BATTERIO

BATTERIO (VI, p. 383; App. I, p. 247)

Morfologia della cellula batterica. - La presenza di un nucleo, come entità morfologica ben differenziabile è sempre oggetto di studio. Durante l'aumento del volume cellulare, nelle prime fasi della moltiplicazione, si ha l'evidenziarsi delle strutture cromatiniche che si dividono; quindi segue la divisione cellulare. Nelle spore bacillari si è individuato il nucleo nella fase di riposo, e dai primissimi stadî della germinazione si sono seguite le modificazioni cromatiniche e la successiva differenziazione della cromatina in ammassi ben distinti interpretati come nuclei (C.F. Robinow, 1945; fig. 1). Una speciale colorazione permette di dividere i microrganismi in due grandi categorie. Il trattamento con un colorante basico e poi con soluzione di iodio, imprime a certe specie batteriche (Streptococcus, Staphylococcus, ecc.) Gram-positive (dal nome dello scopritore di questa colorazione), una colorazione violetta cupa, quasi nera, che non può essere allontanata con trattamento con alcool mentre altre specie, Gram-negative (Proteus, Eberthella, Salmonella, ecc.) perdono questa colorazione. Questa proprietà tintoriale che risulta legata alla integrità cellulare, è dovuta al contenuto in ac. ribonucleinico, perché l'allontanamento di questo o con procedimenti estrattivi o per azione enzimatica (ribonucleasi) toglie ai germi la Gram-positività, che viene ripristinata dall'aggiunta di sali di magnesio dell'ac. nucleinico dei lieviti (H. Henry e M. Starey). A questo comportamento tintoriale si accompagnano intrinseche proprietà delle due classi di germi di fronte ad agenti chimici, chemioterapici e antibiotici.

L'acidoresistenza dei micobatterî non è dovuta ad una capsula cerea che circonda il microrganismo, ché questa non si mette in evidenza né microscopicamente né istochimicamente. La supposizione che i lipidi cellulari fossero alla base dell'acidoresistenza ha permesso di isolare nelle estrazioni e frazionamenti dei costituenti lipidici un idrossiacido (ac. micolico) che manifesta anche isolatamente questa proprietà tintoriale. L'acidoresistenza appare nel suo complesso legata all'integrità morfologica di alcune strutture cellulari del germe, perché può essere distrutta da trattamenti meccanici chimici, enzimatici che non attaccano l'ac. micolico.

Moltiplicazione. - La moltiplicazione batterica si compie attraverso determinate fasi. Si distingue una fase di latenza di crescita, nella quale si ha la sdifferenziazione della cellula batterica e la perdita delle eventuali formazioni endocellulari, e aumento del volume. Segue la fase di crescita logaritmica, con moltiplicazione dei germi in progressione geometrica e con tempo di generazione costante. Da questa si passa alla fase di crescita ritardata, nella quale i germi si moltiplicano a velocità sempre inferiore. Nella fase stamonaria seguente, il numero dei germi che muoiono è uguale al numero dei germi che si formano. Nella fase terminale, o fase di declino o morte, il numero dei morti supera sempre più quello dei viventi.

L'aumento del volume medio cellulare è massimo nella fase di latenza diminuisce nella fase logaritmica di massima moltiplicazione e raggiunge il minimo nella fase stazionaria. Nella fase di latenza i poteri di adattamento cellulari sono ampî (per es., formazione di enzimi di adattamento); nella fase logaritmica i germi sono più sensibili agli agenti tossici e ad altri trattamenti lesivi. La durata delle singole fasi varia con le caratteristiche intrinseche del germe (costante d'accrescimento) e le caratteristiche ambientali (volume e concentrazione dei materiali nutritivi del mezzo colturale, e temperatura di sviluppo).

Nella fase logaritmica l'aumento numerico dei germi rispetto al tempo è espresso dalla relazione

dove n e m sono i coefficienti di natalità e mortalità della popolazione batterica e quindi esprimono la costante d'accrescimento ε (ε = n − m). Deriva dalla precedente l'equazione N_t = N₀ e^ει; dalla quale

Si può pertanto calcolare il tempo medio di una singola generazione del germe, poiché tale tempo medio di generazione, T, è dato da quell'intervallo di tempo nel quale il numero dei germi è raddoppiato:

La costante ε per ogni germe e per ogni dato mezzo di coltura si stabilisce con la conta dei germi a varî tempi. La relazione (1) è valevole solo per la fase logaritmica.

