La distribuzione degli organismi procarioti in raggruppamenti tra loro gerarchicamente subordinati è ancora del tutto provvisoria. Infatti, delle sei categorie tradizionali adottate dai botanici e dagli zoologi (phylum, classe, ordine, famiglia, genere e specie) di solito vengono adottate soltanto le ultime due.
Questo limite dipende da vari motivi: la morfologia di queste minutissime cellule offre pochi caratteri distintivi; le attitudini metaboliche spesso variano da un ceppo all'altro di una medesima specie; la genetica molecolare, che fornisce a chi classifica i batteri le indicazioni più meritevoli di fiducia, non è stata ancora indagata in un numero
sufficientedi specie. Di conseguenza, nei paragrafi che seguono verranno considerate solo sette classi, del tutto provvisorie, distribuite nei due sottoregni (Tab.).
Sottoregno degli
Archaea (Archeobatteri )
Questo sottoregno - identificato in epoca recente - riunisce un centinaio di specie che presentano caratteristiche strutturali e fisiologiche molto insolite. La loro parete è priva di peptidoglicani e la costituzione dei loro ribosomi è più simile a
quella degli eucarioti che a quella degli altri procarioti.
La classe dei
Metanogeni comprende organismi anaerobi che
traggono energia dalla reazione; ne è un esempio il
Metanococcus (fig)
CO 2
+ 4 H2 --> CH4 + 2H 2
O.
Vivono soprattutto nei fanghi sommersi asfittici ove svolgono la loro azione riducente liberando bolle di gas metano o 'gas di palude'. Sono costituenti essenziali della flora presente nel rumine (o nel colon) dei mammiferi. Abbondano nella sezione dei depuratori fognari in cui ha luogo la cosiddetta 'fermentazione anaerobia': questa fermentazione
distrugge molto materiale organico, tra cui eventuali sostanze tossiche per l'uomo, e anche molti batteri patogeni, già contenuti nelle feci.
La classe dei Termoacidofili comprende batteri il cui sviluppo è ottimo a temperature comprese tra 70° e 105°C, a seconda della specie, e a un pH acido inferiore a 5, di solito compreso tra 2 e 3; da questa attitudine deriva il loro nome. Il loro DNA resiste alla denaturazione causata dalla temperatura elevata grazie alla protezione di speciali proteine; anche i lipidi del loro
plasmalemma presentano caratteristiche molto
speciali per non fondere alle alte temperature. Questi batteri sono forse i soli organismi terrestri adatti a colonizzare le zone più fredde e meno acide del pianeta Venere nella cui greve atmosfera viaggiano nubi di acido solforico e ove all'equatore si superano i 450°C.
Non meno straordinari sono gli Alobatteri, attribuiti a questa stessa classe, i quali vivono in ambienti saturi di cloruro sodico e ricavano energia dalla luce solare grazie alla rodopsina, la medesima proteina coniugata con retinene contenuta nelle cellule retiniche degli animali.
Sottoregno dei Batteri (Eubatteri)
Questo sottoregno è ricco di alcune decine di migliaia di specie, tutte caratterizzate dall'avere una parete contenente peptidoglicani, da ribosomi di composizione molecolare e forma diverse da quelle di tutti gli altri viventi; essi manifestano inoltre una straordinaria versatilità nelle attitudini metaboliche. Comprendono cinque classi. Verranno
illustrate per prime le due classi caratterizzate da una spessa parete di peptidoglicani e dall'adattamento prevalente all'ambiente terricolo. Le ultime tre hanno invece un doppio involucro; quello interno consta di una sottile parete di peptidoglicani, quello esterno consta di uno strato formato da lipoproteine.
I Firmibatteri comprendono un primo gruppo di microorganismi strettamente anaerobi dotati di metabolismo fermentativo che vivono nel suolo e possono resistere all'essiccamento mediante la formazione di un involucro impermeabile. Tra questi i Clostridi che, presenti ovunque nel suolo, possono svilupparsi in alimenti conservati al riparo dell'ossigeno, o in scatola o sott'olio o entro i tessuti necrotizzati di ferite; questi
organismi, ospiti accidentali dell'organismo umano, sono pericolosissimi per le tossine che producono. La tossina del Clostridium botulinus può avvelenare cibi iscatolati sterilizzati male, ne bastano milionesimi di grammo per uccidere rapidissimamente un uomo; la tossina prodotta dal Clostridium tetani blocca le terminazioni neuromuscolari dei Vertebrati causando il tetano che uccide in modo più lento e doloroso.
