Il discorso sulla sessualità dei Procarioti può parere di interesse specialistico, riservato a coloro che
si occupano di microbiologia. Ma così non è, poichè questo argomento
presenta almeno tre aspetti di interesse molto generale. In primo luogo le
ricerche sulla sessualità batterica hanno dato origine alla genetica
molecolare, disciplina oggi molto importante per lo sviluppo della
biologia. In secondo luogo queste ricerche hanno reso possibile lo
sviluppo della ingegneria genetica, tecnica della manipolazione del
patrimonio genetico dei viventi che permette di fornire, non solo alla
microbiologia, ma anche all'agricoltura, organismi dotati di qualità nuove
assai utili all'uomo. In terzo luogo lo studio di quanto avviene presso i
batteri ha dato la chiave interpretativa per meglio comprendere il ruolo
della sessualità presso i viventi.
La sessualità batterica si estrinseca in
tre modi diversi: per trasformazione, per coniugazione, per trasduzione.
La trasformazione avviene in
modo assai semplice: la cellula recettiva è in grado di introdurre nel
proprio interno i segmenti di DNA presenti nell'ambiente in cui si trova a
vivere. Questi segmenti, estrusi da altre cellule o residui di cellule
distrutte, possono essere inseriti nel cromosoma batterico in
corrispondenza di porzioni omologhe che vengono eliminate (fig. ).
Nella coniugazione due cellule di segno diverso (+ e -) venute
a contatto formano un canale citoplasmatico attraverso il quale la cellula
donatrice, indicata col segno +, cede all'altra, indicata col segno -, un
filamento di DNA di nuova formazione; questa lo integra nel proprio
cromosoma in corrispondenza del sito omologo che viene così sostituito (fig.).
Va precisato che la cellula donatrice è
caratterizzata dal possesso di un plasmidio F, cioè di un piccolo
cromosoma anulare (fig) che si riproduce in modo autonomo e conferisce alla
cellula la capacità di produrre alcuni sottili filamenti superficiali, le
fimbrie. Grazie alle fimbrie la cellula donatrice stabilisce il
contatto con la cellula di segno opposto con la quale si coniugherà
Bisogna aggiungere che in alcuni ceppi il
plasmidio F si inserisce nel cromosoma batterico e che una copia di esso
viene trasferito nella cellula recettrice
Nella trasduzione, infine, il
DNA del batterio viene veicolato da particelle speciali, i virus batterici
chiamati anche fagi. I fagi infettano una cellula e in condizioni
opportune vi si moltiplicano; le particelle neoformate distruggono quindi
la cellula e si liberano, portando eventualmente con sé frammenti del
genoma batterico: quando penetrano in una nuova cellula possono così
trasferire questo materiale alla cellula infettata, (fig).
La conoscenza dei processi qui descritti è
stata conseguita attraverso innumerevoli osservazioni ed esperimenti
condotti in laboratori molto attrezzati. Tra questi merita di essere
esposto quello eseguito da Lederberg & Tatum nel 1946 col quale è stato
provato in modo inconfutabile che questi microscopici organismi possono
scambiare materiale ereditario.
Tuttavia prima di procedere
nell'esposizione occorre fornire alcune notizie propedeutiche sul lavoro
del microbiologo.
I batteri
possono essere coltivati entro scatole o tubi su terreno sterile,
cioè privo di altri organismi che con la loro crescita e competizione
possono turbare lo svolgersi della ricerca. Il terreno (= pabulum)
più semplice, o minimo, sul quale si allevano molte specie
eterotrofe consta di una soluzione dei composti inorganici necessari alla
crescita delle cellule, più una sostanza organica che fornisca l'energia
necessaria. Se però si ha a che fare con ceppi i quali, a seguito di una
mutazione hanno perso la capacità di sintesi di un qualche composto,
allora al terreno minimo occorre aggiungere quel composto bell'e pronto,
altrimenti quel ceppo non si svilupperà. Va anche premesso che per
convenzione universale tra i genetisti un ceppo geneticamente incapace di
sintesi di un composto deve essere indicato con la sigla (in corsivo) di
quel composto seguito dal segno - ; se ad esempio il ceppo non sintetizza
la leucina, esso verrà designato come Leu- ;
in caso contrario verrà designato come Leu
+
L'esperimento
fu così organizzato: vennero coltivati nel medesimo recipiente, con
terreno integrato da tutte le sostanze necessarie, due ceppi del comune
colibacillo Escherichia coli. Uno di essi era capace di
sintetizzare tutte le micromolecole organiche occorrenti ma non la biotina
e la metionina (quindi H- e
Met - ); l'altro
invece era capace di sintetizzare tutte le micromolecole comprese la
biotina e la metionina (quindi H e Met ) ma incapaci
di sintesi di leucina, treonina e
vitamina B1 (quindi Leu
-, Thr e- e
B1 -).
Dopo qualche tempo di convivenza, dalla
discendenza di questi due ceppi vennero recuperate cellule capaci di
vivere su terreno minimo e quindi capaci di fabbricarsi tutte e cinque le
sostanze menzionate (quindi H+,
Met+, Leu+,
Thr+, B1+ )
(fig.).
Il risultato indicava chiaramente che
il riassortimento dei patrimoni genetici - e quindi la sessualità - aveva
permesso la comparsa di individui geneticamente dotati in modo da poter
vivere senza difficoltà in un ambiente precluso a tutte le cellule
preesistenti.
