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

Tipologia

Discipline delle scienze della terra e della natura

SSD

BIOS-01/B

Anno

1º anno

Semestre

2º semestre

CFU

3

Distribuzione delle ore

16 classroom hours, 12 laboratory hours

Docenti

LAURA PARDUCCI

Tipologia

Discipline delle scienze della terra e della natura

SSD

BIOS-05/A

Anno

1º anno

Semestre

2º semestre

CFU

3

Distribuzione delle ore

24 classroom hours

Docenti

LAURA PARDUCCI

Il corso ha l’obiettivo di fornire agli studenti gli strumenti concettuali e tecnici per l’applicazione delle analisi biologiche applicate ai Beni Culturali. Gli studenti acquisiranno le conoscenze sulle principali tecniche utilizzate per il riconoscimento dei materiali biologici e degli organismi deteriogeni e le competenze relative alle fasi di diagnosi e di conservazione delle opere d’arte.

Secondo Modulo:
Gli studenti acquisiranno la capacità di ricostruire paesaggi culturali del passato e di analizzare le relazioni uomo-ambiente del passato attraverso tecniche di studio avanzate.

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Fornire agli studenti e alle studentesse una solida base teorica e metodologica per l’applicazione delle scienze biologiche allo studio e alla conservazione dei beni culturali.
OF 2) Riconoscere i principali agenti biologici responsabili del deterioramento delle opere d’arte, e comprenderne i meccanismi di azione al fine di individuare adeguate strategie di conservazione e prevenzione.
OF 3) Acquisire familiarità con le tecniche di analisi biologica, dalle metodologie tradizionali a quelle più avanzate, come il metabarcoding e la metagenomica, applicate sia a DNA moderno che antico.
OF 4) Comprendere i metodi avanzati per lo studio del biodeterioramento e per la ricostruzione dei paleoambienti, con particolare attenzione agli effetti delle attività antropiche sul patrimonio culturale.
OF 5) Approfondire la conoscenza della diversità genetica, dei marcatori molecolari e degli strumenti bioinformatici per l’identificazione degli organismi coinvolti nei processi di deterioramento.

B – Capacità applicative
OF 7) Applicare metodi di analisi del DNA nel contesto dei beni culturali, con particolare attenzione alla diagnostica e alla conservazione delle opere d’arte.
OF 8) Eseguire tecniche di laboratorio fondamentali, tra cui l’estrazione del DNA, l’amplificazione tramite PCR, il DNA fingerprinting e il sequenziamento.
OF 9) Sviluppare competenze pratiche nel lavoro di laboratorio, redigere brevi note scientifiche e presentare i risultati della ricerca in forma di seminario.

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Saper valutare criticamente il livello di biodeterioramento nei beni culturali, identificando i principali agenti biologici responsabili del danno.
OF 11) Integrare le conoscenze teoriche e pratiche acquisite per proporre strategie di conservazione appropriate e scientificamente fondate.
OF 12) Essere in grado di valutare con metodo scientifico il livello di deterioramento biologico dei beni culturali, in relazione al tipo di materiale e all’ambiente di conservazione.
OF 13) Sviluppare la capacità di progettare e pianificare un laboratorio dedicato all’analisi del DNA antico, considerando aspetti tecnici, logistici e di biosicurezza.
D – Abilità nella comunicazione
OF 14) Saper comunicare in modo chiaro ed efficace i risultati delle analisi biologiche applicate ai beni culturali, utilizzando un linguaggio appropriato al contesto scientifico e multidisciplinare.
OF 15) Acquisire capacità di presentazione orale e scritta, anche in lingua inglese, per la divulgazione dei risultati a diversi pubblici, inclusi specialisti, conservatori e pubblico non accademico.

E - Capacità di apprendere
OF 16) Sviluppare la capacità di apprendere e aggiornarsi autonomamente nell’ambito delle metodologie biologiche applicate ai beni culturali, anche attraverso la consultazione di banche dati scientifiche internazionali come GenBank e BOLD.
OF 17) Acquisire competenze progettuali e critiche per ideare e strutturare attività di ricerca avanzata, come la realizzazione di un laboratorio per l’analisi del DNA.
OF 18) Rafforzare l’attitudine all’apprendimento continuo e interdisciplinare, necessaria per affrontare in modo efficace l’evoluzione delle tecnologie e delle sfide legate alla conservazione del patrimonio culturale.

