Microscopio e DNA: l'integrazione che rafforza il monitoraggio ambientale delle acque

Il monitoraggio ambientale delle acque si basa classicamente sull’osservazione, sull’esperienza e sulla capacità di riconoscere gli organismi che le popolano. A oggi, però, accanto al microscopio e alle competenze tassonomiche, le tecniche di biologia molecolare mettono a disposizione un ulteriore livello di informazione: quello contenuto nel DNA. Dalla loro integrazione nasce così una nuova capacità di approfondimento a supporto delle attività di monitoraggio delle acque interne, marine e di transizione.

Grazie al progetto europeo Interreg Italia-Croazia ALIENA è stato infatti allestito un nuovo laboratorio di genetica ambientale dotato delle strumentazioni necessarie per l’analisi del DNA estratto da campioni ambientali. L’allestimento del laboratorio, insieme all’ingresso di personale con specifiche competenze nel campo della genetica e della biologia molecolare applicate all’ambiente, ha permesso di rendere rapidamente operative metodiche inizialmente sviluppate nell’ambito del progetto e di estenderne progressivamente l'impiego alle attività istituzionali dell’Agenzia.

Le tecniche molecolari non sostituiscono l’analisi tassonomica tradizionale, ma la integrano e la rafforzano. L’analisi del DNA può infatti supportare l’identificazione quando organismi morfologicamente molto simili risultano difficili da distinguere o quando è necessario confermare una determinazione a livello di specie. Allo stesso tempo, il lavoro congiunto tra tassonomi e biologi molecolari permette di implementare progressivamente i database genomici di riferimento, associando sequenze genetiche a organismi identificati su base morfologica.

Questa integrazione è già entrata concretamente nelle attività dell’Agenzia. Una nuova unità operativa che ha supportato la determinazione di oltre 250 organismi animali e vegetali raccolti nell’ambito dei monitoraggi istituzionali previsti dalla Direttiva Quadro Acque e dalla Direttiva Strategia Marina, la caratterizzazione di fioriture algali difficili -se non impossibili- da determinare con i soli metodi microscopici (Figura 1) e l’identificazione mirata di specie non indigene (NIS). Tra i risultati ottenuti figura, ad esempio, la conferma molecolare della presenza nel Golfo di Trieste del granchio Pinnotheres bicristatus, successivamente oggetto di una pubblicazione scientifica (N. Bettoso, L. Faresi, V. Torboli, J. A. Cuesta; Additional record of the pea crab Pinnotheres bicristatus in the Adriatic Sea; Annales, 2025. Series Historia Naturalis 35, 1; 7-12) e la ricerca specie-specifica di Rugulopteryx okamurae, un’alga bruna invasiva di rilevanza unionale, anche quando presente in concentrazioni infinitesimali.

Proprio la ricerca delle NIS rappresenta uno degli ambiti nei quali le metodiche molecolari trovano particolare applicazione. Nell’ambito di ALIENA, infatti, sono state sviluppate e applicate metodiche basate anche sul DNA ambientale (eDNA), cioè sul materiale genetico rilasciato dagli organismi e che può essere ricercato direttamente nei campioni ambientali in diverse matrici, come acque e sedimenti. Tecniche quali DNA barcoding, realtime e digital PCR, affiancano così gli strumenti già utilizzati nel monitoraggio, offrendo nuove possibilità per confermare identificazioni, approfondire situazioni di difficile interpretazione e ricercare in maniera mirata organismi di particolare interesse ambientale.

Microscopio e DNA diventano così strumenti complementari dello stesso monitoraggio ambientale, unendo metodiche e professionalità diverse per rendere l’analisi delle acque sempre più completa, tempestiva e accurata.