Batteri

Introduzione

Batteri Gruppo di organismi procarioti che, insieme ai cianobatteri, costituisce il regno delle monere. Il termine si riferisce all'insieme comprende sia gli archeobatteri, sia gli eubatteri.

Caratteristiche generali

In genere le cellule batteriche sono lunghe da 1 a 10 micrometri (un micrometro è uguale a 1/1000 di mm) possiedono forme variabili, come quella a cocco (sferoidale), a spirillo (spiraliforme), a vibrione (a forma "di virgola"). Si trovano in quasi tutti gli ambienti: nell'aria, nel suolo, nell'acqua, nel ghiaccio, nelle sorgenti calde e perfino negli sbocchi idrotermali delle profondità oceaniche. Alcuni proliferano sugli alimenti, mentre altri stabiliscono varie forme di simbiosi con piante, animali e altri organismi.

Essendo organismi procarioti, sono delimitati da una membrana plasmatica e non possiedono, al loro interno, organuli e altri sistemi membranosi. Le reazioni metaboliche operate per attività enzimatica avvengono dunque a livello del cellule - NUCLEO, CITOPLASMA, RIBOSOMI, PARETE CELLULARE, CAPPARATO DI GOLGI, ITOSCHELETRO, APPARATO DI GOLGI" class="text">citoplasma o della stessa membrana plasmatica. All'esterno della membrana la maggior parte dei eubatteri possiede una parete rigida, assai diversa da quella della cellula vegetale, e contenente come elemento fondamentale una molecola complessa, il peptidoglicano. All'esterno, vi può essere una seconda struttura di protezione, la capsula. Gli archeobatteri possiedono invece tipi differenti di pareti, che possono essere composti da pseudomureina (una sostanza molto complessa di natura glicopeptidica), da subunità proteiche o glicoproteiche oppure da polisaccaridi complessi.

Non tutti i batteri sono in grado di muoversi. Quelli mobili sono generalmente provvisti di appendici locomotorie costituite da flagelli, isolati o a ciuffi, che sono dotati di un movimento a vite. A seconda della direzione in cui ruotano i flagelli, i batteri si muovono in avanti o sul posto. La direzione e la durata del movimento è regolata da recettori chimici, situati sulla membrana del batterio, che segnalano la presenza nelle vicinanze di sostanze nutritive o di materiali tossici.

La disciplina che studia la classificazione dei batteri e la prevenzione delle malattie causate da questi microrganismi prende il nome di batteriologia.

Classificazione

Le classificazioni adottate per i batteri si basano in genere su varie caratteristiche strutturali, ecologiche, metaboliche e patogenetiche; ciò deriva dal fatto che non vi sono resti fossili che permettano di evidenziare i rapporti filogenetici tra i diversi gruppi. Indagini di tipo biochimico hanno messo in evidenza somiglianze che possono indurre a considerare più vicini, da un punto di vista evolutivo, alcuni gruppi rispetto ad altri; è stato così possibile differenziare due grandi raggruppamenti, quello degli archeobatteri e quello degli eubatteri, considerati dalla maggior parte degli autori phyla indipendenti nel regno delle monere. Tra gli eubatteri, si suole distinguere tra i Gram-positivi, che si colorano di blu-viola con la colorazione di Gram, dai Gram-negativi; tra le due classi, si possono individuare generi batterici caratterizzati da una determinata forma. In base a tale criterio, tra i cocchi Gram-positivi vi sono i batteri del genere Staphylococcus, Streptococcus ed Enterococcus; tra i cocchi Gram-negativi, il genere Neisseria; tra i bacilli Gram-positivi, sono compresi i generi Bacillus, Lactobacillus, Clostridium, Streptomyces; ai bacilli Gram-negativi sono ascritti numerosi generi, quali Escherichia, Salmonella, Haemophilus, Vibrio, Helicobacter, Chlamydia, Rickettsia, le spirochete, Legionella, Mycoplasma.

Genetica e riproduzione

Il materiale genetico della cellula batterica è costituito da un doppio filamento di DNA circolare. In molti batteri sono, inoltre, presenti molecole di DNA accessorie e più piccole, dette plasmidi, che generalmente portano geni non essenziali per la riproduzione del batterio. Molti di questi plasmidi possono essere trasferiti da un batterio a un altro mediante un sistema di scambio del materiale genetico, detto coniugazione. Altri meccanismi che consentono di scambiare porzioni di materiale genetico sono la trasduzione, in cui il DNA viene trasferito dai virus batterici o batteriofagi, e la trasformazione, in cui il DNA viene inglobato nella cellula batterica direttamente dall'ambiente esterno.

