La Tassonomia e' la Scienza che individua e organizza le specie in gruppi sulla base di caratteristiche comuni. Fino a poco tempo fa, tutte le classificazioni tassonomiche si avvalevano di esperti capaci di valutare soggettivamente le poche e, a volte sottili, differenze tra due specie. La situazione e' radicalmente cambiata con l'avvento del codice a barre del DNA, che permette di effettuare una identificazione oggettiva di una specie, basandosi sulla sequenza di opportuni geni "marcatore". I geni marcatori utilizzati per la definizione del codice a barre di animali, piante e funghi hanno sequenze sufficientemente diverse tra specie e specie in modo che ogni sequenza identificata possa essere univocamente attribuita ad una unica specie di origine.

Il codice a barre e' rapidamente diventato uno strumento essenziale per gli studi tassonomici, ma trova applicazioni anche in altri campi, come nel monitoraggio ambientale, nell'analisi della biodiversita' di un ecosistema etc.
Tutti coloro che utilizzano questa metodologia inviano i risultati del loro lavoro al Consorzio per il Codice a Barre della Vita (CBOL, Consortium for the Barcoding Of Life), un movimento internazionale che associa musei di storia naturale, erbari, giardini zoologici, istituti di ricerca, agenzie governative e intergovernative, associazioni non governative, compagnie private e altre organizzazioni coinvolte nella ricerca tassonomica e nei temi della biodiversita'. Questo movimento coinvolge piu' di 200 organizzazioni in piu' di 50 paesi nei 6 continenti.
I dati raccolti dal CBOL a partire dal 2003, oltre un milione e mezzo di "record" che coprono piu' di 150.000 specie (dati relativi al 31.3.2012), rappresentano solo una piccola parte della biodiversita' totale della terra, ma il loro numero sta crescendo in modo significativo di anno in anno. La banca dati del CBOL e' accessibile dal sito www.barcodinglife.org che fornisce anche strumenti informatici molto sofisticati per identificare la specie a cui appartiene una data sequenza di DNA. Nella banca dati, per ogni specie sono catalogate tutte le sequenze di codice a barre disponibili, il luogo e il modo in cui sono stati raccolti i campioni e le relative immagini e le connessioni Web ad altri siti utili.
Per fare solo alcuni esempi, l'importanza del codice a barre del DNA e' evidente nel recente lavoro condotto dai Royal Botanic Gardens di Kew in collaborazione con il Missouri Botanical Gardens, che ha eliminato, in quanto gia' presenti, 600.000 nomi di piante fiorite da un milione di nomi registrati (1). Al contrario, uno studio della biodiversita' del Costa Rica utilizzando il codice a barre del DNA ha evidenziato che un tipo di farfalla (Astraptes fulgerator), studiata e classificata dal 1775, e' in realta' rappresentata da dieci specie distinte.

La tecnica del DNA barcoding: stato dell'arte

I geni barcode sono stati individuati e scelti in quanto la loro sequenza e' molto conservata, ma significativamente diversa tra le varie specie; tali geni sono dei marcatori affidabili per identificare rapidamente le diverse specie, a partire da un campione di DNA.

Requisiti di un gene barcode
La sequenza di un gene barcode deve essere sufficientemente diversa tra specie e specie in modo che ogni sequenza identificata possa essere univocamente attribuita ad una unica specie di origine.
Dal momento che, in molti geni, si osservano variazioni di sequenza anche all'interno di una specie, la variazione tra specie diverse (inter-specie) deve essere maggiore della variazione all'interno della stessa specie (intra-specie).
I geni identificati come marcatori e attualmente utilizzati per la definizione del DNA barcode sono il gene COI (per materiale animale) e il gene RbCl (per materiale vegetale).
Il gene COI (citocromo ossidasi 1) e' un gene mitocondriale che codifica la subunita' 1 di un complesso enzimatico coinvolto nella catena di trasporto di elettroni nella membrana mitocondriale interna. Il gene RbCl e' un gene del cloroplasto che codifica l'enzima principale della catena di reazioni della sintesi clorofilliana.

Avere identificato questi geni ha consentito di creare un catalogo generale della diversita', di facile accesso per chiunque voglia rapidamente, ma accuratamente, identificare un organismo. Una stretta corrispondenza tra la sequenza di basi del campione e una sequenza nel database identifica rapidamente una specie che e' gia' presente nel database. Codici a barre del tutto nuovi, consentono di immettere nuove specie non ancora descritte.

Possibili ambiti di utilizzo del DNA barcode

Il DNA barcode costituisce un valido strumento nel lavoro di conservazione della biodiversita', nella diagnosi di patogeni, nel monitoraggio di specie invasive (quelle in grado di colonizzare nuovi ambienti a scapito delle specie native) e in molti altri campi.
Il DNA barcoding e' utile per individuare le frodi alimentari in prodotti conservati e molto elaborati, altrimenti non identificabili e per monitorare nei prodotti alimentari la presenza di materiali provenienti da specie protette.
Il DNA barcode puo' anche contribuire alla salute pubblica monitorando la presenza di insetti vettori di malattie umane e animali; ad esempio, e' stato recentemente utilizzato per distinguere le zanzare vettori di malaria e altre malattie in India.

Nonostante tutti i dati che confermano l'utilita' del barcode nella identificazione delle specie animali e vegetali, l'uso del codice a barre del DNA non e' ancora stato introdotto e approvato per eseguire i test alimentari in nessun paese del mondo. Alcuni test sono attualmente in fase di studio e di sviluppo, e passeranno alla fase di convalida in tempi brevi. L'utilizzo del codice a barre del DNA per identificare il potenziale rischio biologico tra i prodotti di contrabbando sequestrati dalle dogane e' ancora all'inizio.

I gruppi partecipanti saranno indirizzati a proporre un progetto riguardante una di queste applicazioni nell'ambiente urbano milanese.
Ad esempio:
Campionamento della biodiversita' in un parco, giardino, ufficio o scuola

Controllo su piante o specie animali invasivi

Identificazione di prodotti alimentari esotici o ottenuti da animali in via di estinzione

Rilevamento di frodi alimentari: prodotti alimentari surrogati, derivati da specie meno costose e di qualita' meno pregiata, venduti come specie piu' prelibate e costose