti di depurazione).

ATTIVITA' DI LABORATORIO – Valutazione della presenza di geni associati all’antibiotico resistenza in campioni d’acqua con tecniche molecolari (PCR). Determinazione di virus (es. Sars-CoV-2, Adenovirus) o batteri (es. Legionella, VTEC) con metodi molecolari (qPCR) in campioni acquosi.

Modulo Tecniche applicate alla zoologia
Parte in comune con il modulo Tecniche meta-omiche applicate alle comunità microbiche:
Descrizione delle principali piattaforme per il sequenziamento genetico di nuova generazione (Next generation sequencing, NGS).
Tecniche bioinformatiche per estrarre le informazioni generate da metodi NGS (read quality, demultiplexing, trimming, reverse complement, forward-reverse merge, filter by length, expected error quality filtering). Descrizione dei concetti di OTU e ASV.
Assegnazione tassonomica delle sequenze attraverso l’interrogazione delle principali banche dati open-access.

Parte specifica
Principali tecniche meta-omiche utilizzate in ambito zoologico (metagenomica, metabarcoding) ed esempi di utilizzo.
Campi di applicazione del metabarcoding in ambito zoologico (ecologia di comunità, biomonitoraggio, DNA ambientale).
Scelta dei marcatori molecolari e descrizione delle metodiche di laboratorio per il metabarcoding, con particolare focus sugli invertebrati.
Phylogenetic placement.
Principali tecniche di analisi dei dataset ottenuti attraverso la tecnica del metabarcoding (comparazione dei risultati a diversi livelli tassonomici attraverso metodi univariati e multivariati, diversità filogenetica, UNIFRAC distance).

Modulo Tecniche meta-omiche applicate alle comunità microbiche
Analisi di metabarcoding delle comunità microbiche: per la parte metodologica (pipeline bioinformatica) si rimanda a quanto specificato per ill modulo di Tecniche applicate alla zoologia.

Parte specifica del modulo
Principi di campionamento per l’analisi delle comunità microbiche.
Marcatori molecolari utilizzati per l’identificazione dei microrganismi. Banche dati di riferimento.
Uso dei dati di metabarcoding per l’analisi dei network di associazione.
Altri approcci meta-omici: metagenomica, metatrascrittomica, metaproteomica.
Esempi di applicazione degli approcci meta-omici alla descrizione della diversità sistematica e funzionale dei microrganismi nell’ambiente (con particolare riferimento ai funghi). Il microbiota di piante e animali. Le comunità microbiche nelle diverse matrici (aria, acqua, suolo, materiali artificiali) in ambienti naturali e antropizzati. Biogeografia microbica.

 

L’insegnamento prevede lezioni frontali ed attività pratiche/di laboratorio (come specificato nelle schede dei singoli moduli).
L’attività didattica sarà svolta in presenza. La modalità a distanza (in streaming) potrà essere introdotta su indicazione dell'Ateneo in base alle misure sanitarie relative allo sviluppo della pandemia di COVID-19.

 

L’esame prevede il superamento di una prova scritta per ciascun modulo (per i dettagli si vedano le schede dei singoli moduli).
Il voto complessivo consiste nella media dei tre voti. L'esame è superato se viene raggiunta la sufficienza (18/30) in tutte le parti.
Gli studenti con DSA sono invitati a prendere contatto con i docenti per concordare idonee modalità d'esame.
L’esame potrà essere condotto in modalità online (WebEx), nei casi e nelle modalità raccomandate dall'Ateneo in base alle misure sanitarie relative allo sviluppo della pandemia di COVID-19.

 

Colloqui individuali previo appuntamento.