Le cellule batteriche si moltiplicano per scissione binaria: il materiale genetico si duplica e si distribuisce ai due poli della cellula batterica, la quale si allunga e alla fine si divide in due cellule lie identiche alla cellula madre. Alcuni batteri si riproducono ogni 20-40 minuti. In condizioni favorevoli, con una divisione ogni 30 minuti, da una sola cellula dopo 15 ore si possono ottenere circa un miliardo di nuove cellule, che formano una colonia spesso visibile a occhio nudo. In condizioni avverse alcuni batteri vanno incontro a un processo di divisione modificato, al termine del quale vengono prodotte forme quiescenti, dette spore, in grado di sopportare condizioni estreme di temperatura e umidità.

Ecologia

I batteri instaurano vari tipi di relazioni con gli altri organismi. I saprofiti vivono su organismi animali e vegetali morti, contribuendo alla loro decomposizione negli elementi costitutivi, che possono essere, così, riutilizzati dagli altri organismi presenti nell'ecosistema. Altri batteri vivono, invece, all'interno di organismi viventi, con i quali possono instaurare una relazione di mutualismo, di commensalismo o di parassitismo. Un esempio di relazione del primo tipo è fornito dai batteri che vivono nel canale alimentare degli animali superiori: essi contribuiscono alla digestione delle sostanze nutritive e producono vitamine che l'animale ospite non è in grado di sintetizzare; in cambio, i batteri utilizzano alcune sostanze presenti nell'apparato digerente dell'ospite. Questi batteri costituiscono la cosiddetta flora intestinale. I batteri commensali sfruttano, invece, le sostanze nutritive dal loro ospite, senza procurare a questo né vantaggi, né svantaggi (vedi Simbiosi). Infine, i parassiti causano danni più o meno gravi agli organismi in cui vivono, senza recare loro alcun vantaggio.

I batteri sono responsabili del deterioramento di cibi come la carne, il vino, la verdura, il latte e i latticini. L'azione di questi microrganismi produce un'alterazione delle caratteristiche chimiche dell'alimento, il quale in alcuni casi presenta semplicemente una variazione di aspetto o di gusto, mentre in altri casi può causare gravi forme di avvelenamento alimentare (vedi Botulismo).

Alcuni batteri svolgono ruoli importanti in numerosi processi industriali, come nella fermentazione necessaria alla produzione di formaggi e yogurt. I batteri sono, inoltre, utilizzati per la concia delle pelli, l'insilamento del foraggio, la produzione di tabacco, fibre tessili, farmaci, enzimi e detergenti.

I batteri si trovano in quasi tutti gli ambienti, dove contribuiscono a diversi processi biologici. Alcuni batteri possono, ad esempio, produrre luce (vedi Bioluminescenza) o liberare sostanze gassose. Questi microrganismi hanno grandissima importanza nella formazione e nella composizione del suolo, in quanto, con la loro attività di decomposizione del materiale organico, immettono nel terreno grandi quantità di sostanze nutritive che vengono utilizzate dalle piante. I batteri azotofissatori come Rhizobium radicicola infettano le radici delle leguminose, rifornendo le piante e il terreno di sostanze azotate (vedi Fissazione dell'azoto).

La fotosintesi, su cui è basata la vita delle piante, si è quasi certamente evoluta da batteri in grado di compiere questo processo; una prova a sostegno di quest'ipotesi è costituita dalla scoperta dell'Heliobacterium chlorum, un batterio dotato di un apparato fotosintetico semplificato.

Batteri patogeni

Sono note circa 200 specie di batteri patogeni, responsabili di numerose malattie dell'uomo. Il grado di patogenicità può variare a seconda della virulenza della specie batterica e delle condizioni generali dell'organismo ospite. Fra le malattie batteriche più gravi vi sono colera, tetano, gangrena gassosa, lebbra, peste, dissenteria, tubercolosi, sifilide, febbre tifoide, difterite, brucellosi e polmonite. Prima della scoperta dei virus, i batteri erano considerati gli agenti causali di tutte le malattie infettive.