La ricerca

Premessa

La ricerca nel campo delle microalghe tossiche planctoniche è attiva da almeno una ventina di anni in istituti sia italiani che di molti paesi europei ed extraeuropei. Ad oggi si può contare su un nucleo di conoscenze relativamente solido in questo campo, sebbene alcuni temi generali o a carattere locale restino ancora da chiarire.

 La situazione è molto diversa nel caso delle microalghe tossiche bentoniche, che sono diffuse soprattutto in aree tropicali o subtropicali, lontane dai siti dove si concentrano la gran parte degli istituti di ricerca. Gli studi condotti finora sono pochi, sparsi e principalmente concentrati su specie di dinoflagellati del genere Gambierdiscus. Questi producono tossine che, accumulate attraverso la rete trofica da pesci erbivori, causano una sindrome umana chiamata ciguatera, con sintomi ben diversi da quelli associati alle fioriture di specie del genere Ostreopsis. Nelle aree temperate, le ricerche su Ostreopsis spp. si limitano ad alcuni studi effettuati in Nuova Zelanda dove comunque non sono stati riportati problemi connessi al contatto con l’acqua di mare o all’esposizione all’aerosol.

Nello studio delle fioriture di microalghe bentoniche o HBAB (Harmful Benthic Algal Blooms) bisogna tener conto di due aspetti nettamente distinti. Da un lato, l’attività di ricerca deve mirare alla conoscenza dei meccanismi alla base delle fioriture, che, data l’estrema tossicità della specie, costituiscono un danno potenziale per l’ecosistema marino e per la salute umana. Dall’altro, lo studio deve essere indirizzato anche alla valutazione dell’effettivo impatto di alcune HBAB mediante la diffusione di tossine nell’acqua e nell’aerosol. Se è infatti vero che l’impatto necessariamente si ha quando c’è una fioritura, non è vero che una fioritura massiva debba necessariamente culminare nei fenomeni di morie di animali marini o di intossicazione umana come quelli verificatisi in alcuni casi lungo le coste italiane negli ultimi anni.

La Strategia

Data la natura complessa e pressocché unica al mondo del problema da affrontare, e considerata l’urgenza di dare risposte che possano supportare azioni di protezione e mitigazione dei problemi connessi con le fioriture, il programma mira ad un coinvolgimento di una parte consistente della comunità di ricerca italiana presente sia negli istituti dei partecipanti alla rete che in altri organi di ricerca. Sono inoltre in corso contatti con colleghi dell’area mediterranea per espansioni internazionali. 

Il programma si basa su una componente di campionamenti ‘a tappeto’ nel maggior numero possibile di siti, sebbene sia ben chiaro che non è possibile studiare gli 8000 Km di costa italiana. In aggiunta ai siti di campionamento che saranno selezionati opportunamente in base a caratteristiche idrodinamiche, geomorfologiche e biologiche, anche attraverso una stretta collaborazione con gli enti locali, si prevede di analizzare campioni prelevati da operatori diversi (capitanerie di porto, gestori di stabilimenti balneari, subacquei dilettanti e professionisti, ecc.) durante situazioni a mare considerate sospette.

I dati di distribuzione vanno raccolti contestualmente a parametri ambientali di diversa natura, inclusi ad esempio i dati meteorologici e quelli relativi al moto ondoso, che possono essere causali o concomitanti alle fioriture e/o al loro impatto e che possano quindi costituire un elemento fondamentale nei modelli previsionali del fenomeno. Una stretta collaborazione con i ricercatori modellisti di Bentox-Net è prevista fin dalla fase di progettazione del campionamento.

In relazione all’elevata tossicità di Ostreopsis e all’assoluta mancanza di informazioni sui possibili percorsi delle tossine nella rete trofica, i campionamenti dovrebbero includere, almeno nelle fasi di apice della fioritura, gli animali bentonici (molluschi, crostacei e pesci) che potrebbero essere vittime o vettori delle tossine e, nel secondo caso, costituire un rischio per la salute umana.

