Analisi e caratterizzazione della facies microbica in acque sotterranee

L’obiettivo del lavoro è stato quello di analizzare le comunità microbiche in acquiferi caratterizzati da differenti peculiarità idrochimiche (acque oligominerali fredde; acque saline ed ipersaline fredde; acque saline calde) e da differenti fattori di condizionamento del circuito delle acque sotterranee. Ciò al fine ultimo di verificare sperimentalmente se le suddette comunità possono essere utilizzate efficacemente come nuovi traccianti naturali per studiare alcune dinamiche idrogeologiche in contesti a differente grado di complessità. L’obiettivo è stato conseguito mediante l’utilizzo di due differenti tecniche di fingerprinting genetico: DGGE e T-RFLP. La DGGE permette di risolvere, separare frammenti di DNA della stessa dimensione, basandosi esclusivamente sulle differenze nella sequenza nucleotidica. La T-RFLP è basata sulla digestione con endonucleasi di restrizione di prodotti di PCR; uno o entrambi i primers utilizzati sono legati ad una molecola fluorescente che permette di rilevare, mediante elettroforesi capillare, solo la presenza del frammento di restrizione terminale. I risultati principali conseguiti nel corso del dottorato possono essere sintetizzati come segue. All’interno degli ambienti acquatici analizzati è stata riscontrata la presenza di comunità microbiche “sito-specifiche”, piuttosto che “sistema-specifiche”, ed il carattere “sito-specifico” di tali comunità è apparso fortemente influenzato anche da fattori ambientali arealmente poco rappresentativi nell’ambito dei sistemi acquiferi esaminati. Ciò porta a ritenere che, contrariamente a quanto riportato nella recente letteratura, non esista necessariamente un’unica comunità microbica autoctona acquatica all’interno di sistemi naturali che possono essere considerati un “unicum” dal punto di vista idrogeologico. Dal punto di vista metodologico è emerso che l’attesa frammentazione e diversificazione delle comunità microbiche all’interno di un sistema acquatico può essere accertata e caratterizzata soprattutto mediante il prelievo di campioni in punti ubicati anche all’interno del sistema stesso e non esclusivamente presso il collettore principale (ad esempio, una sorgente) del corpo idrico sotterraneo. The aim of the research was to characterize microbial communities in aquifers with different hydrochemical properties (oligomineral cold waters; saline and hypersaline cold waters; saline hot waters) and different factors affecting the hydrogeological behaviour of the aquifer systems. The goal of the work was to experimentally verify if microbial communitites can be used as new effective natural tracers to analyze hydrogeological phenomena within different aquifer systems, characterized by different degrees of complexity. Two fingerprinting techniques have been used: DGGE and T-RFLP. DGGE is based on the separation of PCR amplicons of the same size but with different sequences. T-RFLP is based on the digestion with restriction endonucleases of PCR products: one or both the primers used in the PCR reaction are labeled with a fluorescent dye which allow to detect, through capillary electrophoresis, only the presence of the terminal restriction fragment. The main results obtained can be summerized as follows. In the aquatic environments analyzed, “site-specific” microbial communities were detected, instead of “system-specific” communities. The character “site-specific” of these communities is strongly influenced even by environmental factors little representative in the general context of the aquifers examined. Differently from the existing knowledge, this leads to the possible absence of single autochtonous microbial communities also in natural systems that can be considered as an “unicum” from a hydrogeological point of view. From a methodological point of view, the fragmentation and diversification of microbial communities in an aquatic system can be determined and characterized especially sampling at different points inside the system itself and not solely at the principal collector (for example, a spring) of the groundwater system. Dottorato di ricerca in Ambiente e Territorio (XXII ciclo)