Microbiologia - cellula batterica

Microbologia: strutture biologiche batteriche e filogenesi

L'origine delle cellule batteriche risale a circa 3,5 miliardi di anni. Le cellule eucariote hanno un'origine di circa 1.6 miliardi di anni mentre il pianeta Terra ebbe origine circa 5 miliardi di anni fa. Il pianeta Terra ha conosciuto delle condizioni di vita incompatibili con lo sviluppo degli eucarioti. I primi organismi erano classificati come organismi anaerobi, in grado quindi di sopravvivere in assenza di ossigeno. Alcuni di questi organismi anaerobi iniziarono a produrre forme gassose, avevano acquisito la capacità di resistere allo stress ossidativo.

Le prime fasi di evoluzione del pianeta Terra erano contraddistinte da una forte pressione selettiva, stretta, ottimizzando così la capacità di produrre ossigeno. L'introduzione dell'ossigeno ha permesso inoltre l'ossidazione dei metalli. Il pianeta Terra, così come lo conosciamo, è la risultante dell'esistenza dei microorganismi. Nonostante questa pressione strettamente selettiva, gli anaerobi sono riusciti a sopravvivere, mantenendo inalterate le loro caratteristiche. La flora batterica, detta anche microbiota intestinale, è tra le tante prove della sopravvivenza delle specie anaerobie. Gli individuiamo nel corpo umano a livello degli interstizi presenti a livello del lume intestinale o ancora, a livello del collettogengivale.

Spinta all’adattamento

Tendenza di un organismo a prelevare su di un altro. Le cellule eucariotiche sono originate successivamente a quelle procariotiche e sono il risultato di un processo di adattamento all’ambiente terrestre, nascono infatti da queste ultime.

Albero della vita

Dividiamo l'albero della vita in tre dominii:

• Batterico: È rappresentato dai "veri batteri" con mitocondri o cloroplasti.
• Eukaria: Sono organismi con cellule che presentano un nucleo distinto; comprendono i protisti (protozoi), piante, funghi e animali.
• Archaea: Simili ai batteri, vivono in ambienti estremi e primordiali come i solfobatteri, i metanogeni, gli alofili. Hanno delle proprietà biochimiche eccezionali: la DNA polimerasi è funzionale anche ad altissime temperature. Si tratta di una termoisomerasi utilizzata nella diagnostica mediante PCR. Sono estremofili, capaci di sopravvivere, trovando l’optimum della loro vitalità. Sono capaci di replicare in assenza di nutrienti.

Secondo la teoria evoluzionistica del noto ricercatore Charles Darwin questi tre domini sono tutti collegati, insieme alle specie che rappresentano, al L.U.C.A, ossia il più primitivo e ancestrale comune.

Prime differenze tra eucarioti e procarioti

Il mondo è decisamente microbico, gli archaea sono i più simili microorganismi tra quelli che si adattarono al pianeta Terra in era pre-ossigeno. I 2/3 degli organismi presenti nel mondo sono procarioti, il restante 1/3 sono eucarioti. I microrganismi procarioti hanno una velocità di replicazione notevole rispetto a quella delle cellule eucariote e inoltre scambiano porzioni di DNA in modo orizzontale e sono soggetti ad una continua ricombinazione, un meccanismo completamente sconosciuto da quello messo in atto dalle cellule eucariote: queste infatti lo trasmettono alla progenie.

Uno tra gli elementi cellulari prova della discendenza delle cellule eucariotiche da quelle procariotiche è la presenza di un organello cellulare di natura batterica, nonostante questo abbia un funzionamento aerobio: il mitocondrio. Il mitocondrio ha un’origine batterica e si trova all’interno delle nostre cellule, in quantità più o meno alte a seconda della specializzazione cellulare. Fu inglobato in una cellula batterica, conferendo alla cellula stessa la capacità di sopravvivere in condizioni di ossigeno nell’atmosfera terrestre. Questo organello svolge le sue funzioni più importanti lungo le sue membrane, rappresentano infatti le sue unità operative.

Comunità microbiche

I batteri sono definiti ubiquitari in quanto è possibile trovarli nel suolo, nelle acque, nell'aria, all'interno degli organismi animali (intestino, mucose) e vegetali (apparato radicale), nel latte e in molti altri alimenti, nonché in ambienti estremi. Esistono dei batteri comuni che non vivono singolarmente ma in comunità. I microorganismi che colonizzano il nostro corpo sono dei commensali e definiscono il microbiota umano.

I microrganismi si trovano in comunità miste, più o meno complesse. Le più complesse si individuano nei:

• Saprofiti: Vivono su materiale inanimato e su tutte le superfici organiche.
• Parassiti: Sono organismi superiori, danno un importante contributo all’ospite che gli accoglie, fanno parte del nostro organismo e sono utili, nobili e indispensabili.

L’uomo è considerato un olobionte, è un’unità evolutiva ed è un organismo ospite con i suoi simbionti. Possiede ambienti ecologici complessi con un sistema microbiotico annesso. Il 20% delle cellule del sangue sono di origine microbica. Le interazioni simbiotiche uomo-microbiota sono estremamente specializzate e rappresentate da funzioni reciprocamente essenziali. L’ospite e i suoi simbionti sono visti come un’unica unità evolutiva = l’olobionte. È costituito da:

• 10 alla 13^esima cellule
• 10 alla 14^esima microrganismi

I microrganismi presenti a livello intestinale svolgono alterazioni funzionali come la motilità, determinata dalla peristalsi intestinale, funzioni sensoriali e funzioni difensive. I parassiti o metaboliti microbici interagiscono con l’organismo ad esempio regolando i ritmi circadiani (sonno-veglia). Il microbiota concorre alla funzionalità dei ritmi. Alcuni microrganismi inoltre sono in grado di controllare il sistema epigenetico. L’epigenetica è la genetica funzionale.

Divisione dei microorganismi in gruppi tassonomici

• Eucarioti: Sono simili alle nostre specie cellulari, le possiamo trovare in axenica (una popolazione di