I batteri

Batteri (greco baktérion, "bastoncino"), grande gruppo di organismi unicellulari per la maggior parte microscopici, privi di un nucleo distinto e caratterizzati da un modo di riprodursi per divisione cellulare.

In genere le cellule batteriche sono lunghe da 1 a 10/1000 di mm e hanno sviluppato gli adattamenti più svariati per ottenere energia e sostanze nutritive. 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.

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

Anatomia di un batterio
Il corpo cellulare di tutti i batteri è avvolto da tre strati di rivestimento: la capsula esterna, la parete cellulare rigida e la membrana cellulare semipermeabile. Molti sono dotati di uno o più flagelli, strutture locomotorie lunghe e sottili, comuni anche a diversi organismi unicellulari e agli spermatozoi dei vertebrati. Dalla capsula esterna emergono estroflessioni citoplasmatiche che consentono l'ancoraggio alle superfici. Il materiale genetico è organizzato in molecole circolari di DNA e ribosomi, coinvolti nel processo di sintesi delle proteine, che fluttuano liberamente nel citoplasma.


Classificazione

Nello schema di classificazione in cinque regni, i batteri costituiscono il regno dei procarioti e si differenziano dalle cellule di tutti gli altri organismi viventi, chiamati eucarioti, per l'assenza di un nucleo delimitato da membrana. Si conoscono circa 1600 specie di batteri, classificati secondo caratteristiche diverse. In base alla forma si distinguono i cocchi (sferici), i bacilli (bastoncellari) e gli spirilli (spiraliformi). Altre classificazioni seguono criteri quali la reazione alla colorazione di Gram, la modalità di respirazione (batteri aerobi e anaerobi) e di nutrizione (batteri autotrofi ed eterotrofi) e le caratteristiche biochimiche.

Spirocheta
I batteri sono organismi unicellulari procarioti, ossia privi di membrana nucleare e di alcuni altri elementi tipici delle cellule più evolute. A seconda della forma si classificano in cocchi (sferici), bacilli (allungati), spirilli (a spirale, come la spirocheta nella foto) e vibrioni (a virgola).



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.


Batteri flagellati
Diversi tipi di batteri flagellati, tra cui la Salmonella che qui vediamo, sono responsabili di patologie sia negli animali che nell'uomo. La Salmonella si moltiplica rapidamente all'interno dell'intestino dell'ospite causando gravi infiammazioni. Particolarmente colpiti da questo tipo di batterio sono polli e galline, che possono trasmetterlo all'uomo attraverso la carne e le uova contaminate.

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 fissione 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 figlie 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 (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 (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 (Bioluminescenza) o liberare sostanze gassose.

I batteri 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 (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.

Batteri della meningite
Neisseria meningitis è il batterio responsabile della meningite. È incluso nella categoria dei batteri gram-negativi, in base a un sistema di classificazione fondato sulla capacità di ritenere o meno una particolare sostanza detta colorazione di Gram.

Streptococcus pyogenes
Disturbi come l'infezione emolitica della gola sono provocati dallo Streptococcus pyogenes, un comune batterio patogeno che si insedia nelle vie respiratorie, nel sangue e nelle lesioni del corpo umano.


Antibiotici

Diversi microrganismi, tra cui alcune specie di funghi e batteri, producono sostanze chimiche in grado di interferire con i processi vitali di determinati ceppi batterici. Queste sostanze, che comprendono la penicillina e la streptomicina, sono chiamate antibiotici e possono uccidere i batteri o impedire loro di crescere e di riprodursi. In questo secolo gli antibiotici hanno esercitato un ruolo fondamentale nel controllo delle malattie infettive.