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.
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
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.
Prerequisiti
Conoscenze di microbiologia di base, genetica, biochimica, capacità di leggere e tradurre testi in lingua inglese.
Metodi Didattici
Il corso è formato da lezioni frontali e seminari specialistici.
Le capacità applicative saranno acquisite anche partecipando ad attività multidisciplinari di tipo metodologico. In particolare, lo studente dovrà prendere parte alla discussione – collettiva e individuale –attraverso la preparazione di un seminario per la classe (presentazione in Powerpoint), e attraverso esercizi di analisi dei dati raccolti in laboratorio e sul campo mediante strumenti bioinformatici.
Altre Informazioni
Frequenza e partecipazione attiva degli studenti al corso è fortemente consigliata.
Modalità di verifica apprendimento
L’esame orale vedrà sia la formulazione di domande tese ad accertare le conoscenze acquisite e vedrà anche la preparazione di un seminario e/o la stesura di un articolo scientifico valido come elaborato finale. Durante l’esame lo studente dovrà mostrare analisi critica della bibliografia sull’argomento scelto da approfondire (libri, articoli, siti web). Lo studente dovrà essere in grado di comunicare i risultati di tali studi e ricerche in lingua inglese (o altra lingua UE), utilizzando il lessico disciplinare.
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, i cornoavirus, metodi di tracciamento di una pandemia.
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.