Microrganismo

Spore di Bacillus subtilis

Unmicrorganismoè unorganismo viventeavente dimensioni tali da non poter essere visto a occhio nudo (minori di 0,1 mm), essenzialmente esseri unicellulari appartenenti airegnidiprotisti,monereefunghi.Iviruse iviroidi,pur contenendoDNAoRNA,non sono considerabili microrganismi, in quanto non sono organizzati in cellule, non sono dotati di vita autonoma e non possono replicarsi da soli.

L'esistenza dei microrganismi venne dunque scientificamente accertata solo con l'avvento delmicroscopioanche se il sospetto dell'esistenza di una qualche forma di vita invisibile era supportato dalla infinita varietà di malattie e infezioni che questi comportano in tutti gli esseri viventi (dal batterio all'uomo).

Dalla nascita dellamicrobiologia(la scienza che si occupa dei microrganismi) a oggi si sono sviluppate numerose raffinate tecniche di caratterizzazione per investigare la natura dei microrganismi presenti in un determinato substrato.

Microbo

Con il terminemicrobosi intende un essere vivente, vegetale o animale, di dimensioni microscopiche.Altri intendono un batterio, ma solitamente nell'accezione di batterio patogeno.

La parola microbo è deprecata in quanto ambigua, similmente a quella di "germe".

Classi di microrganismi e descrizione biologica

I microrganismi possono essere ritrovati quasi dovunque nellatassonomia.In essi, le funzioni vitali sono svolte da una solacellula,oppure in più cellule (ma comunque non in tessuti). Le monere (batteri e alghe azzurre) e le Archea sono tutte microscopiche (mediamente da0,2μma 300 µm), mentre solo alcunieucariotisono microscopici (protozoie funghi). Ci sono anche organismi che sono microscopici in un periodo della vita e macroscopici in altri; ad esempio, il fungoBoletus edulis,il porcino, che passa da una forma di vita unicellulare microscopica (laspora,pochi micrometri) a una forma di vita pluricellulare macroscopica (il corpo commestibile,carpoforo,di 30 cm). Gli organismi unicellulari sono solitamenteaploidi,tranne durante la duplicazione (nei batteri, laschizogoniao scissione binaria; nei funghi ci può essereriproduzione sessuataoasessuata).

Corpo fruttifero di un fungo

In altre forme di vita, una cellula può esserepoliploide(più di due copie delgenoma) o avere più di un nucleo (cellulacenocita), come nel caso delleifedei funghi inferiori (Mastigomiceti, Zigomiceti inferiori,…), gli aggregati di cellule che formano i filamenti tipici dei funghi. Ci sono poi esseri viventi che sono microscopici e pluricellulari per tutta la durata della loro vita (alcuni funghi).

I virus, pur essendo microscopici, mancano delle caratteristiche di base degliesseri viventie quindi non sono microrganismi, perché sono acellulari, cioè non posseggono i requisiti minimi di una cellula, e non possono replicare da soli, dovendo utilizzare forzatamente a questo scopo le cellule degli organismi viventi. I virus sono estremamente piccoli (da 20nma 400 nm) e sono composti da soloacido nucleicorivestito da uninvolucro protettivo.Sono annoverati anche i viroidi (RNAdi 22chilobasi“nudo” ) e iprioni(proteina “pirata”, in grado di provocare patologie, es. il prione dell'encefalopatia spongiforme bovina).

Habitat ed ecologia

I microrganismi si trovano in quasi tutti gli ambienti naturali. Microrganismi particolari, dettiestremofili,possono trovarsi in numerosi ambienti ostili e si dividono in:

1. Acidofili:vivono in ambienti conpHminore o uguale a 3 (Acetobacter acetisopravvive addirittura a pH=0);
2. Alcalofili:vivono in ambienti con pH superiori o pari a 9 (es.Bacillus alcalophilus);
3. Barofili:vivono apressionialtissime, da 70atma più di 1 000 atm;
4. Endoliti:vivono nelle rocce, nei piccolissimi interstizi tra unarocciae l'altra.

