I Batteri Come Organismi
Multicellulari
A Cura Di E.Tatti
Seminario di Genetica dei Microrganismi 2001
La parola batterio richiama alla mente di molti
due caratteristiche:
1) Procariote
2) Unicellulare
I batteri in realta’ hanno molto poco di unicellulare.
Sotto molti aspetti un singolo batterio e’ molto piu’ vicino ad
una componente cellulare di un organismo multicellulare
piuttosto che a un singolo,isolato,organismo.
Una grande quantità di studi ed osservazioni sul
comportamento multicellulare dei microrganismi è stato
svolto negl’anni da J.A.Shapiro.
I suoi lavori hanno spaziato in quasi tutti i settori di
ricerca possibili per migliorare la comprensione di
un fenomeno spesso troppo poco considerato.
Grazie Ai Numerosi Lavori Di
J.A.Shapiro E’ Stato Infatti Osservato
Che:
• I batteri formano comunità complesse.
• Cacciano le prede in gruppi.
• Secernono molecole capaci di funzionare come
dei veri e propri sentieri per guidare
spostamenti di grandi gruppi di organismi.
• Si dividono i carichi di lavoro biochimici.
Ma Quanto Sono Comuni,o Quanto Sono
Eccezionali,queste Caratteristiche
multicellulari Nei Batteri?
Si può asserire con sicurezza che quasi tutti i batteri
conducono un’esistenza multicellulare.
Alcuni complessi processi biochimici non
sarebbero possibili senza il ricorso a gruppi
organizzati di microrganismi,che si ripartono tra
loro il carico di lavoro.
Anabaena
• Svolge sia la fotosintesi che
l’azotofissazione.
• La singola cellula non può svolgerle
entrambe contemporaneamente.
• Per svolgere l’uno o l’altro processo
occorono opportuni riarrangiamenti
genetici.
• Varie cellule di Anabaena si
associano in filamenti in cui la
maggior parte delle cellule sono
fotosintetiche e solo poche sono
eterocisti.
• Le cellule si scambiano i diversi
prodotti tramite canali
submicroscopici
Alcuni batteri si comportano proprio come vere
e proprie creature sociali.
I Myxobatteri ci forniscono spettacolari esempi di
comportamenti multicellulari,sia sotto forma di
modelli di aggregazione,che sotto forma di vere e
proprie strategie coordinate di predazione.
Modelli Di Aggregazione
Myxobacteria:
• I Myxobatteri non esistono come
singole cellule,nemmeno allo stadio di
spora.
• Nello stadio di dormienza formano
una cisti multicellulare che “al
risveglio” da origine ad una
popolazione di migliaia di individui.
• Raggiunto un certo
numero,rilasciano una secrezione
viscosa utilizzata come un
“autostrada” per i movimenti diretti
di schiere di individui,destinati ad
aggregarsi in specifici punti in cisti o
corpi fruttiferi.
Strategia Di Predazione
Myxococcus xantus
• Si nutre del contenuto proteico
di altre cellule,dissolvendone la
membrana con enzimi.
• Vivendo in ambiente acquatico
ha dovuto fare i conti con la
diluizione.
• Si e’ costruito una colonia
sferica di milioni di organismi
• Intrappola le prede all’interno
e secerne i sui enzimi,che non
si diluiscono,così come i
nutrienti che ricaverà.
I Batteri Formano Comunità Complesse.
Grazie all’uso di metodologie come il SEM ed l’uso di
Elementi trasponibili come il Mudlac ci si e’ accorti che
le colonie batteriche sono entità complesse,affatto
lasciate al caso e meritevoli di approfonditi studi.
Proteus mirabilis E Lo swarming
• Le colonie di P.mirabilis si dividono
in cellule swarmer e non-swarmer.
• Swarming e’ il processo di rapida
migrazione di queste cellule
allungate,iperflagellate,con un
guscio di esopolisaccaridi, su di una
superficie solida .
• Queste swarmers si muovono
assieme a migliaia,in sincronia
,creando onde oscillanti.
• Lo swarming e’ un processo
altamente multicellulare,infatti una
cellula swarmer isolata non e’ in
grado di avanzare.
Lo swarming e’ un processo di
espansione periodico.Puo’
fermarsi,attendere e ripartire,a seconda
della T,o della composizione dell’agar.
Quando un gruppo di swarmers si
ferma,inizia la fase di consolidamento:
si formano onde dense di cellule,avviene
un inspessimento della massa cellulare
nella zona di fermata e si formano
queste strutture a “terrazza”.
Questo comportamento e’ altamente
regolato.Esperimenti con elementi di
disturbo e con uso di mutanti ci hanno
mostrato un evidente attività genetica di
queste cellule.
Patterns di Paenibacillus dendritiformis
• P.dendritiformis forma particolari
patterns con diverse morfologie:
• Tip-splitting (T)
• Chirale (C)
• A vortice (V)
• Queste morfologie dipendono da
condizioni ambientali avverse che
la colonia affronta.
• Alcune forme richiamano
strutture che si formano nei
sistemi non-viventi.
V
T
C
Questa Panoramica Ci Suggerisce
Che:
• La multicellularità deve essere considerata una
parte integrante della vita batterica nell’ambiente.
• I batteri comunicano tra loro,ricevono e
processano gli stimoli e vi rispondono in maniera
logica.
• I vari processi fin qui osservati sono altamente
regolati anche,e a volte soprattutto, a livello
genetico.
In termini pratici,lo studio di questo
fenomeno a cosa ci puo’ servire?
• Nel miglior sfruttamento dei batteri utilizzati in terreni o
acque contaminate.
• Nel miglioramento dell’efficacia dei farmaci contro quei
batteri che sono patogeni.
• Nel miglioramento dell’industria biotecnologica che
utilizza batteri geneticamente modificati come fabbriche
per la produzione di complessi biochimici.