Scienze e Tecnologie per la Conservazione dei Beni Culturali - Science and Technology for the Conservation of Cultural Heritage

MARZIA BECCACCIOLI

Lo studente deve dimostrare di aver acquisito le conoscenze e gli strumenti metodologici di base necessari per poter comprendere ed elaborare argomentazioni relative al processo di biodeterioramento dei beni culturali attraverso un approccio molecolare e comprendere l’attività metabolica alla base del processo indicato, acquisendo capacità descrittiva delle principali tecnologie utilizzate per l’identificazione e la manipolazione dei microrganismi coinvolti.
Il percorso formativo è orientato a trasmettere allo studente gli strumenti teorici, metodologici e operativi per studiare, comprendere e manipolare i fattori molecolari e biochimici che intervengono durante un processo di biodeterioramento.

Obiettivo generale
L’insegnamento si inserisce fra le attività del curriculum in inglese del corso di laurea magistrale in Scienze e Tecnologie per la Conservazione dei Beni Culturali - Science and Technology for the Conservation of Cultural Heritage. L’obiettivo generale dell’insegnamento, che comprende sia lezioni frontali teoriche sia sessioni pratiche di laboratorio, è quello di fornire alle studentesse e agli studenti le conoscenze di base della biologia molecolare per lo studio degli organismi biodeteriogeni, finalizzate alla comprensione dei più peculiari processi di biodeterioramento che interessano sia materiali moderni che antichi, al fine di preservarli e conservarli. L'insegnamento si sviluppa con approccio biomolecolare, e tende a inserire concetti e principi che spaziano dalle tecniche di sequenziamento degli acidi nucleici fino allo studio dell’attività metabolica dei bideteriogeni. Ulteriore obiettivo è comprendere e gestire in modo sostenibile i beni culturali e i materiali innovativi odierni.
Obiettivi formativi dell’insegnamento sono: 1) descrivere le principali cause del biodeterioramento nell’ambito dei beni culturali; 2) spiegare le principali vie metaboliche attivate durante il processo di biodeterioramento; 3) descrivere l’approccio molecolare associato al sequenziamento per la valutazione qualitativa e quantitativa del processo di biodeterioramento; 4) sviluppare un approccio sperimentale finalizzato all’acquisizione di competenze pratiche per studiare i processi di biodeterioramento; 5) descrivere i principali meccanismi di azione dei principali biocidi utilizzati per controllare il biodeterioramento.

Obiettivi specifici
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i differenti biodeteriogeni in base alle caratteristiche morfologiche.
OF 2) Conoscere le attitudini metaboliche dei biodeteriogeni.
OF 3) Comprendere quali interventi possono essere attuati per il controllo dei biodeteriogeni in base alle caratteristiche metaboliche e all’ambiente in cui si trovano.

B – Capacità applicative
OF 7) Saper dedurre le cause che portano all’instaurarsi di un processo di biodeterioramento.
OF 8) Risolvere problemi andando a modulare i fattori ambientali che influenzano l’instaurarsi del processo di biodeterioramento
OF 9) Essere in grado di applicare tecniche/metodi per gestire il processo di biodeterioramento.

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Essere in grado di interpretare, valutare criticamente e discutere i risultati di analisi sperimentali finalizzate ad individuare e caratterizzare i processi di biodeterioramento considerando le diverse matrici di attecchimento.
OF 11) Integrare le conoscenze acquisite al fine di sviluppare la migliore strategia di intervento sia da un punto di vista metodologico sia da un punto di vista di impatto ambientale.
OF 12) Essere in grado di analizzare ed integrare i parametri chimico-fisico-biologico-ambientali per definire la migliore strategia di preservazione e conservazione del bene culturale.

D – Abilità nella comunicazione
OF 13) Saper comunicare in modo adeguato le conoscenze apprese utilizzando un linguaggio scientifico per descrivere in modo accurato e rigoroso lo studio dei biodeteriogeni.
OF 14) Saper interagire con il docente e con il personale specializzato che si occupa della conservazione e del restauro dei beni culturali.

E - Capacità di apprendere
OF 15) Avere la capacità di consultare il materiale proposto ma anche di sviluppare una ricerca critica per comprendere gli aspetti salienti del biodegrado dei beni culturali.
OF 16) Avere la capacità di valutare cause-effetti e interventi.
OF 17) Essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di conservazione dei beni culturali.

