batteri

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Microrganismi fondamentali per l'equilibrio della biosfera

I batteri sono presenti ovunque sulla Terra: nell'aria, nel suolo, nelle acque, nel ghiaccio, nella polvere, su tutti gli oggetti, all'esterno e all'interno degli organismi. L'ampia distribuzione è dovuta a diversi fattori: le piccole dimensioni, l'alta velocità di riproduzione, la resistenza delle cellule batteriche agli ambienti sfavorevoli, l'elevata capacità di adattamento, le diverse forme di nutrizione. La fermentazione, la decomposizione di sostanze organiche, la produzione di sostanze utili all'uomo come gli antibiotici sono tra i tanti processi compiuti dai batteri che li rendono indispensabili per l'equilibrio dell'intera biosfera. Alcuni batteri producono malattie nelle piante, negli animali e nell'uomo.

Caratteristiche generali

Le forme dei batteri. I batteri appartengono al grande gruppo degli organismi unicellulari procarioti, così detti perché formati da una sola cellula detta cellula procariota, più semplice e primitiva di quella eucariota che caratterizza gli organismi più evoluti, come i funghi, le piante, gli animali. La cellula procariota non ha un vero e proprio nucleo e il DNA si trova libero nel citoplasma; inoltre mancano cloroplasti e mitocondri, mentre la membrana cellulare è circondata da una struttura rigida detta parete cellulare. Quest'ultima è formata da una sostanza, costituita da zuccheri complessi e legati ad altre molecole, che si chiama peptidoglicano e serve a proteggere e a dare forma alla cellula.

I batteri, infatti, vengono classificati anche in base alla loro forma: i cocchi sono sferici, come l'acetobatterio, che trasforma il vino in aceto; gli spirilli sono a spirale, come la specie Treponema denticola, che produce la placca dentaria nell'uomo; i bacilli sono cilindrici: ne fa parte la specie Escherichia coli, presente nell'intestino degli animali a sangue caldo e molto utilizzata nella ricerca scientifica; a virgola troviamo i vibrioni, tra cui l'agente del colera.

I cocchi hanno la tendenza a unirsi in gruppi. Si possono così avere i diplococchi, quando i batteri si riuniscono due a due, gli streptococchi, se i batteri sono uniti a formare una lunga collana, gli stafilococchi, quando formano un grappolo. Attualmente si conoscono circa 1.600 specie di batteri.

I colori dei batteri. Un altro tipo di classificazione dei batteri consiste nel dividerli in due gruppi: i gram-positivi e i gram-negativi, in base alla loro risposta alla colorazione di Gram, dal nome del medico che inventò un colorante molto usato in batteriologia. I gram-positivi o gram+ diventano viola, mentre i gram-negativi o gram− diventano rossi. Perché alcuni batteri si colorano di viola e altri di rosso? La differenza è dovuta alla diversa struttura della parete cellulare. Nei batteri gram+ la parete cellulare è formata da uno spesso strato di peptidoglicano, che assorbe il colore; in quelli gram−, invece, la parete risulta più sottile e più permeabile ai coloranti che entrano nel citoplasma, il quale assume colorazione rossa.

Metabolismo e riproduzione

Come tutte le cellule, anche quella batterica ha un suo metabolismo: deve cioè lavorare per trasformare le sostanze chimiche e produrre l'energia necessaria alla propria sopravvivenza, e anche per potersi moltiplicare, cioè dividersi in due cellule figlie. A seconda della sostanza che utilizzano per sopravvivere, i batteri vengono distinti in due categorie: quelli in grado di vivere a spese di sostanze inorganiche e quelli che invece utilizzano le sostanze organiche o gli organismi viventi, come nel caso dei batteri saprofiti e dei batteri parassiti.

Se per il loro metabolismo i batteri hanno bisogno dell'ossigeno si chiamano aerobi, mentre vengono detti anaerobi quei batteri che crescono solo in assenza di ossigeno, che per loro è un vero veleno. Ecco perché per disinfettare ferite sporche di terra si usa l'acqua ossigenata la quale, liberando ossigeno, distrugge gli eventuali batteri del tetano, che sono anaerobi.