Al termine del corso, gli studenti e le studentesse saranno in grado di comprendere e applicare i principi delle tecniche molecolari nel contesto dei beni culturali, acquisendo conoscenza delle principali tecniche di analisi dei materiali biologici e degli organismi responsabili del biodeterioramento delle opere d’arte. Sulla base di queste conoscenze sapranno identificare i principali agenti biologici e comprenderne i meccanismi di azione, al fine di proporre strategie di conservazione e prevenzione adeguate, e saranno familiari con metodologie che spaziano dalle tecniche tradizionali alle più avanzate, come metabarcoding e metagenomica, applicabili sia al DNA moderno che antico.

Gli studenti e le studentesse saranno inoltre in grado di eseguire tecniche basilari di laboratorio come l'estrazione del DNA, PCR e DNA fingerprinting sviluppando competenze pratiche nel lavoro di laboratorio, nella redazione di note scientifiche e nella presentazione dei risultati attraverso seminari orali e scritti in lingua inglese. Saranno in grado di valutare criticamente il livello di biodeterioramento dei beni culturali, integrando conoscenze teoriche e pratiche per ipotizzare strategie di conservazione, pianificare laboratori dedicati all’analisi del DNA antico e moderno considerando aspetti tecnici e di biosicurezza, e contestualizzare i risultati in relazione al tipo di materiale e all’ambiente di conservazione.

Infine, gli studenti svilupperanno capacità di apprendimento autonomo e continuo, acquisendo strumenti per aggiornarsi sulle metodologie biologiche applicate ai beni culturali, consultare banche dati scientifiche internazionali come GenBank e BOLD, e progettare attività di ricerca avanzata, rafforzando la loro attitudine interdisciplinare necessaria per affrontare le sfide emergenti nella diagnostica e nella conservazione del patrimonio culturale.

L’accesso al corso richiede conoscenze di base in Archeologia, Geografia, Geologia, Genetica e Biologia.

Modulo: ANCIENT DNA AND METABARCODING
Il corso è composto da due moduli da tre ECTS ciascuno.

Il primo modulo è incentrato sull’applicazione delle metodologie basate sul DNA antico per lo studio di resti animali e vegetali e per la ricostruzione degli ambienti del passato. A queste si affiancano tecniche tradizionali non molecolari, utilizzate per l’analisi di resti fossili di animali e piante provenienti da contesti paleoecologici e archeologici, integrando così approcci avanzati e convenzionali per ottenere una comprensione completa del passato ambientale.

ll secondo modulo si concentra sull’applicazione dell’analisi del DNA ai beni culturali, con particolare attenzione all’impiego di marcatori molecolari. Gli argomenti trattati comprendono la diversità genetica degli organismi, l’evoluzione, gli strumenti per l’identificazione degli organismi viventi, i marcatori genetici, l’inferenza filogenetica e le principali tecniche di laboratorio basate sul DNA, come l’estrazione del DNA, l’amplificazione di frammenti tramite PCR, il DNA fingerprinting e il sequenziamento.

L’ordine dei moduli non è necessariamente sequenziale, poiché affrontano aspetti complementari e possono essere proposti in un ordine differente.

Le attività pratiche includono visite ai laboratori di biologia molecolare, palinologia, microscopia digitale (SEM e 3D), la redazione di report scientifici ed esercitazioni di bioinformatica sull’utilizzo di strumenti computazionali per l’analisi dei dati di sequenza del DNA. Il corso prevede inoltre visite virtuali a laboratori di DNA antico, per apprendere le procedure di estrazione e analisi del DNA da resti fossili.






Modulo: GENETIC MARKERS FOR CONSERVATION OF CULTURAL HERITAGE
Il corso è composto da due moduli da tre ECTS ciascuno.

