Biodiversità, filogenesi ed evoluzione dei funghi neri delle rocce - Isola, Daniela (Università degli studi della Tuscia - Viterbo, 2010)
Dottorato di ricerca in Evoluzione biologica e biochimica L’adattamento a diversi ambienti promuove il differenziamento della vita e aumenta la biodiversità. Sotto questa prospettiva, gli organismi estremofili, in rapporto all’altra pressione ambientale, il principale fattore determinante la radiazione adattativa, rappresentano dei buoni candidati per lo studio dei meccanismi evolutivi. Le superfici delle rocce sono gli unici habitat terrestri in cui i rapidi cambiamenti nell’intensità delle radiazioni, della temperatura e della disponibilità di acqua mettono a dura prova la sopravvivenza dei microrganismi. Un gruppo specializzato, ma diversificato di funghi melanizzati a vita libera sono frequenti colonizzatori delle superfici rocciose. Scoperti inizialmente nei deserti caldi ed in Antartide questi funghi hanno dimostrato d’essere frequenti colonizzatori delle rocce anche in climi più temperati. Essi sono particolarmente frequenti in ambienti aridi e semiaridi dove loro possono svilupparsi in ragione della loro straordinaria estremotolleranza e della mancanza di competitori. Un numero consistente di specifici caratteri morfologici e fisiologici li rendono capaci di tollerare sorprendentemente ampi intervalli di temperatura, irraggiamento e stress osmotico. La loro ragguardevole capacità di sopravvivenza insieme alla loro capacità di penetrare i minerali li rende particolarmente interessanti per studi di ecofisiologia microbica ed applicativi come per esempio il biodeterioramento dei monumenti e l’esobiologia. Inoltre i funghi neri delle rocce costituiscono un modello per lo studio dei meccanismi evolutivi in condizioni estreme perché essi vengono fortemente selezionati da ampie variazioni nei fattori ambientali. Sono stati effettuati diversi studi sui funghi neri, sulla loro filogenesi, per valutare le loro straordinarie capacità di tollerare diverse condizioni chimiche e fisiche e molti nuovi taxa sono stati descritti , alcuni dei quali probabilmente endemici. Nonostante ciò molto ancora rimane da capire circa la loro evoluzione e lo sviluppo dei pattern biochimici in relazione all’adattamento agli ambienti estremi. Per questa ragione lo scopo di questo lavoro è approfondire la nostra conoscenza sulla loro biodiversità e sull’evoluzione dei funghi neri meristematici utilizzando un approccio filogenetico; inoltre l’analisi del proteoma è stata utilizzato per avere delle evidenze di come il loro genoma si sia evoluto e per capire che cosa li renda così speciali. I Risultati ottenuti ci hanno consentito di descrivere e pubblicare due nuovi generi (Recurvomyces Selbmann & de Hoog, gen. nov. (MycoBank MB511293) ed Elasticomyces Zucconi & Selbmann, gen. nov. (MycoBank MB511296)) e due nuove specie (Recurvomyces mirabilis Selbmann & de Hoog, sp. nov. (MycoBank MB51129) e Elasticomyces elasticus Zucconi & Selbmann, sp. nov. (MycoBank MB511297); la descrizione di altri nuovi taxa è in corso. Abbiamo inoltre ottenuto evidenze circa la riproduzione clonale in gruppo un ampio , diversifìcato e ben definito filogeneticamente, aprendo nuove prospettive riguardo all’evoluzioni in condizioni estreme. Basandoci su un ampio campionamento possiamo inoltre confermare la possibilità di endemismo a livello di genere precedentemente descritto Friedmanniomyces Onofri. Cryomyces Selbmann et al., possiamo supporre sia endemico a livello di (C. antarcticus Selbmann et al. e C. minteri Selbmann et al.) dopo l’isolamento di una specie non ancora descritta dalle Alpi. Adaptation to different environments promotes differentiation of life and enhance biodiversity. Under this perspective, extremophilic organisms, coping with high environmental pressure the main factor for the adaptive radiation, are good candidates to study evolutionary mechanisms. Rock surfaces are unique terrestrial habitats in which rapid changes in the intensity of radiation, temperature, water supply and nutrient availability challenge the survival of microbes. A specialised, but diverse group of free-living, melanised fungi are amongst the persistent settlers of bare rocks. First discovered in the hot deserts and in Antarctica, these fungi were shown to persistently colonise rock surfaces even in more temperate climates. These rock-inhabitants are particularly common in semiarid and arid habitats, where they may thrive both because of their extraordinary extremotolerance and absence of competitors. A number of specific and universally present morphological and physiological characters enable them to tolerate surprisingly wide ranges of temperature, irradiation and osmotic stress. Their remarkable survival abilities along with a capacity to penetrate minerals make this guild attractive for investigations in microbial ecophysiology and applied researches, such as biodeterioration of monuments and exobiology. Moreover rock black fungi are a model to study evolution under extreme condition because they are strongly selected by extreme variations in environmental factors. Different studies were performed on black fungi about their phylogeny, to test their extraordinary ability to tolerate chemical and physical conditions and many new taxa, some of them probably endemic, have been described. Nevertheless much more remains to be understood about their evolution and development of biochemical patterns in relation to adaptation to extreme environments. For this reason the aim of this work was to deepen our knowledge about biodiversity and evolution of rock black meristematic fungi basing on phylogenetic approach; furthermore, the proteome analysis has been used to have insights on the way their genome has evolved and what has made them so special. Results obtained allowed us to describe and publish two new genera, (Recurvomyces Selbmann & de Hoog, gen. nov. (MycoBank MB511293) and Elasticomyces Zucconi & Selbmann, gen. nov. (MycoBank MB511296)) and two new species (Recurvomyces mirabilis Selbmann & de Hoog, sp. nov. (MycoBank MB51129) and Elasticomyces elasticus Zucconi & Selbmann, sp. nov. (MycoBank MB511297); the description of further new taxa is in progress. We have also have got evidences about clonal reproduction in a wide, diversified and phylogenetically well defined group; this finding open new insights for evolution under extreme conditions. Basing on the large sampling, we can confirm the possibility of endemism at generic level for the previously described Antarctic genus Friedmanniomyces Onofri. Cryomyces Selbmann et al., can be surmised to be endemic at species level (C. antarcticus Selbmann et al., and C. minteri Selbmann et al.) after the isolation of not yet described new species from Alps.