Cenni di genetica di popolazione delle specie native

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1 Cenni di genetica di popolazione delle specie native prof. Pallavicini dott. Victoria Bertucci 27 gen

2 Biodiversità L'espressione italiana è un calco linguistico derivante dal termine inglese biodiversity. Come traduzione alternativa si potrebbe proporre biovarietà o varietà della vita presente sul pianeta. 2

3 Variabilità genetica 3 LIVELLI ECOSISTEMI SPECIE GENETICA Il termine viene anche usato per indicare la variabilità genetica all'interno di una specie. La sopravvivenza di ogni specie dipende dalla varietà genetica delle popolazioni che la compongono. Minor variabilità significa minori possibilità di sopravvivere. 3

4 Strategie di conservazione della biodiversità Conservazione in situ La conservazione in situ, efficace quando il numero di individui è sufficientemente ampio, trova una grossa limitazione nel problema della frammentazione e nella conseguente contrazione delle popolazioni. Conservazione ex situ Per conservazione ex situ, cui si ricorre quando la conservazione in situ risulta insufficiente, si intende il prelievo dal loro habitat naturale e la tutela in luoghi predisposti di specie minacciate o rare. 4

5 IUCN RED LIST International Union for Conservation of Nature dhrth 5

6 Rischio di estinzione 6

7 IUCN: categorie dhrth 7

8 Austropotamobius: specie a rischio 8

9 Austropotamobius: specie a rischio 9

10 Procambarus clarkii: specie in crescita 10

11 Procambarus clarkii: specie in crescita 11

12 Conservation Genetics Frankham et al Introduction to Conservation Genetics. Cambridge Univ. Press La conservazione è l applicazione della genetica per preservare le specie. Alcuni esempi: Gestione genetica delle piccole popolazioni Risoluzione di incertezze tassonomiche Identificare le ibridazioni Definire siti per la reintroduzione Scelta delle migliori popolazioni per la reintroduzione 12

13 Altri campi di indagine complementari Filogeografia distribuzione spaziale e temporale delle popolazioni Genetica del paesaggio (landscape genetics) combina l informazione della genetica di popolazioni a quella della landscape ecology, per una migliore comprensione dell organizzazione spaziale e della dinamica delle popolazioni. 13

14 La diversità genetica I Chihuahua, i bracchi ed i rottweiler sono tutti cani ma sono differenti perchè i loro geni (alleli) sono differenti. 14

15 Alcune definizioni Gli alleli sono forme diverse dello stesso gene. L'insieme degli alleli di una popolazione si definisce pool genico. 15

16 Livelli di diversità genetica Anche all interno della stessa specie, e possibilmente all interno della stessa popolazione, abbiamo una importante variabilità 16

17 Importanza della variabilità La variabilità genetica è il materiale di partenza per la biodiversità ed è fondamentale per l evoluzione. La variabilità genetica influenza la probabilità di sopravvivenza a lungo termine delle specie, poiché la capacità di una popolazione di evolversi nel tempo e adattarsi ai cambiamenti ambientali dipende dall ampiezza del pool genico della popolazione. 17

18 Un esempio di microevoluzione 18

19 Rilevare problematiche genetiche Le domande sono: Quanto grande è una popolazione? Ci sono stati fenomeni a collo di bottiglia nel recente passato? La popolazione ha perso diversità genetica (deriva genetica)? Ha sofferto di fenomeni di inincrocio? E' geneticamente frammentata? 19

20 Fattori di rischio Le specie rare e a rischio di estinzione corrono il pericolo di perdere variabilità genetica e quindi la capacità di adattarsi a mutate condizioni ambientali. Il mantenimento di adeguate dimensioni della popolazione e la riduzione dell inincrocio sono pratiche gestionali adeguate per il mantenimento della diversità 20

21 Come misurare la diversità genetica DNA Attualmente le tecniche si basano esclusivamente sull analisi del Qualsiasi materiale biologico contenente il DNA può essere usato per misurare la diversità genetica con le moderne tecniche di biologia molecolare. 21

22 Amplificazione del DNA tramite PCR DNA Molti degli attuali metodi di misurazione della diversità genetica si basano sulla reazione a catena della polimerasi (PCR) che permette l'amplificazione in laboratorio di specifiche sequenze di DNA, spesso da minimi campioni iniziali. 22

23 Sequenziamento del DNA (sottospecie) DNA Il sequenziamento del DNA può essere utilizzato per scopi tassonomici. Questa tecnica è ora spesso chiamata DNA barcoding ed ha come gene bersaglio negli animali COI o 16S rrna (entrambi mitocondriali perché tasso mutazionale basso). 23

24 Analisi di sequenza DNA 24

25 Polimorfismi (popolazioni) Le analisi molecolari di regioni genomiche altamente polimorfe sono utili per studi di genetica delle popolazioni. DNA 25

26 Austropotamobius pallipes complex species La sistematica del genere Austropotamobius è una questione di continuo dibattito, soprattutto perché i dati morfologici forniscono una prova filogenetica ambigua. BARCODING 26

27 Due specie? Alcuni autori considerano Austropotamobius pallipes come un complesso di specie composto da due specie geneticamente distinte: A. pallipes e una specie italiana per la quale il nome è in discussione. La specie italiana si pensa possa essere composta da un certo numero di sottospecie: A. italicus italicus, A. i. meridionalis, A. i. carinthiacus, A. i. carsicus 27

28 Indagine genetica su Austropotamobius Recenti lavori di tipo genetico (Grandjean et al. 2000a, Fratini et al. 2005) sostengono esista una specie separata, Austropotamobius italicus con 4 sottospecie (e non 4 specie) distinte. 28

29 Identificazione di aplotipi Un ottimo esempio dell'importanza delle informazioni ottenute dalle analisi genetiche è dato da Bertocchi et al. (2008). Utilizzando un frammento del DNA mitocondriale gene 16S rrna, hanno identificato in Toscana otto aplotipi, sei corrispondenti ad A. i. italicus e due di A. i. meridionalis 29

30 Analisi di microsatelliti Per le A. i. italicus, sono stati analizzati i loci microsatelliti (alta variabilità - polimorfici). E' stata dimostrata una scarsa variabilità genetica intra-popolazione e una alta divergenza genetica inter-popolazione. Questi dati sono importanti per identificare buoni riproduttori e garantire la variabilità popolazione che andremo a reintrodurre. 30

31 GRAZIE PER L ATTENZIONE 31