Biologia evoluzionistica ed ecologia

  • Soggiorni di studio all'estero: non obbligatori
  • Obiettivi formativi: Biologia evoluzionistica ed ecologia rappresentano un’area di ricerca integrata, che in molte istituzioni prestigiose fa capo a un singolo dipartimento di Ecology and Evolution. L’ambito generale in cui si colloca il dottorato di ricerca in Biologia Evoluzionistica ed Ecologia è lo studio della diversità biologica e della sua evoluzione, del comportamento e delle relazioni dei viventi, compreso l’uomo, fra loro e con l’ambiente. 
    Integrando conoscenze che spaziano dal livello molecolare a quelli dell’organismo, della popolazione e della comunità, i dottorandi sono indirizzati a impegnarsi su tematiche sia di base che applicative e gestionali. Grande importanza è data all’uso di metodi innovativi, sia per quanto riguarda il lavoro di campo, sia nelle analisi di laboratorio, numeriche e statistiche, con l’uso dei più avanzati strumenti di calcolo e di simulazione. 
    Il dottorato di ricerca in Biologia Evoluzionistica ed Ecologia punta perciò a formare esperti altamente qualificati nell’analisi dei processi biologici e nella gestione delle risorse biologiche, in grado di condurre autonomamente una ricerca a livello di descrizione empirica dei fenomeni, di raccolta di informazioni tramite strumenti bioinformatici, di sviluppo di modelli quantitativi e di elaborazione dei dati.
  • Curriculum:
  1. Biologia e Biotecnologie Vegetali
  2. Ecologia ed Etologia
  3. Evoluzione
  • Programma formativo: la suddivisione in tre curricula rispecchia le principali aree scientifiche nell’area di ricerca integrata, nota a livello internazionale come Ecology and Evolutionary Biology, e la composizione del Collegio dei docenti, in cui sono particolarmente sviluppate competenze nell’ambito della biologia delle piante, dell’ecologia, della genetica evoluzionistica e dello studio del comportamento animale.
    Il dottorato è strutturato in modo da fornire: (1) un’adeguata preparazione teorica ed applicata nelle discipline di base (biologia animale e vegetale, fisiologia, ecologia, genetica, biostatistica e bioinformatica) e, a seconda delle specifiche scelte dei dottorandi, in quelle più specialistiche (neuroscienze, biologia del comportamento, etologia, evoluzione molecolare, biologia vegetale applicata agli ambiti morfo-funzionale, ambientale, agroindustriale, farmaceutico e della conservazione dei beni culturali); (2) occasioni di stage presso istituzioni di ricerca italiane e straniere e presso strutture pubbliche in ambito lavorativo dove poter applicare le metodologie e le capacità acquisite nella fase di ricerca; (3) strumenti e padronanza delle tecniche di stesura delle relazioni scientifiche e di programmi di ricerca, e per un’efficace comunicazione della scienza.
    Si prevede nel primo anno un’attività didattica articolata in cicli di seminari e corsi brevi, ma di elevata intensità oraria, a cui il dottorando partecipa attraverso l`elaborazione di report e/o presentazioni e nel confronto continuo sulla letteratura più recente tramite incontri periodici (journal club). I corsi sono tenuti da docenti strutturati presso università convenzionate, ma anche da altri istruttori e presso strutture di ricerca con cui esistono rapporti di collaborazione scientifica.
    Alla fine del primo anno, viene presentato il piano di lavoro che impegnerà i due anni successivi, durante i quali sono fortemente incoraggiate esperienze all’estero. In passato, in entrambe le sedi convenzionate, queste esperienze sono state frequenti e proficue, e hanno portato in diversi casi al rilascio di titoli in cotutela con sedi estere (Germania, Francia, Spagna). Ogni dottorando è tenuto a presentare al termine di ogni anno una relazione e a discuterla pubblicamente alla presenza dei membri del Collegio dei docenti e degli altri dottorandi.
    La preparazione della stesura finale della tesi viene seguita dal Collegio dei docenti che si avvale dell`opera di revisori specialisti indipendenti.  I dottorandi sono incoraggiati a pubblicare i risultati delle loro ricerche su riviste internazionali con Impact Factor; il giudizio di eccellenza al termine del ciclo è riservato solo a chi ha almeno due lavori accettati per pubblicazione su riviste internazionali con referee.
