Un laboratorio per l’ambiente Il biosensore ambientale C.elegans

Un laboratorio per l’ambiente Dal 2000 I.I.S E.Mattei collabora con la Fondazione IFOM su progetti di ricerca per promuovere un dialogo fra il mondo della ricerca e i giovani. IFOM Fondazione Istituto FIRC di Oncologia Molecolare è un centro di ricerca ad alta tecnologia dedicato allo studio dei meccanismi di formazione e sviluppo dei tumori.

Caenorhabditis elegans Un sistema modello che sia semplice, usato nel monitoraggio ambientale e dia la possibilità di trasferire i risultati all’uomo

Chi è Caenorhabditis elegans? C. elegans appartiene al Phylum Nematodi

Dove vive Caenorhabditis elegans? Vive nel suolo nei climi temperati e si nutre di batteri.

Quanto è grande C. elegans? E’ un verme lungo circa 1 mm ~

Come è fatto C. elegans?  Anatomia semplice, due tubi concentrici: cuticola – epidermide - muscolatura e intestino  Due sessi, ermafrodita e maschio: si distinguono dalla forma della coda

Maschio (X0) 1031 cellule Ermafrodita (XX) 959 cellule I due sessi si diversificano dalla diversità della coda dovuta alla diversa organizzazzione dell’apparato riproduttore. Infatti gli ermafroditi producono sia oociti che spermatozoi e possono autofecondarsi generando individui identici tra loro oppure accoppiarsi con I maschi. il maschio insorge nella popolazione quando avviene una nn disgiunzione del cromosoma X durante la meiosi.

Il Ciclo Vitale 4 stadi larvali (L1, L2, L3, L4); La durata del ciclo vitale dipende dalle condizioni ambientali (a 25°C, circa 2 giorni); Gli ermafroditi producono prima gli spermatozoi e poi gli oociti.

Larva Dauer è un percorso alternativo che la larva prende quando si trova in condizioni sfavorevoli per esempio alte temperature o ridotta umidità, in questo stadio la larva smette di nutrirsi, rallentando così il suo metabolismo. Quando le condizioni ambientali tornano ad essere favorevoli il verme esce da questo stadio per rientrare nel normale ciclo vitale allo stadio L4. L4 stadio larvale più significativo su cui abbiamo lavorato.

Perché C. elegans come sistema modello? Semplicità Facile da mantenere in laboratorio Corpo trasparente Ciclo vitale breve Si presta all’analisi genetica Anatomia semplice

Perché C. elegans come sistema modello? Complessità Ha un sistema nervoso Ha un sistema digerente Ha un sistema riproduttivo Ha una muscolatura Risposte comportamentali a stimoli esterni

Facile da mantenere in laboratorio  Metodi di coltivazione semplici: si nutre di batteri, in particolare un ceppo di E. coli (OP50) cresce su piastre con agar o terreno liquido Terreno solido Terreno liquido  Facili metodi di conservazione, può essere congelato!  Ciclo vitale breve: numerosa progenie in tempi brevi  Costi contenuti

Chi sono i bioindicatori ambientali? Drosophila melanogaster U. pictorum Daphnia C. elegans

Perché C. elegans come indicatore ambientale? Progenie numerosa ottenuta in tempi brevi (analisi statistiche!), e bassa variabilità genetica Metodi di coltivazione semplici (anche in laboratori poco attrezzati) Automatizzazione delle procedure sperimentali Diversi tipi di parametri valutabili (mortalità, tasso di riproduzione, risposte comportamentali) Approfondita conoscenza e trattabilità dell’organismo

Il sistema acqua Saggiare l’utilizzo come biosensore in ambiente acquoso di un organismo modello di facile trattazione che vive normalmente nel suolo (test in soluzioni acquose o in piastra). Porre l’attenzione sull’importanza dell’elemento acqua nel contesto ambientale nel quale viviamo. Sensibilizzare alla salvaguardia dell’elemento acqua come bene primario e fonte di vita.

Analisi delle acque sul campo Rilevamento della Temperatura Rilevamento del pH Ricerca di alcuni inquinanti tramite kit colorimetrici

Analisi delle Acque in laboratorio Rilevamento del pH e della conducibilità Determinazione della durezza Determinazione dei principali inquinanti chimici Conducibilita uguale sali

Tecniche di analisi Analisi Volumetriche: Determinazione della durezza tramite titolazione complessometrica Analisi strumentali: Determinazione del pH tramite potenziometro Determinazione della conducibilità e dell’alcalinità tramite conduttimetro Determinazione degli ioni tramite kit spettrofotometrici

Spettrofotometro e kit di analisi

Il biosensore nel laboratorio di biologia Preparazione dei materiali per il saggio Allestimento del saggio di tossicità su C. elegans

Saggio sulla tossicità Gli inquinanti che verranno testati sono i metalli pesanti, zinco e piombo. Le concentrazioni si riferiscono alle analisi che verranno eseguite nei campioni d’acqua prelevati. La normativa(d.lsg 152/99) che regola i limiti di concentrazione degli inquinanti prevede che il piombo non superi il valore di 25 microgrammi litro per far si che non sussistano danni alla salute. Anche lo zinco, seppur considerato di minore rischio e tollerato in concentrazioni molto più elevate ( valore limite 3000 microgrammi litro), viene considerato tra i metalli pesanti e quindi nocivo alla salute.

Preparazione dei materiali Piastre non inquinate Piastre inquinate con Piombo Piastre inquinate con Zinco N.B.: Il verme è in grado di assorbire gli inquinanti attraverso il nutrimento; sarà quindi importante avere una piastra ricca di E.coli OP50.

Sensibilizzazione ambientale L’obiettivo sensibilizzazione potrà essere raggiunto attraverso approcci diversificati: partecipazione a un gioco di ruolo visita ad un’oasi svolgimento di un tema interviste tra studenti partecipanti risoluzione di un cruciverba

Ringraziamenti Un particolare ringraziamento a : I.I.S “E. MATTEI” S.M.S “A.DE GASPERI” Ai Dirigenti Scolastici, al personale Docente e agli Studenti. Fondazione IFOM Comune di San Donato Milanese