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PROGRAMMA DI RICERCA STM
RELAZIONE SCIENTIFICA FINALE
Proponente: Dr Gianluca Corno
Il Fruitore: Dr Gianluca Corno
Istituto di afferenza : CNR-ISE Verbania
Istituto ospitante: Leibniz Institute for Freshwater Ecology and Inland Fishery (IGB),
Neuglobsow - Germany
Titolo del programma: Impact of antibiotic resistant bacteria on organic matter degradation
efficiency in natural aquatic bacterial communities
Il progetto di ricerca pianificato è stato svolto interamente, utilizzando le strutture dell’IGB
Berlino presso i quali lo studio sperimentale approfondito di comunità batteriche naturali
includenti ceppi potenzialmente antibioticoresistenti è stato effettutato in esperimenti in batch
dove le condizioni naturali dono state modificate attraverso l’addizione di una dose pari a tre
volte il carico naturale tipico di un lago della Germania settentrionale di chitina, composto
organico refrattario.
Si è deciso di promuovere la trasmissione genica, e quindi anche il potenziale sviluppo di
antibioticoresistenze, fornendo un substrato fisico aggiuntivo, al fine di favorire la produzione di
biofilm, e quindi di costituire hot-spot di produttività nel sistema. Il substrato selezionato è stato
polistirolo duro, in dischetti del diametro di 3 mm, in quantità di 3600 dischetti per bottiglia, al
fine di eguagliare la quantità di superficie offerta ai batteri dalla bottiglia stessa.
L’utilizzo di microplastiche, e del polistirolo duro (affondante) in particolare, ci permette di
ricostruire le condizioni di ambiente inquinato del Mar Baltico centrale, e quindi di ampliare la
possibilità di risposte della nostra comunità, verso una situazione che è già oggi presente in
natura.
Si è deciso inoltre di utilizzare anche trattamenti con la presenza di un protista (Ochrmonas
danica) che è osmotrofo, e che funge da predatore di batteri nelle condizioni date.
Gli esperimenti, eseguiti in bottiglie poste al buio su rulli (2.5 rotazioni al minuto) della durata di
4 giorni (+3 di acclimatazione dei ceppi), sono stati effettuati in 6 diversi trattamenti (3 repliche
ciascuno):
TR1: solo acqua di lago filtrata (FLW) + chitina (CH)
TR2: FLW + CH + dischetti in microplastica (MP)
TR3: FLW + CH + comunità batterica (BC, 200000 cellule per millilitro)
TR4: FLW + CH + BC + MP
TR5: FLW + CH + BC + predatori (Pr)
TR6: FLW + CH + BC + MP + Pr
E’ stato misurato il carbonio organico totale, disciolto e particellato al tempo zero e alla fine
dell’esperimento, l’ossigeno disciolto (ogni 24 ore), l’abbondanza batterica e dei predatori sia in
forma plactonica che in sessile sui dischetti di microplastica, che sul vetro.
Si sono inoltre recuperati campioni di DNA dal popolamento planctonico e dai dischetti di
polistirolo, che ci permetteranno a breve di avere ulteriori risultati sulla composizione
filogenetica delle comunità, e sulla distribuzione dei diversi ceppi batterici.
I primi dati a disposizione dimostrano inequivocabilmente l’importanza della presenza di più
livelli trofici nel mantenimento e nello sviluppo delle attività di degradazione della sostanza
refrattaria.
I trattamenti 1 e 2 (controlli axenici) hanno dimostrato che non si ha rilascio significativo di
sostanza organica dai dischetti nei primi 10 giorni di esposizione in acqua.
Il trattamento 3, con i batteri liberi di crescere planctonicamente ha dimostrato di poter
raggiungere abbondanze attorno al milione per millilitro, senza lo sviluppo di particolari
morfologie ne di complesse interazioni sociali.
Lo stesso dicasi per il trattamento 4, dove la presenza di microplastiche non ha stimolato
crescita ulteriore, ed il numero di batteri sul substrato è paragonabile a quello free living.
Il trattamento 5 ha visto una forte attività dei predatori cresciuti in pochi giorni dalla
concentrazione iniziale di 400 cellule per millilitro a circa 2000. Il popolamento batterico (prede)
è risultato fortemente condizionato dall’attività di grazing e di è risotto a meno di 2-300 mila
cellule per millilitro, senza organizzare difese attive contro il predatore.
Il trattamento 6 invece ha visto la crescita importante del predatore (oltre 4000 cellule per
millilitro), dei batteri planctonici (oltre 4 milioni) e di un eccezionalmente complesso biofilm di
soli batteri sui dischetti di polistirolo.
Questi che fungono evidentemente da rifugio verso la predazione, rilasciano costantemente
cellule batteriche in acqua libera, che sono quindi predate, ma attraverso la predazione si
produce un rilascio di essudati che rifornisce nuovamente i batteri permettendo loro una
crescita ulteriore.
Le prossime analisi ci permetteranno di chiarire meglio questo importante risultato, e abbiamo
già previsto una visita dei ricercatori dell’IGB presso l’ISE di Verbania entro fine ottobre.
Firma del Proponente
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