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Marco Passamonti

Professore associato

Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali

Settore scientifico disciplinare: BIO/05 ZOOLOGIA

Coordinatore del Corso di Laurea Magistrale in Biodiversità ed evoluzione

Temi di ricerca

1. Genomica mitocondriale; struttura ed evoluzione del genoma mitocondriale in molluschi bivalvi ed insetti fasmidi;
2. Caratterizzazione di sistemi mitocondriali a Doppia Eredità Uniparentale (DUI);
3. Filogenesi e biologia riproduttiva degli insetti stecco (Phasmida);
4. Filogenesi dei Bivalvia;
5. Meccanismi speciativi e filogeografia di insetti stecco circummediterranei (Phasmida);
6. Nuovi approcci metodologici alla caratterizzazione del DNA mitocondriale;
7. Struttura ed evoluzione del DNA ribosomiale in insetti stecco (Phasmida);
8. Struttura ed evoluzione del DNA satellite in insetti stecco e molluschi bivalvi;
9. Tassonomia biochimica e molecolare di bivalvi veneridi e crostacei decapodi;
10. Protocolli di caratterizzazione biochimica di bivalvi di interesse commerciale.


Nei metazoi, il genoma mitocondriale (mtDNA) è, con pochissime eccezioni, una molecola circolare di dimensioni comprese tra 15 e 17 Kb, contenente 37 geni. La facilità con cui il mtDNA può essere amplificato ed interamente sequenziato, e la semplicità della sua organizzazione molecolare, ne hanno fatto un soggetto privilegiato per studi di evoluzione molecolare, e come marcatore di processi evolutivi a diversi livelli, dalle popolazioni a taxa filogeneticamente più distanti. Le analisi che intendo svolgere coinvolgono diversi aspetti dell'evoluzione dell'mtDNA, tra i quail: l'analisi della composizione nucleotidica e delle forze selettive ad essa correlate; l'analisi dell'eteroplasmia mitocondriale; l'evoluzione del “gene order” come marcatore filogenetico e dei meccanismi molecolari che portano al cambiamento dello stesso; l'analisi dei fenomeni di ricombinazione; lo studio della speciazione e della filogenesi dei gruppi analizzati attraverso l'enorme mole di dati che il mtDNA può fornire. Inoltre intendo approfondire alcuni aspetti molecolari dei meccanismi di trasmissione dei mitocondri alla progenie, utilizzando il sistema sperimentale DUI (vedi sotto).
 Mollusca Bivalvia -  La maggior parte delle analisi saranno svolte sui molluschi bivalvi, uno dei gruppi meno caratterizzati per il mtDNA. Quanto finora osservato dimostra che il loro mtDNA e' fortemente variabile, sia per gene-order sia per variabilità nucleotidica. Per questo motivo non e' stato possibile chiarire le relazioni filogenetiche con gli altri molluschi conosciuti nonché i rapporti filogenetici all'interno dei Bivalvia. Ne consegue la necessita' di ampliare il dataset di genomi mitocondriali sequenziati, con particolare attenzione ai bivalvi considerati basali. Inoltre alcune specie mostrano di possedere due differenti genomi mitocondriali (Eredita' Uniparentale Doppia, DUI). Questa rappresenta la più notevole eccezione alla eredità matrilineare tipica dei genomi mitocondriali dei metazoi: in queste specie infatti si osservano due differenti mtDNA collegati al sesso (M ed F) con livelli di differenziazione inaspettatamente elevati (10-30% circa). La progenie di entrambi i sessi eredita l'mtDNA F dalla madre, mentre il mitocondriale M è trasmesso dal padre ai soli figli maschi. Si realizza così un meccanismo di trasmissione in cui le varianti M ed F vengono trasmesse separatamente dai due genitori (uniparentalità doppia). I sistemi DUI rappresentano un importante modello sperimentale per lo studio dei meccanismi evolutivi e della trasmissione del genoma mitocondriale e dei mitocondri. Infatti, i dati ottenuti dalle specie finora studiate sono stati messi in relazione con i meccanismi di trasmissione dei genomi mitocondriali nelle specie non DUI sia con i fenomeni di ricombinazione mitocondriale. In ogni caso questi sistemi sono ancora scarsamente conosciuti sia per quanto riguarda i loro aspetti molecolari, sia per le loro ipotizzate relazioni con meccanismi di determinazione del sesso.
Insecta Phasmida -  La sistematica degli insetti stecco é insoddisfacente in quanto, per indubbi fenomeni di evoluzione convergente, il solo approccio morfologico è risultato insufficiente a chiarire i rapporti filogenetici. D'altro canto, l'esistenza di numerosi taxa partenogenetici telitochi (attorno al 10% delle specie), rendendo non sempre applicabile e verificabile il concetto biologico di specie, determina la necessità di ricorrere operativamente all'individuazione di morfospecie. I taxa telitochi dei Phasmida sono poi spesso risultati ibridi interspecifici e rappresentano quindi modelli animali molto interessanti per la loro origine e per la peculiare biologia riproduttiva. Secondo il concetto biologico di specie l'ibridazione interspecifica dovrebbe essere sfavorita o produrre progenie sterile. Al contrario, nei Phasmida i taxa ibridi possono riprodursi, anche per lunghi periodi, sia clonalmente, attraverso partenogenesi e ginogenesi, sia emiclonalmente, tramite ibridogenesi. Tali ibridi unisessuali pongono di conseguenza una serie di interessanti problematiche, sia per quanto riguarda la definizione del concetto di specie sia per quanto riguarda i rapporti evolutivi della riproduzione bi-uniparentale. Nell'Europa mediterranea sono presenti tre generi appartenenti all'ordine Phasmida: Bacillus, Leptynia e Clonopsis. Allo stato attuale delle conoscenze, solo il genere Bacillus é stato ampiamente studiato. I taxa appartenenti agli altri due generi, più precisamente Clonopsis gallica, taxon partenogenetico obbligatorio presumibilmente triploide, e le specie appartenenti al genere Leptynia (L. hispanica e L. attenuata), presente nella penisola iberica e nella Francia meridionale, sono stati invece scarsamente investigati. La mia attività di ricerca verterà quindi sulla caratterizzazione dei generi Leptynia e Clonopsis. Inoltre si procederà alla caratterizzazione dell'intero genoma mitocondriale di specie dei generi Bacillus, Leptynia e Clonopsis.