Al termine del corso, lo studente avrà acquisito le basi teoriche e pratiche per descrivere le principali cause del processo di biodeterioramento dei beni culturali, sarà in grado di spiegare le principali vie metaboliche alla base del processo stesso. Lo studente sarà inoltre in grado di descrivere ad attuare i principali metodi di screening molecolare per conservare i beni culturali.

Sono necessarie le nozioni della biologia cellulare e della microbiologia.

- Cellula procariotica ed eucariotica
Caratteristiche e differenze. Membrana plasmatica: struttura biochimica, funzioni; differenze. Patrimonio genetico: DNA, geni e genomi; riproduzione e ricombinazione genica. Mitosi e meiosi. Replicazione. Mutazioni.
- Biodeteriogeni
Batteri: Struttura, morfologia e tassonomia batterica, DNA/RNA batterico, nicchie ecologiche batteriche.
Archeobatteri e cianobatteri: caratteristiche morfologico-strutturali, nicchie ecologiche.
Funghi: Struttura, morfologia e tassonomia fungina, DNA/RNA fungino, nicchie ecologiche fungine.
Licheni: Caratteristiche morfologico-strutturali, concetto di simbiosi: interazioni funzionali e biochimiche tra micobionti e fotobionti.
Briofite: Struttura, morfologia e tassonomia delle briofite, DNA/RNA delle briofite, Nicchie ecologiche delle briofite
Animali: Organismi biodeteriogeni che attaccano il patrimonio culturale (ad esempio acari, insetti, roditori e uccelli)
- Relazioni tra condizioni ambientali, tipo di substrato, natura dei colonizzatori (fattori ambientali, caratteristiche del substrato, biodiversità dei biodeteriogeni)
- Campionamento e identificazione dei biodeteriogeni
- Attecchimento e attività biologica (pietra, legno, carta, tessuto, materiale sintetico)
- Metabolismo microbico
- Cenni sulle applicazioni della biologia molecolare nella conservazione del patrimonio culturale (estrazione e analisi di DNA/RNA, PCR, sequenziamento di DNA/RNA, RNAseq, ontologie geniche)
- Tecniche di conservazione del patrimonio culturale

M.T. Madigan, J.M. Martinko, K.S. Bender, D.H. Buckley, D. A. Stahl Brock. Biology of microorganisms. Pearson Learning Solution.
G. Caneva, M.P. Nugari, O. Salvadori. Plant biology for Cultural Heritage. Vol. 1: Biodeterioration and conservation. Nardini Editore.

L'insegnamento è organizzato in:
i) lezioni teoriche, supportate da slide su PowerPoint (i file in formato .pdf saranno scaricati dalla piattaforma e-learning Moodle dell'Ateneo);
ii) quattro esperienze pratiche di laboratorio: gli studenti saranno coinvolti nello studio del processo di biodeterioramento attraverso l'uso della biologia molecolare e saranno guidati all'analisi dei risultati del sequenziamento microbico con l'obiettivo di proporre i percorsi di deterioramento biochimico. Per le esperienze di laboratorio è previsto l'obbligo di frequenza, pena il mancato svolgimento e il superamento dell'esame.
iii) seminari di approfondimento su casi reali, seguiti direttamente dal docente, presentati con l'obiettivo di mostrare come sviluppare un percorso sistemico e multidisciplinare nell'identificazione e nella gestione dei fenomeni di biodeterioramento.

Le lezioni teoriche non sono obbligatorie
La frequenza dell esperienza di laboratorio è obbligatoria

La verifica dell'apprendimento avviene mediante una prova scritta, con domande aperte/chiuse, della durata di due ore. Per ogni domanda è già stabilito un punteggio massimo e la valutazione sarà effettuata in forma comparativa. L'obiettivo dell'esame consiste nel verificare e valutare: a) la conoscenza dei contenuti affrontati a lezione, b) la capacità di ragionamento critico, c) la capacità acquisita di formulare una diagnosi e di individuare eventuali strategie di controllo. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).

Descrivere i principalibiodeteriogeni
Descrivere il il processo di biodeterioramento in base al materiale
Descrivere le vie di segnalazione responsabili del biodeterioramento
Descrivere i metodi molecolari utilizzati per lo studio del biodeterioramento
Descrivere i metodi di sequenziamento del DNA e dell'RNA
Descrivere i principali approcci per il controllo dei biodeteriogeni

• Introduction into Biodeterioration


• Fungal and Bacterial microorganisms


• Biodeterioration of different materials


• Molecular Biology


• Sequencing


• Biochemical approach: specific test to evaluate the degradation capacity of the pathogens


• Functional analysis


• Control strategies