   

   Foto di un microrganismo eucariote: ilparamecio

5. Alofili:vivono in ambienti conpressione osmoticasuperiore a quella di una soluzione dicloruro di sodioal 20% in acqua (es.Salinibacter ruber);
6. Termofilieipertermofili:vivono in temperature maggiori di 60°C,preferendo gli 80 °C e sopportando anche temperature maggiori di 120 °C (alcuni anche 150 °C), un esempio èPyrococcus furiosus;
7. Litoautotrofi:vivono sulle rocce e si nutronoossidandoi minerali e usando come fonte dicarboniol'anidride carbonica (es.Nitrosomonas europaea);
8. Metallo-tolleranti:in grado di tollerare alte concentrazioni di metalli comerameezinco,ma anchearsenicoecadmio;
9. Oligotrofi:sono capaci di vivere in ambienti con pochissimo cibo;
10. Poliestremofili:possiedono più di una caratteristica (es. termofili e alofili);
11. CriofilioPsicrofili:in grado di vivere da 15 °C a 0 °C;
12. Radioresistenti:possono tollerare le radiazioni ionizzanti (raggi Xeraggi gamma), iraggi ultraviolettie le radiazioni nucleari come ilDeinococcus radiodurans;
13. Xerofili:vivono in ambienti con una ridottissima quantità d'acqua, addirittura neldeserto d'Atacama(precipitazioni: 3 mm annui).

Alcuni estremofili erano noti già daglianni cinquanta,la ricerca si è intensificata quando sono stati scoperte tracce di vitamicrobioticain ambienti considerati, una volta,sterili.Un altro incentivo che ha allettato il mondo della ricerca è costituito dalle possibili applicazioni industriali. Interessano soprattutto i catalizzatori biologici, oenzimi,che aiutano gli estremofili a replicarsi in condizioni difficili.

Gli studi sugli estremofili hanno aiutato gli esperti a ricostruire i passi evolutivi degli organismi. Al modello tradizionale che prevede l'introduzione deiprocarioti(cellule prive dinucleo) e successivamente la diffusione deglieucarioti(cellule più complesse) alcuni ricercatori hanno aggiunto un terzo raggruppamento chiamatoarcheache dovrebbe avere un antenato in comune con le altre due linee evolutive.

Le applicazioni che potrebbero trarre grandi benefici spaziano dal settorealimentareall'abbigliamento,dallamedicinaallafarmacologia,visto che gli enzimi degli estremofili consentono un notevole risparmio di costi e un aumento della efficienza dei processi.

Importanza nelle attività umane

I microrganismi sono usati con gran successo nell'industria fermentiera, casearia, panificatrice, in quella dei carburanti, in salumifici, nelle biotecnologie, nello studio della biochimica, della genetica e anche nella guerra (armi biologiche).

Nell'industria fermentiera, i microrganismi (soprattutto funghi delle famiglieSaccharomicetaceaeeCryptococcaceae) sono usati per preparare le bevande alcoliche, inoculandoli in substrati come malto d'orzo (per la produzione dellabirra), succo d'uva (produzione divino), malto di riso (produzione delsakè), patate,cereali(produzione di superalcolici come lavodkaed ilwhisky),canna da zucchero(produzione delrum), miele (produzione dell'idromele), succo e polpa di mele (produzione del sidro); sono inoltre usati per produrre l'aceto,insediandoli in vino, sidro o idromele. Inoltre, insediando diversi tipi di microrganismi (lievitiedacetobatteri) nel mosto d'uva, opportunamente trattato, si può ottenere l'aceto balsamico.

Formaggio ottenuto inoculando muffe appropriate (Stilton)

Nell'industria casearia si usano microrganismi (soprattuttolactobacilli,bifidobatteri,Streptococchi,emuffe) per condurre lafermentazione lattica(lattosio in acido lattico), per produrre loyogurt;ma anche per fare maturare i formaggi stagionati come ilParmigiano Reggianoe ilGorgonzola.

Nei panifici si sfrutta la capacità del fungoSaccharomyces cerevisiaedi produrre una gran quantità d'anidride carbonica gassosa che, rimanendo intrappolata nella massa dell'impasto, ed espandendosi, gonfia l'impasto come se fosse un palloncino. Questo processo è chiamato lievitazione naturale e richiede molto tempo (4 – 5 ore per 1 kg di farina). Questo processo non ha alcunché a che fare con la lievitazione istantanea in forno, ottenuta miscelando all'impasto, come ultimi ingredientibicarbonato di sodioetartrato di sodio.