Il primo modulo è incentrato sull’applicazione delle metodologie basate sul DNA antico per lo studio di resti animali e vegetali e per la ricostruzione degli ambienti del passato. A queste si affiancano tecniche tradizionali non molecolari, utilizzate per l’analisi di resti fossili di animali e piante provenienti da contesti paleoecologici e archeologici, integrando così approcci avanzati e convenzionali per ottenere una comprensione completa del passato ambientale.

ll secondo modulo si concentra sull’applicazione dell’analisi del DNA ai beni culturali, con particolare attenzione all’impiego di marcatori molecolari. Gli argomenti trattati comprendono la diversità genetica degli organismi, l’evoluzione, gli strumenti per l’identificazione degli organismi viventi, i marcatori genetici, l’inferenza filogenetica e le principali tecniche di laboratorio basate sul DNA, come l’estrazione del DNA, l’amplificazione di frammenti tramite PCR, il DNA fingerprinting e il sequenziamento.

L’ordine dei moduli non è necessariamente sequenziale, poiché affrontano aspetti complementari e possono essere proposti in un ordine differente.

Le attività pratiche includono visite ai laboratori di biologia molecolare, palinologia, microscopia digitale (SEM e 3D), la redazione di report scientifici ed esercitazioni di bioinformatica sull’utilizzo di strumenti computazionali per l’analisi dei dati di sequenza del DNA. Il corso prevede inoltre visite virtuali a laboratori di DNA antico, per apprendere le procedure di estrazione e analisi del DNA da resti fossili.

Modulo: ANCIENT DNA AND METABARCODING
Materiale reso disponibile durante il corso su Moodle e-learning.


Modulo: GENETIC MARKERS FOR CONSERVATION OF CULTURAL HERITAGE
Materiale reso disponibile durante il corso su Moodle e-learning.

Modulo: ANCIENT DNA AND METABARCODING
N/D
Modulo: GENETIC MARKERS FOR CONSERVATION OF CULTURAL HERITAGE
N/D

Il corso prevede circa 48 ore di lezioni frontali, suddivise in circa 24 ore dedicate a esercitazioni pratiche, che includono seminari con presentazioni orali da svolgersi in aula e lavori pratici in laboratorio. La parte di laboratorio per le attività relative al DNA antico, dove l’accesso diretto è limitato a causa dell’elevato rischio di contaminazione, verrà svolta in modalità virtuale.

Le lezioni e la parte pratica del corso forniscono una panoramica dei principali argomenti e la loro frequenza non è obbligatoria ma è fortemente consigliata: assenze frequenti risultano in una minore capacità di rispondere alle domande dell'esame.

La valutazione comprende un progetto intermedio, consistente in una breve presentazione orale (15 minuti) di un articolo scientifico selezionato (25%), e un esame orale finale (75%).

Spiega le principali caratteristiche del DNA antico e discuti il suo ruolo nello studio dei cambiamenti ambientali ed evolutivi avvenuti durante il Quaternario.

Descrivi le fasi principali dell’estrazione del DNA da sedimenti antichi. Quali precauzioni specifiche devono essere adottate in un laboratorio di DNA antico rispetto a un laboratorio moderno?

Spiega come le tecniche basate sul DNA possono essere applicate allo studio dei beni culturali. Quali marcatori molecolari e strumenti bioinformatici si possono utilizzare per identificare per esempio organismi come i funghi responsabili del biodeterioramento di un’opera d’arte?

Confronta i metodi tradizionali non molecolari e le tecniche avanzate basate sul DNA per lo studio di materiali biologici antichi. Quali sono i vantaggi e i limiti di ciascun approccio?

Descrivi come condurre un’analisi completa su un reperto archeologico (per esempio licheni che attaccano un muro antico o su un materiale artistico), dalla raccolta del campione alla generazione dei dati genetici e alla loro interpretazione. Quali sono i principali passi da fare e quali le difficoltà da valutare ?

Modulo: ANCIENT DNA AND METABARCODING

• Argomento 1, settimana 1 
  • Testi di riferimento: xx


• Argomento 2, settimana 2
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