In aggiunta agli studi di distribuzione spazio-temporale dei dinoflagellati bentonici, sono da prevedere studi di laboratorio che si basano su materiali raccolti nelle campagne e hanno come obiettivo:

•  lo studio del ciclo vitale e delle caratteristiche fisiologiche dell’alga che ne favoriscono lo sviluppo massivo in aggregati mucillaginosi. Queste ricerche devono includere anche la caratterizzazione della matrice esopolimerica prodotta durante le fioriture e tematiche quali la relazione fra la produzione di tossine e lo stato fisiologico o del ciclo vitale delle microalghe, nonchè lo studio dello sviluppo degli aggregati mucosi o biofilm in incubatori a flusso per analizzare il ruolo degli esopolimeri nell’adesione ai substrati, coesione e interazione tra organismi. Le possibili interazioni con batteri potrebbero essere infatti responsabili o corresponsabili della tossicità, sono infine necessari studi di grazing volti a valutare gli effetti sulle comunità zoobentoniche, inclusi i pesci;
  
  
•  la caratterizzazione tassonomica e genetica delle specie responsabili delle fioriture mediante analisi in microscopia ottica ed elettronica, accoppiate a tecniche molecolari. Le tecniche molecolari, oltre ad essere spesso necessarie per confermare l’identificazione, consentono di analizzare la variabilità intraspecifica e di rapportarla, ad esempio, alle condizioni ambientali, alla produzione di tossine e all’area geografica. Sono inoltre previsti studi di genomica sulla produzione di analoghi della palitossina in ceppi tossici. 

Il programma mira altresì ad una definizione più precisa delle caratteristiche chimiche e tossicologiche delle tossine prodotte da Ostreopsis , che a tutt’oggi sono ancora definite ‘analoghi della palitossina’. Restano, inoltre, da chiarire alcuni aspetti tossicologici fondamentali, in particolare se siano queste tossine implicate negli impatti da contatto ed esposizione all’aerosol o se vengano prodotte altre tossine ancora da rilevare. Dal punto di vista pratico, è urgente la messa a punto di metodi di rilevazione delle tossine nell’alga, nelle matrici liquide e gassose e negli organismi marini.

Infine, il programma comprende attività volte all’ottimizzazione della comunicazione fra scienza e società, attraverso l’interscambio e la collaborazione fra i diversi settori impegnati nello studio e nella gestione delle aree costiere. Questa parte della ricerca include lo sviluppo di sistemi di informazione, training e adattamento dei risultati delle attività scientifiche alle necessità di utenti diversi.

Le domande

Dal punto di vista scientifico, il programma si propone di rispondere alle seguenti domande:

• qual è l’esatta natura delle specie che sostengono queste fioriture e la loro variabilità genetica eventualmente connessa con la tossicità?
  
  
• l’areale di distribuzione del genere Ostreopsis ha da sempre compreso anche il Mar Mediterraneo oppure queste specie sono state introdotte più o meno recentemente da aree tropicali, attraverso meccanismi naturali o in relazione alle attività umane?
  
  
• qual è l’associazione di organismi marini che si trova in connessione con le fioriture di Ostreopsis spp., incluso le macrofite (macroalghe e/o fanerogame) colonizzate e gli invertebrati e i vertebrati che si cibano direttamente delle microalghe e/o delle macrofite da queste colonizzate?
  
  
• qual è l’evoluzione temporale di una fioritura in termini di inizio, culmine e fine?
  
  
• che variabilità si osserva a scala spaziale e stagionale nella distribuzione delle comunità a microalghe bentoniche che includono Ostreopsis spp. e le altre specie tossiche bentoniche?
  
  
• in quale misura il fenomeno è riconducibile a scale locali e a specifiche azioni antropiche che potrebbero influenzarne lo sviluppo?
  
  
• quali condizioni ambientali, inclusa la componente edafica, promuovono lo sviluppo e la fine delle fioriture?
  
  
• che ruolo giocano nella dinamica delle fioriture e nella diffusione spaziale di Ostreopsis eventuali forme di resistenza, che possono accumularsi nei sedimenti, o altri stadi del ciclo vitale?
  
  
• qual è la composizione e il ruolo ecologico della matrice mucillaginosa prodotta nei casi di fioriture massive?
  
  
• in che fase della fioritura vengono prodotte e rilasciate le tossine?
  
  
• quali tossine vengono prodotte, qual è il loro destino nel mezzo liquido e nell’aerosol?
  
  
• qual è il destino delle tossine nei consumatori di queste microalghe?
  
  
• si osserva magnificazione biologica?
  
  
• è possibile tracciare la tossina attraverso la rete trofica?
  
  
• la produzione di tossine è sotto il controllo ambientale?
  
  
• quali condizioni la promuovono?
  
  
• in quali fasi del ciclo vitale, si producono le tossine?