Alcune altre specie di batteri fermentatori dei generi Lactobacillus e Streptococcus trovano largo impiego nell'industria alimentare, soprattutto per la preparazione dello yogurt.
Il secondo gruppo di Firmibatteri comprende specie aerobie a forma di bacillo le quali sono in grado di digerire molte sostanze diverse compresa la cellulosa.
Il terzo gruppo comprende i micrococchi di forma globulare, anch'essi aerobi: alcune specie vivono sui tegumenti di animali diversi, poche le forme patogene, tra cui lo Staphylococcus aureus.
La classe dei Tallobatteri comprende forme molto evolute, gli Attinomiceti, le cui cellule formano filamenti ramificati che costituiscono una sorta di feltro o di "micelio" simile a quello prodotto dai Funghi
(fig). Vivono più spesso nel suolo umido, ma se ne trovano anche nell'acqua, e sono rigorosamente aerobi. Come molti microorganismi del suolo producono spore e conidi che provvedono alla dispersione della
specie e secernono sostanze con attività antibiotica che tengono lontane possibili specie concorrenti.
Alcuni Tallobatteri, tra i meno evoluti strutturalmente, sono patogeni per l'uomo: il Mycobacterium tuberculosis provoca la tubercolosi, malattia molto diffusa e pericolosa fino a qualche decennio fa; il Mycobacterium hanseni provoca la lebbra, terribile malattia invalidante ormai quasi scomparsa dai paesi economicamente progrediti (2).
La classe degli Scotobatteri comprende innumerevoli specie che prediligono l'ambiente acquatico o che vivono all'interno di altri organismi, sia come simbionti 'mutualistici', sia come parassiti.
Tra gli
Enterobatteri, ad esempio, figura la Escherichia coli ospite di solito innocuo del colon dell'uomo e molti altri mammiferi, mentre le Salmonellae possono provocare varie malattie quali il tifo addominale e il paratifo.
Yersinia pestis è l'agente patogeno della peste, malattia tipica dei roditori (e dei ratti in particolare) che nel passato ha provocato terribili epidemie nelle popolazioni umane; questo batterio passa col sangue dal roditore alle sue pulci (tra queste la Xenopsylla cheopis) le quali, lo possono inoculare ad altri animali, uomo compreso. Le Rickettsiae sono parassiti endocellulari di minime dimensioni trasmessi all'uomo da artropodi ematofagi: la Rickettsia prowazekii provoca all'uomo il tifo petecchiale o dermotifo, è trasmessa dal pidocchio Pediculus hominis.
Gli
spirilli sono batteri di forma elicoidale muniti di un flagello o di un ciuffo di flagelli a ciascun polo della cellula, ma Bdellovibrio ne è munito ad una sola estremità. Gli spirilli sono tipicamente acquatici, Bdellovibrio è un predatore di batteri.
I
vibrioni sono caratterizzati dall'avere un flagello coperto da una guaina di
plasmalemma. Vibrio cholerae produce una tossina terribilmente nociva all'uomo: è l'agente patogeno del colera, l'ultima delle malattie epidemiche causate da batteri che rimane pericolosa. Altri vibrioni che vivono in mare sono luminescenti grazie a una speciale reazione chimica che produce 'luce fredda'. Identica reazione è catalizzata da Photobacterium
phosphoreum che vive libero o simbionte con molti diversi organismi marini.
Le Spirochete hanno forma elicoidale e recano, nell'intercapedine tra la parete esterna e quella interna vari microtubuli, metà innestati ad un polo e rivolti all'indietro metà innestati al polo opposto e rivolti verso l'avanti.
Gli
Azotobatteri comprendono varie specie rigorosamente anaerobie che sono in grado di introdurre l'azoto molecolare (N2 ), gas molto poco reattivo, nelle molecole organiche: questi batteri sono molto importanti per l'economia della vita sulla Terra. Eguali proprietà hanno le Rizobiacee che vivono in simbiosi mutualistica sulle radici delle leguminose, entro noduli che li proteggono dal contatto con l'ossigeno.
