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Laboratorio di neurobiologia

L’obiettivo generale del laboratorio è quello di studiare l’organizzazione neuroanatomica del cervello di vari vertebrati. In particolare, le ricerche sono rivolte verso i sistemi di neuropeptidi, analizzati in chiave comparativa in diverse specie di vertebrati, per cercare di definire trend evolutivi e adattativi. Inoltre, sono studiati gli effetti di modifiche ambientali durante lo sviluppo e negli adulti su vari sistemi di neuropeptidi, al fine di capire le riorganizzazioni indotte nel cervello da alcune sostanze di origine naturale. Tali studi sono accompagnati dall’analisi delle risposte etologiche in seguito al trattamento con le stesse sostanze.

Per tali attività sono richieste forti motivazioni. Inoltre, sono richieste conoscenze statistiche e informatiche di base.

 OBIETTIVO 1: Analisi delle risposte alimentari del sarago maggiore (Diplodus sargus) aicomponenti dell’alga invasiva Caulerpa racemosa.

Le invasioni biologiche rappresentano una componente importante dei cambiamenti globali indotti dall'uomo con conseguenze gravi per l'integrità naturale delle comunità in diversi ecosistemi (Vitousek et al., 1997). Le specie invasive, infatti, sono in genere altamente competitive (Rejma'nek e Richardson, 1996) e la loro interazione con le specie native può provocare l'estinzione o la forte riduzione di queste ultime, portando ad una complessiva diminuzione della biodiversità dell'ecosistema (Walker e Kendrick, 1998; Bax et al., 2003). L'invasione biologica di Caulerpa racemosa può, ad oggi, essere considerata uno degli eventi più emblematici nella storia delle specie introdotte nel Mar Mediterraneo, perché ha provocato uno dei più significativi cambiamenti di paesaggio dei fondali marini degli ultimi decenni (Felline et al., 2012). L’obiettivo del progetto è quello di valutare gli effetti che la caulerpina, metabolita prodotto dalla specie C. racemosa, esercita sui comportamenti alimentari e sociali del sarago maggiore. Allo stesso modo è testato anche l’effetto del glutammato, un componente che determina appetibilità, prodotto in grandi quantità nell’alga.

 Metodi di studio

 Per valutare gli effetti della caulerpina sul comportamento trofico e sociale di D. sargus è applicato un protocollo etologico in seguito alla somministrazione di cibo implementato con caulerpina e/o glutammato. L’intero svolgimento dei test è ripreso con una telecamera per consentire la successiva analisi del comportamento dei saraghi; la frequenza relativa a ciascun comportamento preso in esame (attacchi al cibo, cariche tra pesci, lotta in cerchio e frontale, sottomissioni e morsi) viene riportata su specifiche schede di rilevazione, al fine di strutturare un etogramma.

 OBIETTIVO 2: Effetto della caulerpina presente in Caulerpa racemosa sui sistemi di neuropeptidi del sarago maggiore (Diplodus sargus).

Il potenziale invasivo dell’alga aliena C. racemosa è attribuibile alla capacità di sintetizzare metaboliti implicati in attività di competizione interspecifica (Raniello et al., 2007). Infatti, gli estratti di Caulerpa spp. mostrano attività allelopatiche verso microalghe (Lemée et al., 1997; Smyrniotopoulos et al., 2003). Fra i componenti specifici prodotti dall’alga, il metabolita caulerpenina inibisce la crescita di vari microrganismi (Paul e Fenical, 1986; Smyrniotopoulos et al., 2003), blocca lo sviluppo delle uova di riccio di mare (Lemée et al., 1993) e mostra attività neurologica su cellule nervose di invertebrati (Hirudo medicinalis), modificando le proprietà elettrofisiologiche delle cellule meccanosensoriali (Paul et al., 2007). Un altro noto metabolita, che interagisce con i composti biologici, è proprio la caulerpina, alcaloide bisindolico rosso che è presente in C. racemosa e assente nella congenerica C. prolifera del Mediterraneo (Schwede et al., 1986).

L’obiettivo del progetto è quello di valutare il potenziale effetto del metabolita caulerpina sui circuiti neuropeptidergici che regolano il comportamento alimentare e la fisiologia riproduttiva del sarago maggiore.

 Metodi di studio

Lo studio dei circuiti neuronali è possibile mediante il prelievo dei cervelli degli esemplari di D.sargus sottoposti a trattamento. Le differenze nella presenza, distribuzione e quantità di neuropeptidi vengono rilevate mediante  analisi immunoistochimiche e tecniche di biologia molecolare.

OBIETTIVO 3: Effetto della caulerpina presente in Caulerpa racemosa sullo sviluppo delle gonadi del sarago maggiore (Diplodus sargus).

 Gli esemplari Diplodus sargus sono ermafroditi proterandrici, di sesso maschile durante la prima fase della maturità sessuale (El Maghrabi et al., 1982; Micale e Perdichizzi, 1990; 1994; Mouine et al., 2007). In natura D. sargus si riproduce da aprile a giugno, quando vive nel suo habitat naturale (Tortonese, 1975). È ben noto, tuttavia, che il raggiungimento della maturità sessuale e la durata della deposizione delle uova sono correlate ai cambiamenti dei regimi termici (Morato et al., 2003) e fortemente influenzati da fattori ambientali come la qualità e la disponibilità degli alimenti, la temperatura, la struttura demografica e la predazione selettiva per dimensione (Duponchelle e Panfili, 1998). L’obiettivo di questo progetto è l’identificazione dei possibili effetti della caulerpina sulla gametogenesi e sull’inversione sessuale di D. sargus.

 Metodi di studio

Per comprendere se C. racemosa possa o meno alterare la biologia riproduttiva e, dunque, la dinamica di proterandria del sarago, si effettua lo studio delle gonadi dei pesci facenti parte dei gruppi di controllo e di trattamento. In seguito al prelievo e alla misurazione della gonade si procede a studiare l’istologia mediante  la fissazione, la generazione di sezioni in paraffina e la colorazione  con ematossilina ed eosina.

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