L'industria dei carburanti usa lieviti più o meno "selvaggi" (non selezionati) per fermentare supporti come melasso dibarbabietola da zuccheroo di canna da zucchero, per ottenere un liquido con alto titolo alcolico, da destinarsi alla distillazione per produrrealcol etilicopuro (al 95%) per alimentare ilmotore a combustione interna,i bruciatori da laboratorio e le caldaie. I salumifici sfruttano numerosi microrganismi per stagionare ilprosciutto crudoe condurre le fermentazioni che danno il sapore caratteristico asalame,mortadella,würstel,salsicciae tutti gli altri salumi insaccati.

Escherichia colialmicroscopio(10.000X)

Lebiotecnologie,labiochimicae lageneticausano microrganismi come supporto di studio e/o esperimento per formulare e verificare conoscenze e ottenere metodi per produrre sostanze altrimenti difficilmente ritraibili oppure per indurre nuove caratteristiche in alcuni esseri viventi che non avrebbero mai potuto acquisire. Alcuni esempi sono:

1. L'insulina(ormone che abbassa la glicemia, usato nella terapia deldiabete), una volta estratta da maiali e bovini, che però provocava problemi in alcune persone. Inserendo il gene che codifica l'insulina umana (con un intervento d'ingegneria genetica) nel lievitoSaccharomyces cerevisiae,quest'ultimo sintetizza un ormone esattamente identico a quello prodotto dalpancreasumano delle persone non diabetiche.
2. Lasomatotropina umana(ormone della crescita), ormone indispensabile per curare il nanismo; una volta estratto da cadaveri, con difficoltà e gran dispendio di risorse, ora sintetizzato da microrganismi.

   

   Il botulino, un batterio che produce una tossina mortale

3. Le piante resistenti aglierbicidi;è il caso dellasoiaresistente al glifosate (erbicida totale). Così si può distribuire un solo erbicida per combattere qualunque infestante ed essere sicuri di non giocarsi la soia. Questo è stato possibile infettando la pianta con un batterio modificato (Agrobacterium tumefaciens).
4. Le piante resistenti ai parassiti. Con lo stesso metodo di cui sopra è possibile inserire geni che codificano per la produzione di sostanze che avvelenino i parassiti della pianta, ma non l'uomo. Es. ilmaisresistente allapiralide.

L'industria bellica sfrutta i microrganismi patogeni come armi da combattimento. È il caso delbotulino,dell'antracee d'altri microrganismi che vengono diffusi in campo nemico per scatenare pestilenze, quindi morti, come se ci fosse stata una guerra “vera”. Queste armi si chiamano armi biologiche.

Importanza nella natura

Un fungo parassita delle piante, ma commestibile: il Chiodino

I microrganismi hanno anche un ruolo importante negliecosistemi,comedecompositori,trasformando la sostanza organica morta (saprofiti) in sostanza inorganica, utile allepianteper vivere; sono anche importanti in quanto sonosimbionticon organismi superiori o inferiori. Ad esempio:

1. Simbiosi alga-fungo (licheni), l'alga dà gli zuccheri al fungo e riceve l'azoto organico.
2. Simbiosi insetti/ruminanti-batteri cellulosolitici, i batteri scindono lacellulosatraendo nutrimento e protezione per sé (all'interno dell'intestino) e permettono all'insetto/ruminantedi mangiare alimenti che contengono cellulosa (es. fieno) e poterli digerire e assimilare.

Voci correlate

• Archea
• Bacteria
• Biologia
• Eucarioti
• Microbiologia
• Parassitismo
• Procarioti
• Simbiosi (ecologia)
• Saprofitismo
• Vira
• Bacillo(bacilli)

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Collegamenti esterni

• microrganismo,suTreccani.it – Enciclopedie on line,Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• (EN)microorganism,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.
• Microrganismo,inTreccani.it – Enciclopedie on line,Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.