Le attività di ricerca si poggiano oltre che sulle stazioni e sugli osservatori anche su una rete di laboratori, situati presso le varie sedi dell'Istituto, che consentono ai ricercatori di sviluppare le tematiche proprie di ISP. Presso i laboratori vengono analizzati i campioni prelevati in aree polari, campioni che, viste le difficili condizioni ambientali in cui ci si trova ad operare durante le campagne, nonché il notevole sforzo logistico che la loro raccolta comporta, sono sempre preziosi e spesso irripetibili. Diventa dunque fondamentale la disponibilità di strumentazione che consenta al ricercatore di ricavare il massimo delle informazioni possibili da ogni campione ottenuto, al fine di avanzare nella conoscenza di questi ambienti estremi.
 
I laboratori effettuano anche servizio conto terzi e nell’ambito di contratti, convenzioni e collaborazioni di ricerca con società, università e istituzioni nazionali e internazionali. Per maggiori informazioni contattare i referenti dei laboratori/strumenti.

Breve descrizione
Le attività sperimentali svolte presso il BioChem Lab della sede di Roma si focalizzano sullo studio degli effetti di microinquinanti organici normati ed emergenti su organismi appartenenti a diversi livelli trofici (dalle comunità microbiche agli organismi superiori) nel contesto dei cambiamenti climatici in corso. Sono incluse in tali attività determinazioni analitiche sul biota per valutare il bioaccumulo/biomagnificazione dei contaminanti di interesse. Studi sulla loro degradazione (determinazione del tempo di emivita DT₅₀ e analisi dei metaboliti o prodotti di trasformazione dell’analita di interesse) tramite allestimento di esperimenti in scala di laboratorio. Valutazione degli effetti di contaminanti selezionati sia su specifici organismi target (es. test di avoidance behaviour in Eisenia foetida) che sulla struttura (PhosphoLipid Fatty Acid analysis-PLFA) e funzionalità (Community Level Physiological Profile - CLPP) delle comunità microbiche autoctone, tramite allestimento di esperimenti in scala di laboratorio e monitoraggio ambientale. Studio sulla presenza e diffusione tra le comunità microbiche naturali dei geni che conferiscono resistenza agli antibiotici (ARGs) e del proxy dell’impatto antropico, gene intI1, da correlarsi alla presenza di antibiotici nella matrice ambientale di interesse.

Comparti ambientali di interesse
Gli studi di bioaccumulo/biomagnificazione dei microinquinanti organici riguardano prevalentemente pesci, molluschi, lombrichi terrestri e acquatici, specie vegetali terrestri e acquatiche. Gli studi sulla persistenza e gli effetti sulle comunità microbiche naturali includono diversi comparti ambientali quali: acque superficiali (marine, fluviali, lacustri), neve/ghiaccio, suoli, sedimenti.

Tecniche di studio
Gli studi di bioaccumulo/biomagnificazione e di persistenza dei contaminanti di interesse vengono eseguiti mediante la combinazione di procedure di:
 - metodi di pretrattamento (es. liofilizzazione, dissezione, etc);
 - metodologie estrattive e di purificazione (estrazione liquida pressurizzata-PLE, sonicazione, estrazione liquido-liquido-LL, estrazione in fase solida-SPE);
 - metodologie analitiche sensibili e selettive basate sull’accoppiamento di tecniche cromatografiche (HPLC o GC) e rivelazione mediante fluorescenza, FID-ECD, spettrometria di massa.
 - Il test di avoidance behaviour è basato sull’esposizione di organismi, nello specifico lombrichi appartenenti alla specie Eisenia foetida, a diverse concentrazioni sub-letali di contaminanti organici, al fine di valutare il loro comportamento di fuga/evitamento dalla zona contaminata.
 - La valutazione della composizione microbica delle comunità naturali avviene tramite PLFA (PhosphoLipid Fatty Acid) profiling. Tale tecnica biochimica prevede una fase di estrazione degli acidi grassi dei fosfolipidi di membrana dalla matrice di interesse, una reazione di metilazione seguita da separazione e analisi mediante gas cromatografia.
 - L’analisi della diversità microbica a livello funzionale avviene tramite analisi del profilo metabolico/fisiologico (CLPP). Questo saggio fisiologico prevede una fase di incubazione del campione ambientale in specifiche piastre e letture spettrofotometriche ad intervalli prestabiliti.
 - L’analisi dei geni che conferiscono resistenza agli antibiotici e del proxy dell’impatto antropico, il gene intI1, avviene tramite estrazione del DNA dai campioni ambientali utilizzando specifici kit e successiva analisi tramite qPCR.

Strumentazione
Il laboratorio è fornito della seguente strumentazione:
 
Liofilizzatore da banco (LABCONCO) con display touchscreen e capacità da 2,5 L, per la preparazione del campione da sottoporre ad estrazione liquida pressurizzata.
 
Solid Phase Extraction (SPE, Supelco): Estrattore in fase solida a 12 porte dove alloggiare cartucce contenenti fasi adsorbenti specifiche per l’estrazione di analiti di interesse da matrici liquide, con connessione ad un sistema da vuoto.
 
Syncore® Analyst (Buchi) per la pre-concentrazione in parallelo di campioni in fase liquida.
 
Rotavapor R 100 (Buchi), munito di interfaccia elettronica per il controllo del sistema da vuoto e del refrigeratore a ricircolo.
 
Gas Cromatografo (Perkin Elmer, Clarus 480) accoppiato con rivelatore FID-ECD (Flame Ionization Detector- Electron Capture Detector). Il Sistema è munito di un autocampionatore per l’esecuzione di analisi in sequenza (Autosystem, Perkin Elmer). Tale Sistema è interamente gestito mediante il TotalChrom Software.
 
