I batteri sono microrganismi microscopici a cellula singola che prosperano in diversi ambienti. Questi organismi possono vivere nel suolo, nell'oceano e all'interno dell'intestino umano.
La relazione degli esseri umani con i batteri è complessa. A volte i batteri ci danno una mano, come cagliare il latte nello yogurt o aiutare con la nostra digestione. In altri casi, i batteri sono distruttivi, causando malattie come la polmonite e la meticillina resistenti Staphylococcus aureus (MRSA).
Struttura
I batteri (singolari: batterio) sono classificati come procarioti, che sono organismi monocellulari con una struttura interna semplice priva di un nucleo e contiene DNA che galleggia liberamente in una massa contorta, simile a un filo chiamata nucleo, o in due parti separate, pezzi circolari chiamati plasmidi. I ribosomi sono le unità sferiche nella cellula batterica in cui le proteine sono assemblate dai singoli aminoacidi utilizzando le informazioni codificate nell'RNA ribosomiale.
Le cellule batteriche sono generalmente circondate da due rivestimenti protettivi: una parete cellulare esterna e una membrana cellulare interna. Alcuni batteri, come i micoplasmi, non hanno affatto una parete cellulare. Alcuni batteri possono persino avere un terzo strato protettivo più esterno chiamato capsula. Le estensioni a forma di frusta spesso coprono le superfici dei batteri - quelle lunghe chiamate flagelli o quelle corte chiamate pili - che aiutano i batteri a muoversi e ad attaccarsi a un ospite.
Classificazione
Alcuni criteri diversi sono usati per classificare i batteri. Gli organismi possono essere distinti dalla natura delle loro pareti cellulari, dalla loro forma o dalle differenze nella loro composizione genetica.
La colorazione Gram è un test utilizzato per identificare i batteri dalla composizione delle loro pareti cellulari, chiamato per Hans Christian Gram, che ha sviluppato la tecnica nel 1884. Il test colora batteri Gram-positivi o batteri che non hanno una membrana esterna. I batteri Gram-negativi non raccolgono la macchia. Per esempio, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), che causa la polmonite, è un batterio Gram-positivo, ma Escherichia coli (E. coli) e Vibrio cholerae, che causa il colera, sono batteri Gram-negativi.
Esistono tre forme batteriche di base: batteri rotondi chiamati cocchi (singolari: coccus), cilindrici, a forma di capsula noti come bacilli (singolari: bacillus); e batteri a spirale, giustamente chiamati spirilla (singolare: spirillum). Le forme e le configurazioni dei batteri si riflettono spesso nei loro nomi. Ad esempio, il latte cagliato Lactobacillus acidophilus sono bacilli e causano polmonite S. pneumoniae sono una catena di cocchi. Alcuni batteri assumono altre forme, come stalked, square o star.
Riproduzione
La maggior parte dei batteri si moltiplica per un processo chiamato fissione binaria, secondo il Cornell University College of Agriculture and Life Sciences. In questo processo, una singola cellula batterica, chiamata "genitore", crea una copia del suo DNA e diventa più grande raddoppiando il suo contenuto cellulare. La cella quindi si divide, spingendo fuori il materiale duplicato e creando due celle "figlie" identiche.
Alcune specie batteriche, come i cianobatteri e i firmicuti, si riproducono tramite germogli. In questo caso, la cellula figlia cresce come una derivazione del genitore. Inizia come un piccolo nocciolo, cresce fino a quando non ha le stesse dimensioni del suo genitore e si divide.
Il DNA trovato nei genitori e nella prole dopo la fissione binaria o il germogliamento è esattamente lo stesso. Pertanto, le cellule batteriche introducono variazioni nel loro materiale genetico integrando ulteriore DNA, spesso proveniente dall'ambiente circostante, nel loro genoma. Questo è noto come trasferimento genico orizzontale; la conseguente variazione genetica garantisce che i batteri possano adattarsi e sopravvivere al variare dell'ambiente.
Esistono tre modi in cui si verifica il trasferimento genico orizzontale: trasformazione, trasduzione e coniugazione.