I batteri si riproducono attraverso un meccanismo chiamato scissione, per cui una cellula batterica si divide in due cellule figlie, identiche alla cellula madre.

La coltivazione dei batteri

I batteri possono essere prelevati dall'ambiente o anche da un individuo infetto per essere coltivati in laboratorio. Per fare ciò bisogna utilizzare i terreni di coltura che contengono le sostanze necessarie al metabolismo batterico. Come le piante hanno bisogno di acqua e terriccio per crescere, così i batteri hanno bisogno di sostanze nutritive specifiche per moltiplicarsi. Questo è molto importante per poter isolare in laboratorio quel batterio specifico che ha causato la malattia nell'organismo infettato, l'ospite, e poi trovare la cura antibiotica adeguata.

I terreni di coltura possono essere liquidi oppure solidi. Naturalmente un terreno di coltura prima di essere utilizzato deve essere sterile, cioè non contenere batteri contaminanti, e perfettamente pulito, altrimenti i batteri non possono crescere bene.

Meccanismo di azione dei batteri patogeni

Definizione. Un batterio si dice patogeno quando è capace di penetrare in un ospite e riprodursi all'interno di questo danneggiandolo con la produzione di sostanze tossiche, le tossine batteriche. Ma che cosa significa patogeno? O meglio, che cosa possiede di diverso un batterio patogeno rispetto a un altro che non lo è? Un batterio per essere patogeno deve avere due fondamentali caratteristiche: la capacità di moltiplicarsi all'interno dell'ospite (invasività) e la capacità di produrre tossine (tossigenicità).

Meccanismi di difesa dell'ospite. Nell'organismo umano, accanto a barriere meccaniche come la pelle e le mucose, per difendersi dai batteri patogeni esiste la capacità di produrre sostanze che circolano nel sangue, dette fattori solubili, e anche quella di attivare le cellule del sistema immunitario presenti nell'organismo. La pelle è il primo ostacolo che trovano i batteri a penetrare nel corpo dell'ospite. Per entrare, un batterio deve trovare una porta d'ingresso, ovvero la pelle deve essere ferita o lacerata. Le mucose che tappezzano le cavità corporee (tubo digerente, apparato respiratorio, vagina) producono un muco che ostacola l'ingresso dei batteri. In quanto ai fattori solubili, questi bloccano la moltiplicazione dei batteri, mentre le cellule del sistema immunitario sono paragonabili a guardie armate che hanno la funzione di sentinelle e controllori. Quando però il batterio patogeno è riuscito comunque a penetrare nell'ospite, l'unico sistema per bloccare l'infezione è una terapia antibiotica, che agirà o distruggendo i batteri o arrestandone lo sviluppo.

Anche le norme igieniche scrupolosamente osservate contribuiscono a fermare le infezioni batteriche. Per esempio, affinché il latte che beviamo sia privo di batteri patogeni è necessario che prima di essere messo in commercio venga sottoposto a pastorizzazione; così come per eliminare eventuali batteri presenti sulle mani occorre lavarle con il sapone o prima di utilizzare gli strumenti medici è necessario sterilizzarli.

Ritorno dall'altro mondo: le spore

Alcuni batteri, specialmente alcuni tipi di bacilli, se si trovano in condizioni ambientali sfavorevoli possono produrre le spore, dette anche cellule durature. Si tratta di cellule batteriche di forma rotonda, capaci di vivere per molto tempo senza bisogno di sostanze nutritive. Basta pensare che il metabolismo di una spora è quasi assente; la spora non ha bisogno di ossigeno ed è capace di resistere ai raggi solari e al calore elevato come quello di una prolungata bollitura. In questa condizione di 'sonno profondo' la spora può sopravvivere anche per decine di anni. Se le condizioni dell'ambiente tornano favorevoli, essa si può trasformare in un batterio vero e proprio, riprendendo la sua attività vitale.

Che cosa sono le tossine batteriche?

Le tossine batteriche possono essere paragonate a sostanze velenose. Infatti possono causare una malattia infettiva anche da sole, senza il vettore batterico, quando penetrano nell'ospite. Per esempio, la tossina botulinica, prodotta da un batterio anaerobico, può essere presente da sola negli alimenti confezionati in barattolo e, se ingerita, può causare una grave malattia: il botulismo.