Gas Cromatografo (Thermo Fisher, Trace 3000) accoppiato con spettrometro di massa (Thermo Fisher, ISQ7000). Il Sistema è munito di un autocampionatore per l’esecuzione di analisi in sequenza (Thermo Fisher. AI 1310). Tale Sistema è interamente gestito mediante il Chromeleon Software.
 
HPLC (sistema binario, Vanquish TM Core HPLC system, Thermo Scientific TM, Italia, Perkin Elmer, USA) accoppiato con rivelatore a spettrometria di massa ad altarisoluzione (Orbitrap Exploris 120, Thermo Scientific TM, Italia). Tale sistema è gestito mediante ilsoftware Xcalibur (versione 5.1).
 
Spettrofotometro (Biolog Microstation System, Biolog Inc.) lettore di micropiastre (96 pozzetti). Il sistema è controllato mediante uno specifico software.
 
Per informazioni: Dott.ssa Luisa Patrolecco – luisa.patrolecco AT cnr.it

Breve descrizione
Le attività sperimentali svolte presso il BioSoundEcology Lab della sede di Messina si concentrano sull’analisi delle sorgenti acustiche sottomarine biologiche e lo studio delle dinamiche ecologiche degli animali marini vertebrati ed invertebrati che popolano gli habitat polari. Inoltre, le attività del laboratorio hanno un focus sulla valutazione degli impatti delle sorgenti acustiche di natura antropica sull’ecologia, la fisiologia ed il comportamento degli organismi marini. In particolare, attraverso lo studio dei suoni generati dagli animali, vengono approfonditi gli aspetti relativi alla loro biologia ed ecologia. L’analisi del rumore generato da attività umane, invece, fornisce gli elementi utili a comprendere gli effetti sugli animali attraverso lo studio delle risposte comportamentali e dello status fisiologico degli stessi.

Matrici di interesse
Le attività sono rivolte principalmente agli habitat marini.

Tecniche di studio
Vengono applicati metodi di acquisizione passiva dei dati acustici sia in field che in ambiente controllato e delle risposte animali al disturbo sonoro ambientale:
- Analisi dei dati acustici;
- Stima del rumore sottomarino e delle componenti acustiche ambientali;
- Valutazione delle dinamiche ecologiche attraverso l’analisi delle vocalizzazioni degli animali marini;
- Analisi delle variazioni biochimiche, fisiologiche e comportamentali degli animali esposti a disturbo acustico;
- Studio dell’ecologia acustica dei mammiferi marini.

Strumentazione
Il laboratorio è fornito di strumentazione per il monitoraggio acustico passivo (idrofoni cablati e sistemi autonomi di acquisizione dati acustici) e per lo studio in ambiente controllato degli effetti del rumore sugli organismi marini (videocamere, amplificatore, trasduttore acustico, software per l’analisi acustica e comportamentale).
Per informazioni: Dott. Francesco Filiciotto – francesco.filiciotto AT cnr.it

Breve descrizione
Le attività di ricerca condotte nel laboratorio BiogeM presso la sede di Messina sono finalizzate allo studio dei processi biologici marini e terrestri che modulano e influenzano le caratteristiche chimiche dell’ambiente polare e i relativi cicli di materia ed energia, anche in relazione ai cambiamenti climatici. Particolare attenzione è rivolta alla valutazione del ruolo dei microorganismi nel ciclo globale del carbonio e nei cicli biogeochimici dei nutrienti (azoto, fosforo) di ambienti marini e lacustri, attraverso lo studio dei processi sia produttivi che degradativi. Tra questi, le attività coinvolte nella decomposizione dei polimeri organici, tramite attività enzimatiche microbiche, ed i processi di mineralizzazione attraverso la respirazione microbica. I processi biogeochimici mediati dalla componente microbica sono oggetto di studio anche nell’ambito della criosfera per comprendere il significato ecologico dei microbi nel permafrost, e la loro capacità di mantenere un metabolismo attivo in condizioni di vita estreme. Insieme ai processi microbici legati alla pompa biologica ed alla decomposizione della materia organica, vengono determinati anche una serie di parametri biogeochimici indiretti connessi alla biomassa fitoplanctonica e batterica (Clorofilla, ATP, lipopolisaccaridi-LPS).

Matrici di interesse
Le matrici analizzate sono in massima parte riconducibili all’idrosfera (acque marine, fluviali e lacustri, brine), a suolo, sedimenti, al biofilm, alla criosfera (permafrost, neve, ghiaccio marino e continentale, brine intrapermafrost) e ad organismi acquatici.

Tecniche di studio
Presso il laboratorio BiogeM vengono effettuate misure per la determinazione dei seguenti parametri:
- Produzione primaria fitoplanctonica;
- Attività respiratoria microbica (O₂ consumato; CO₂ prodotta) (tramite saggio ETS);
- Attività enzimatiche microbiche (leucin aminopeptidasi, beta-glucosidasi e fosfatasi alcalina) (mediante substrati fluorogenici);
- Produzione batterica eterotrofica;
- Contenuto in Clorofilla-a totale e frazionata (pico-, nano- e micro-fitoplanctonica), feopigmenti;
- ATP microbico nelle frazioni pico-, nano e microplanctoniche;
- Analisi quantitativa dei lipopolisaccaridi (LPS) mediante il test cromogenico LAL.

Strumentazione
Spettrofluorimetro, Luminometro, fluorimetro, spettrofotometro corredato di lettore di fluorescenza su piastre a 96 pozzetti, incubatore, autoclave, bilancia, omogenizzatore, sistemi di filtrazione, centrifuga refrigerata.
Per informazioni: Dott.ssa Gabriella Caruso – gabriella.caruso AT cnr.it - CNR-ISP Sede di Messina