La trasformazione è il processo più comune di trasferimento genico orizzontale e si verifica quando si scambiano brevi frammenti di DNA tra donatori e riceventi. La trasduzione, che di solito si verifica solo tra batteri strettamente correlati, richiede al donatore e al ricevente di trasferire il DNA condividendo i recettori della superficie cellulare. La coniugazione richiede un contatto fisico tra le pareti cellulari dei batteri; il DNA si trasferisce dalla cellula donatrice al ricevente. Attraverso la coniugazione, una cellula batterica può trasferire il DNA in cellule eucariotiche (organismi multicellulari). La coniugazione aiuta a diffondere i geni di resistenza agli antibiotici.
I batteri nella salute umana e nelle malattie
I batteri possono essere utili e dannosi per la salute umana. I batteri commensali o "amici", condividono lo spazio e le risorse all'interno dei nostri corpi e tendono ad essere utili. Ci sono circa 10 volte più cellule microbiche delle cellule umane nei nostri corpi; il maggior numero di specie microbiche si trova nell'intestino, secondo l'articolo del 2012 del microbiologo David A. Relman su Nature.
L'intestino umano è un ambiente confortevole per i batteri, con molti nutrienti disponibili per il loro sostentamento. In un articolo di revisione del 2014 pubblicato sull'American Journal of Gastroenterology, gli autori menzionano che i batteri intestinali e altri microrganismi, come ceppi utili di E.coli e Streptococco, aiuta nella digestione, evita la colonizzazione da agenti patogeni dannosi e aiuta a sviluppare il sistema immunitario. Inoltre, l'interruzione dei batteri intestinali è stata collegata a determinate condizioni della malattia. Ad esempio, i pazienti con malattia di Crohn hanno una maggiore risposta immunitaria contro i batteri intestinali, secondo una recensione del 2003 pubblicata sulla rivista The Lancet.
Altri batteri possono causare infezioni. Diversi batteri - che vanno dal cosiddetto gruppo A Streptococco, Clostridium perfringens (C. perfringens), E. coli e S. aureola può causare una rara ma grave infezione dei tessuti molli chiamata fascite necrotizzante (a volte chiamata batteri che mangiano carne). Secondo i Centers for Disease Control and Prevention (CDC), questa infezione colpisce i tessuti circostanti muscoli, nervi, grasso e vasi sanguigni; può essere trattato, specialmente se preso in anticipo.
Resistenza agli antibiotici
Gli antibiotici sono in genere utilizzati per trattare le infezioni batteriche. Tuttavia, negli ultimi anni, l'uso improprio e non necessario di antibiotici ha favorito la diffusione di numerosi ceppi di batteri resistenti agli antibiotici.
In caso di resistenza agli antibiotici, i batteri infettivi non sono più sensibili agli antibiotici precedentemente efficaci. Secondo il CDC, almeno 2 milioni di persone negli Stati Uniti sono infettate da batteri resistenti agli antibiotici ogni anno, portando alla morte di almeno 23.000 persone.
"Praticamente qualsiasi infezione a cui riesci a pensare ora è stata identificata come associata a un certo livello di resistenza", ha detto il dottor Christopher Crnich, medico di malattie infettive ed epidemiologo ospedaliero presso gli ospedali dell'Università del Wisconsin e il Madison Veterans Affairs Hospital. "Ci sono pochissime infezioni che ora trattiamo laddove le infezioni causate da batteri resistenti non sono un problema clinico".
L'MRSA, ad esempio, è uno dei più noti ceppi batterici resistenti agli antibiotici; resiste alla meticillina e ad altri antibiotici usati per il trattamento Staphylococcus infezioni, che vengono acquisite principalmente attraverso il contatto con la pelle. Le infezioni da MRSA si verificano in strutture sanitarie come ospedali e case di cura, dove può portare a polmonite o infezioni del flusso sanguigno. MRSA si diffonde anche nella comunità, specialmente in situazioni in cui c'è molta pelle esposta, altri contatti fisici e l'uso di attrezzature condivise - ad esempio, tra gli atleti, nelle sale per tatuaggi, nelle strutture diurne e nelle scuole. L'MRSA acquisito in comunità molto spesso causa gravi infezioni della pelle.
Un aspetto importante della lotta alla resistenza agli antibiotici è prestare attenzione al loro uso. "È così importante per noi usare gli antibiotici in modo intelligente", ha detto Crnich a LiveScience. "Vuoi usare un antibiotico solo quando hai un'infezione batterica netta."
Questo articolo è stato aggiornato il 25 aprile 2019 dal collaboratore di Live Science Rachel Ross.
