Parole chiave:
Filogenesi molecolare
RNA interference
Bivalvia
DNA mitocondriale
Doppia eredità Uniparentale (DUI)
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.