Batteri e archei

In condizioni di laboratorio favorevoli, una cellula di E. coli può diventare due in circa 20 minuti.

Tre forme comuni

I batteri vengono spesso descritti in base alla forma. Quelli rotondi sono i cocchi (al singolare, cocco). Quelli a bastoncino sono i bacilli. Quelli ricurvi hanno diversi nomi: una forma a virgola è un vibrione, una spirale rigida uno spirillo e una spirale flessibile a cavatappi una spirocheta. La forma da sola non identifica la specie, ma è una delle prime caratteristiche annotate da un microbiologo al microscopio.

Che cosa c'è dentro un batterio

Una cellula batterica non ha nucleo. Il DNA si trova in una regione chiamata nucleoide; la maggior parte dei batteri ha un solo cromosoma circolare, anche se esistono eccezioni con cromosomi lineari. Il citoplasma è ricco di ribosomi che costruiscono proteine. Intorno si trova una membrana plasmatica e, all'esterno, nella maggior parte dei batteri una parete cellulare contenente peptidoglicano, una rete di zuccheri e brevi catene proteiche. Alcuni batteri possiedono anche una capsula vischiosa esterna alla parete, flagelli simili a fruste per nuotare e corti pili simili a peli per aderire alle superfici.

Scissione binaria

La maggior parte dei batteri si riproduce per scissione binaria, una semplice divisione in due. Prima la cellula cresce e aumenta la quantità di tutto ciò che contiene. La copia del cromosoma inizia in un punto, l'origine di replicazione, e procede in entrambe le direzioni lungo il cerchio fino al completamento delle due copie. Una proteina chiamata FtsZ si raccoglie poi in un anello, l'anello Z, intorno al centro della cellula. Si aggiungono altre proteine, una nuova parete e una nuova membrana crescono verso l'interno formando un setto divisorio e la cellula si separa in due cellule figlie, ciascuna con una copia completa del genoma. La riproduzione dei procarioti è sempre asessuata, anche se i batteri si scambiano geni per altre vie.

La scissione binaria non è l'unico modo. Alcuni cianobatteri accumulano molti nucleoidi lungo un filamento e poi si dividono in molte nuove cellule contemporaneamente: è la frammentazione. Altri batteri sviluppano a un'estremità un sottile prolungamento la cui punta si gonfia formando una cellula più piccola, una gemma. Il batterio gigante Epulopiscium sviluppa più cellule figlie dentro la cellula madre, che poi si apre e le libera.

L'importanza dei batteri va ben oltre il laboratorio. I cianobatteri svolgono la stessa fotosintesi con rilascio di ossigeno di piante e alghe. I rizobi nei noduli radicali di piselli e fagioli trasformano l'azoto gassoso dell'aria in ammoniaca, che la pianta può usare per costruire proteine. Innumerevoli altri batteri decompongono materiale morto nel terreno e nell'acqua. Alcuni causano malattie: nelle prossime unità vedrai quindi quanto velocemente crescono e come gli scienziati hanno imparato a riconoscerli.

Archei

Al microscopio gli archei assomigliano ai batteri: singole cellule senza nucleo. Hanno però una storia evolutiva distinta e differiscono per geni, chimica, pareti e membrane cellulari. Le loro pareti non contengono peptidoglicano; alcuni archei metanogeni possiedono invece una sostanza simile chiamata pseudopeptidoglicano. Gli archei vivono in quasi tutti gli habitat, compresi luoghi molto caldi, molto freddi, molto acidi o molto basici. Gli anelli colorati della Morning Glory Pool, una sorgente termale nel Parco nazionale di Yellowstone, derivano da comunità microbiche diverse che vivono a temperature dell'acqua differenti.