I
Mixobatteri hanno cellule capaci di strisciare ma prive di flagelli, sono sempre colorati da carotenoidi e vivono su superfici solide - anche fuori dall'acqua purchè esse siano coperte da un velo di umidità - si nutrono di batteri. In fasi particolari del loro ciclo biologico i mixobatteri si aggregano formando minuti 'corpi fruttiferi' consistenti in uno stelo di muco rappreso che sostiene alcuni corpiccioli contenenti le mixospore.
La classe degli
Anossifotobatteri comprende, come suggerisce il nome, batteri fotosintetici le cui fotosintesi non libera ossigeno in quanto il datore di protoni ed elettroni può essere H, H2S , altri composti inorganici, ma mai H 2O. Questi organismi, aventi caratteristiche arcaiche,vengono classificati in base al colore verde o rosso dei pigmenti della fotosintesi e in base al substrato che fornisce protoni ed elettroni: si elencano quindi rodobatteri, clorobatteri, solfo-rodobatteri.
La classe degli Ossifotobatteri, l'ultima di cui parleremo, comprende procarioti dotati di fotosintesi che termina con la liberazione di O2 poichè donatrice di elettroni e protoni è sempre l'acqua. La reazione fotochimica catalizzata da questi organismi, di solito chiamati 'alghe', col passare dei miliardi di anni ha finito col generare la coltre di ossigeno che, insieme all'azoto costituisce l'attuale atmosfera sotto la quale e grazie alla quale vivono tutti gli organismi aerobi (v. scheda).
Questa classe comprende organismi formati da cellule isolate ovvero riunite in filamenti o in masserelle chiamate cenobi. Le specie sono sempre prive di flagelli, ma si muovono strisciando. Nei filamenti è frequente la presenza di una cellula (eterocisti) specializzata nell'organicazione dell'N ;
speciali involucri la proteggono dall'O 2 prodotto dalle cellule sorelle poichè questo elemento inibisce i fermenti che provvedono a organicare l'azoto. Possono esservi altre cellule specializzate nel resistere a condizioni avverse e destinate alla dispersione.
In base alla natura dei pigmenti della fotosintesi gli Ossifotobatteri vengono divisi nelle sottoclassi dei Clorossibatteri e dei (questi ultimi noti anche come Alghe azzurre).
I
Cianobatteri contengono la sola clorofilla a insieme a pigmenti chiamati ficobiline. Se ne conosce un migliaio di specie che vivono nei più vari ambienti:
acque marine, acque dolci, pareti rocciose inumidite da un velo d'acqua, caverne entro cui penetra un barlume di luce, strati superiori del suolo, tronchi d'albero, sorgenti termali. I cianobatteri prosperano anche in ambienti inquinati ove talvolta pullulano in numero sterminato.
Esistono molti buoni argomenti che inducono a credere che i cloroplasti, strutture cellulari che presiedono alla fotosintesi siano derivati da cianobatteri istallatisi entro le cellule di Funghi o di Protisti e divenuti quindi endosimbionti obbligati.
Dei Clorossibatteri si conoscono pochissime specie molto interessanti poiché sembrano essere i più vicini parenti dei cloroplasti di talune alghe eucarioti e di tutte le piante superiori; come questi contengono le clorofille a e b e pigmenti carotenoidi.
L'esistenza dei microorganismi è stata scoperta negli ultimi anni del
Seicento dal grande microscopista fiammingo Leeuwenhoek, ma la conoscenza intorno alla biologia dei batteri è dovuta soprattutto a studiosi della seconda metà dell'Ottocento, massimi tra i quali Louis Pasteur (1822-1895) e Robert Koch (1843-1910). Centocinquant'anni di studio di questi microorganismi hanno rivelato una straordinaria quantità di fatti biologici ignorati in precedenza la cui conoscenza ha
consentito enormi progressi intorno alle cause e alla cura delle malattie infettive, intorno alla biochimica, intorno al flusso dei materiali nella biosfera, intorno alla genetica molecolare.