  • Tematiche di ricerca: 1.1 Biologia vegetale applicata. Morfogenesi vegetale in vitro e sue basi genetiche, coltura in vitro per conservazione ex situ di specie vegetali minacciate e controllo della stabilità genica. Marcatori molecolari per l’identificazione di vegetali in preparati di interesse alimentare e fitochimico. Interazioni licheni e ambiente, risposta dei vegetali a metalli pesanti e ad altri fattori di stress (biotici ed abiotici).Fisiologia e biochimica dell’apparato fotosintetico in organismi a diverso grado di evoluzione. 1.2 Fisiologia vegetale applicata e Biotecnologie vegetali. Studio molecolare delle risposte delle piante all’attacco di patogeni e messa a punto di strumenti di induzione e/o amplificazione delle difese vegetali con molecole a basso impatto ambientale. Utilizzo di piante o batteri per la produzione di enzimi per applicazioni industriali o di biotrasformazioni. Studio e protezione della biodiversità in specie vegetali dell'Ecuador. Aspetti del metabolismo aminoacidico nella risposta della pianta a condizioni di stress biotico e abiotico. Basi dell'accumulo di carotenoidi e fenoli. Uso di ceppi algali per la produzione di metaboliti di interesse industriale e per strategie di biorisanamento ambientale. 1.3. Cambiamento climatico globale. Ecologia della vegetazione di ambienti a clima freddo; risposta delle comunità vegetali ai cambiamenti climatici ed ambientali; interazioni fra piante e organismi del suolo. 2.1 Ecologia di base. Ecologia delle acque interne, ecologia degli ambienti di transizione, ecosistemi marini, dinamica di popolazioni, analisi del rischio di estinzione, studio della struttura e funzionamento delle comunità ecologiche. studio dei cicli bio-geochimici, analisi delle relazioni ospite-parassita, genetica di popolazione, ecotossicologia. 2.2 Ecologia applicata. Gestione razionale delle risorse rinnovabili, la valutazione di impatto ambientale, la valutazione ambientale strategica, indici, metodi e strumenti per la contabilità ambientale e la valutazione della sostenibilità ambientale, le analisi bioeconomiche e l`analisi costi benefici per la valutazione delle politiche di governo del territorio, le tecniche ecologiche di recupero ambientale. 2.3 Ecosistemi terrestri. Controllo biologico degli organismi dannosi ed ecologia applicata ai sistemi agro-forestali. Biodiversità e conservazione delle biocenosi terrestri. Tecniche di protezione e recupero della qualità dei  suoli. Metodologie per il controllo e il recupero di suoli degradati e a rischio desertificazione. Caratterizzazione degli effetti dell’inquinamento su ecosistemi terrestri, suoli e siti contaminati e loro recupero mediante tecnologie innovative. 2.4 Etologia. Orientamento animale, homing e meccanismi bussolari. Fotorecezione extraretinica nei vertebrati.  Endocrinologia del comportamento. Effetti degli ormoni steroidei sul comportamento sessuale. Corteggiamento e selezione sessuale. Evoluzione delle esibizioni di corteggiamento. Controllo ormonale della migrazione. Attivazione e disattivazione dell’inquietudine migratoria. Ecoetologia e sociobiologia di specie di Formicidi parassiti e a vita libera, con particolare riguardo a: meccanismi di comunicazione ed organizzazione sociale (aspetti chimici, morfo-funzionali ed evolutivi),  relazioni simbiotiche tra formiche e altri organismi (insetti, piante e microrganismi), interazioni multitrofiche, analisi della struttura di comunità mediante indici di dominanza ecologica e comportamentale. 2.5 Parassitologia degli organismi acquatici e stato di salute dei pesci. Studio dello stato di salute di invertebrati e vertebrati di habitat acquatici, sia di allevamento che di ambiente naturale. Classificazione, ciclo biologico e morfologia di parassiti metazoi di organismi acquatici. Effetti istopatologici indotti dai parassiti e risposta immunitaria degli ospiti vertebrati, pesci in particolare. Rapporto tra dieta e parassitismo. Relazione tra inquinamento e parassitosi. Monitoraggio della parassitofauna di specie ittiche d’acqua dolce e salmastra di importanza commerciale e/o faunistica. Individuazione nei pesci di biomarcatori cellulari della qualità delle acque. 3.1 Genetica di popolazioni e della conservazione. Diversità del DNA in popolazioni umane e di altri vertebrati. Studio del DNA in campioni antichi. Studio degli effetti di fenomeni demografici e di adattamento all'ambiente sulla base di dati genetici. Analisi di struttura di popolazione. Simulazione al calcolatore di processi evolutivi, e verifica di ipotesi tramite il confronto fra dati osservati e dati simulati. Applicazione di tecniche molecolari e computazionali allo studio e la tutela della variabilità genetica in specie protette o di interesse gestionale. 3.2 Genetica umana. Descrizione della variabilità del DNA per geni di rilevanza patologica e per le regioni genomiche ad essi associate.  Sviluppo di modelli statistici per l’analisi di banche dati biologiche e per l’individuazione di associazione fra geni e malattie. Analisi della segregazione complessa sulla base di dati di pedigree e di risorse bioinformatiche. Verifica di ipotesi sulle pressioni selettive e sui meccanismi di adattamento che hanno portato alle attuali distribuzioni della diversità genetica. Farmacogenomica. 3.3 Sistema immunitario di vertebrati acquatici. Il sistema immunitario dei teleostei: ontogenesi e differenziamento dei leucociti, miglioramento delle pratiche di vaccinazione larvale, molecole e funzione dei linfociti, immunità, adattamenti molecolari, cellulari, anatomici e funzionali del sistema immunitario in pesci che vivono in condizioni estreme, quali teleostei polari (Artici e Antartici) e mesopelagici. Il sistema immunitario dei mammiferi marini: utilizzo di tecnologie di trascrittomica, modelli cellulari e indagini morfo-funzionali per analisi integrate di fattori genetici, di malattia e ambientali, in Cetacei e Pinnipedi. 3.4 Cronobiologia molecolare. Geni-orologio ed evoluzione del sistema circadiano nei vertebrati. Fotorecezione circadiana. Analisi molecolare e bioinformatica di polimorfismi genomici legati ai ritmi circadiani nell’uomo. 3.5 Evoluzione della risposta allo stress ossidativo. Ruolo dello stress ossidativo sia di natura endogena che esogena su organi bersaglio; interventi dietetici che possono modulare tali risposte a livello molecolare, metabolico e cellulare. Effetto dello stress ossidativo endogeno (invecchiamento) ed esogeno (CS e O3) sui trasportatori implicati nel traffico cellulare della vitamina E sia nel tessuto cutaneo che polmonare; Modulazione del Wound Healing cutaneo da parte dello stress ossidativo, in modelli in vivo e l’uso di molecole naturali o diversamente funzionalizzate per migliorare tale processo; il ruolo dello stress ossidativo, come possibile fattore patogenetico nella sindrome di Rett.