CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN BIOLOGIA DELL’AMBIENTE E DEL COMPORTAMENTO

PROGRAMMA DI DINAMICA DEL MICROBIOMA

(6 CFU) –B029611

A.A. 2018-19

Duccio Cavalieri-

Contenuto del corso

Il corso Dinamiche del microbioma tratterà dell'Evoluzione del pensiero e delle tecniche microbiologiche che oggi stanno mostrando come sia inevitabile considerare il ruolo della componente microbica nello studio dell'ecologia e del comportamento animale e umano e nelle dinamiche degli ecosistemi.

Metodi di analisi metagenomica di comunità microbiche: preparazione del campione, metodi ad alta processività per cultura di microorganismi, loro caratterizzazione fisiologica e sequenziamento massivo.

Potenzialità e limiti degli approcci di metagenomica per l’analisi delle comunità batteriche, fungine, virali e di protozoi. Rapporti di cooperazione e competizione tra le diverse componenti delle comunità microbiche, socio-microbiologia.

Ruolo del microbioma nel determinare le caratteristiche dei principali biomi, suolo, aria, acqua.

Il microbiota come fenotipo esteso, ruolo del microbioma in simbiosi e patogenesi. Ruolo del microbioma in nutrizione, crescita, sviluppo neurale e comportamentale di piante e animali, in particolare insetti, primati, e uomo. Microbioma ed evoluzione.

Obiettivi Formativi

L'offerta formativa di questo corso mira a fornire conoscenze approfondite nell'ambito dello studio del ruolo delle comunità microbiche nell'ecologia, nella fisiologia e nel comportamento, a livello molecolare, cellulare e fisiologico, di organismi animali e vegetali, sia a livello di singolo organismo che di popolazione. E' prevista inoltre l'acquisizione di conoscenze avanzate sulle applicazione della microbiologia alla conservazione ambientale e nel campo del benessere animale e vegetale nonché in quello socio-sanitario, fornendo allo stesso tempo quegli strumenti necessari per comprendere e comunicare in forma fluente in lingua inglese utilizzando il lessico caratteristico della microbiologia moderna.
Il corso descriverà i principali metodi di analisi metagenomica di comunità microbiche: preparazione del campione, metodi ad alta processività per cultura di microorganismi, loro caratterizzazione fisiologica e sequenziamento massivo.
Il corso illustrerà agli studenti le potenzialità e limiti degli approcci di metagenomica per l'analisi delle comunità batteriche, fungine, virali e di protozoi.
Si discuteranno i iapporti di cooperazione e competizione tra le diverse componenti delle comunità microbiche, socio-microbiologia.
Nel corso si acquisiranno conoscenze approfondite sul ruolo del microbioma nel determinare le caratteristiche dei principali biomi, suolo, aria, acqua.
Infine si descriverà il microbiota come fenotipo esteso in un ottica evoluzionistica, incluso ma non limitato al ruolo del microbioma in simbiosi e patogenesi, nutrizione, crescita, sviluppo neurale e comportamentale di piante e animali, in particolare insetti, primati, e uomo.

Programma del corso

Il corso approfondira i seguenti argomenti:
1-Evoluzione del pensiero microbiologico dal ‘700 a oggi.
2-Metodiche di campionamento di comunità microbiche dalle diverse matrici, le tecniche di coltura microbica.
3-I terreni di coltura, misurazione della crescita microbica e osservazione dei microorganismi negli ecosistemi, ecologia microbica e cicli biogeochimici.
4-Fondamenti di evoluzionismo applicato alla ecologia microbica, colonizzazione, mutualismo, commensalismo, simbiosi, patogenicità.
5- Il concetto di specie microbica nell'era della metagenomica-I batteri-classificazione e struttura tassonomica-il microbiota.
6-Lieviti e funghi-classificazione e struttura tassonomica-il micobiota.
7-I virus classificazione e struttura tassonomica-il virioma.
8-Metodiche di sequenziamento di prima seconda e terza generazione e loro applicazioni alle comunità microbiche.
9-Principali metodi di analisi dei dati in metagenomica: l'assegnazione delle sequenze a un'unità operativa tassonomica (OTU) e le principali banche dati di sequenze microbiche (procarioti, archea, funghi, virus).
10-Metodi bioinformatici di analisi di dati di metatassonomica e metabarcoding.
11-Metodi bioinformatici di analisi di dati di metagenomica "whole microbiome sequencing" metodi di genome-assembly e sequenziamento di microorganismi coltivabili e non.
12-Come l'ambiente influenza il microbiota e ne è influenzato. Quale percentuale delle comunità microbiche è coltivabile nei diversi ecosistemi? Integrazione di metagenomica e culturomica e il paradosso della coltivazione su piastra.
13-Il microbiota e l'ambiente acquatico-tutto inizia dal mare.
14-Il microbiota e l'ambiente terrestre-le piante, la rizosfera.
15-Il microbiota e l'aria-trasporto aereo dei microorganismi e cambiamento climatico.
16-La teoria dell'olobionte, coevoluzione microbiota-ospite.
17-Il microbiota e l'evoluzione dell'intestino nei mammiferi, nei primati e nell'uomo.
18-Il microbiota e l'evoluzione della dieta, un approccio evoluzionistico dagli insetti all'uomo.
19-Il microbiota e l'immunità-medicina evoluzionistica dall'uomo agli animali e agli insetti.
20-Il Gut brain axis-come il microbiota influisce sul comportamento e sullo sviluppo neuronale.
21-Il microbiota e gli insetti, Drosophila, termiti e formiche tagliafuoco.
22-Il microbiota e gli insetti sociali, determinazione castale in api e vespe e loro servizi ecosistemici.
23-Il microbiota e le biotecnologie: vino birra e crispr-cas9.
24-Interazioni genoma-microbiota nell'evoluzione Darwiniana.

Libri di Testo.

Brock. Biologia dei microrganismi. Microbiologia generale, ambientale e industriale. XIV Ediz.

The Human Microbiome Handbook by Jason Tetro, Emma Allen-Vercoe, et al. | 12 May 2016

https://books.google.it/books?id=vIG_CwAAQBAJ&printsec=frontcover&dq=MIcrobiome&hl=it&sa=X&ved=0ahUKEwj_4_Ppj5PjAhULGuwKHTyvBTEQ6AEILDAA#v=onepage&q=MIcrobiome&f=false.

The Gut Microbiome in Health and Disease by Dirk Haller, Kindle Edition, Springer. https://books.google.it/books?id=c7hmDwAAQBAJ&printsec=frontcover&dq=MIcrobiome&hl=it&sa=X&ved=0ahUKEwj0pdWnkZPjAhULZlAKHf-dDuY4ChDoAQhsMAk#v=onepage&q=MIcrobiome&f=false

The Hologenome Concept: Human, Animal and Plant Microbiota. by Eugene Rosenberg and Ilana Zilber-Rosenberg. Springer. https://books.google.it/books?id=YY24BAAAQBAJ&printsec=frontcover&dq=MIcrobiome+Rosemberg&hl=it&sa=X&ved=0ahUKEwiZxo6ukpPjAhXoMewKHerTCA8Q6AEIKzAA#v=onepage&q=MIcrobiome%20Rosemberg&f=false

I Contain Multitudes: The Microbes Within Us and a Grander View of Life

Di Ed Yong