Variazioni Batteriche. - Oltre le variazioni individuali del singolo germe considerato nelle fasi della sua moltiplicazione, ci sono le variazioni che i germi della stessa specie possono presentare. Il numero di queste variazioni è grandissimo. Esse riguardano gli aspetti morfologici, biochimici, immunitarî, i poteri di resistenza del germe, e possono presentarsi isolate, cioè interessanti singolarmente uno degli aspetti del germe, o associate fra loro. Lo studio di queste variazioni è di grande importanza pratica e scientifica e interessa il medico, l'industriale, il biologo (per es., variazione della virulenza dei germi in medicina, delle proprietà fermentative nella industria, ecc.); esso rientra nei problemi della ereditarietà e della genetica batterica che considera l'origine, il manifestarsi e la trasmissibilità di quelle variazioni. Si distinguono variazioni non trasmissibili e variazioni trasmissibili. Alle molteplici variazioni non trasmissibili appartengono gli enzimi di adattamento che si formano per una specifica risposta del germe alla presenza di un substrato nel mezzo nutritivo, e si differenziano dagli enzimi costitutivi (H. Karström) dei quali la cellula batterica di una data specie è permanentemente fornita e che non sono condizionati dalla composizione del mezzo. Gli enzimi di adattamento compaiono prontamente e aumentano rapidamente dalle prime fasi della moltiplicazione cellulare in presenza del substrato; altrettanto prontamente cessano di formarsi se avviene un trapianto in un mezzo di coltura privo di quel substrato. L'attività enzimatica di sospensioni di germi adattati ad un substrato è altamente specifica, ed è proporzionale alla concentrazione del substrato nel mezzo di coltura e tende a diminuire fino ad annullarsi, se il substrato si esaurisce, per esempio, per completa ossidazione. Si ha la formazione di enzimi di adattamento anche senza moltiplicazione cellulare (cellule batteriche in riposo).

Le variazioni trasmissibili sono quelle considerate dalla genetica. Vanno sotto il nome di mutazioni, intendendosi ogni permanente variazione che interessa una o più proprietà della cellula batterica e della sua discendenza. Queste variazioni comprendono modificazioni di molteplice natura, che vanno dalla formazione di nuovi aspetti metabolici del germe alla resistenza agli agenti chemioterapici e alla dissociazione batterica. L'insorgenza delle mutazioni viene ritenuta dai genetisti una evenienza spontanea e casuale che si verifica con una frequenza ben determinabile. L'isolamento dei mutanti, condotto su terreni solidi selettivi non favorevoli alla crescita dei normali, per es. mutanti capaci di crescere in mezzi sintetici qualitativamente insufficienti per il tipo normale, o resistenti ad agenti chemioterapici, ecc., manifesta una frequenza di 1 per 10^-6 o 10^-7.

L'analisi di questi mutanti viene condotta in termini delle variazioni fisiologiche e biochimiche proprie della mutazione. L'ambiente di sviluppo non provoca nuove mutazioni per un adattamento del germe secondo i concetti dell'eredità ambientale, ma agisce solo in quanto fornisce alla mutazione accidentale i mezzi per manifestarsi o selezionandola rispetto al normale. Come esempî, e sono numerosi, si possono ricordare l'E. coli mutabilis (J. M. Lewis), ceppo che attacca il glucosio, come unica sorgente di carbonio, ma che in terreno sintetico al lattosio mette in evidenza un mutante su 10⁶ germi; la pratica di rivelare mutanti con aumento dei poteri sintetici, coltivando il ceppo in mezzi sprovvisti di essi (triptofano per E. thyphosa, nicotinamide per Proteus vulgaris). L'azione dei raggi X, degli ultravioletti e di sostanze chimiche (amine e solfuri di β-cloroetile; A. Gilman e F. S. Philips) aumenta la frequenza delle mutazioni spontanee e causa la comparsa di nuove mutazioni che altrimenti non si hannoo spontaneamente. L'azione dell'ambiente ha indotto mutazioni in casi rari, ma di capitale importanza dal punto di vista genetico. Un pneumococco non capsulato di fase R di un dato tipo, si può trasmutare in un pneumococco capsulato di fase S di altro tipo per l'aggiunta al mezzo culturale del primo di estratti batterici del secondo o di ac. desossiribosionucleinico specifico per il secondo.

Con l'azione dei raggi X si sono ottenuti mutanti ad aumentato fabbisogno nutritivo. Questi, nella pratica biochimica, vengono impiegati per la titolazione delle sostanze delle quali hanno bisogno per svilupparsi (mutanti di E. coli, con fabbisogno per nicotinamide, tiamina, metionina, cisteina, lisina, arginina, triptofano, ecc.; R. R. Roepke; Ch. Gray e E. L. Tatum 1944).

La dissociazione batterica è un esempio di mutazione e indica le variazioni d'aspetto delle colonie di una stessa specie batterica. L'aspetto di queste colonie è indicato con una sigla che è l'iniziale del nome inglese che le caratterizza. Si distinguono colonie S (smooth=liscio) rotonde; convesse, a margini regolari, superficie liscia; colonie R (rough=ruvido) più grandi, piatte, di forma irregolare e bordo frastagliato; colonie M (mucoid=mucoso) d'aspetto e lucentezza gelatinosa, vischiosa (fig. 2). I germi che le compongono presentano particolari caratteristiche morfologiche e proprietà fisico-chimiche, di virulenza, immunitarie. I germi delle colonie S dànno sospensioni più stabili, non agglutinano con tripaflavina, sono virulenti, posseggono antigeni somatici e flagellari. Le dissociazioni possono prodursi per azione di sostanze chimiche, dei sieri immuni, per azione dell'invecchiamento e dei raggi X (W. Braun). Vedi anche accrescimento, fattori di, in questa App.

Bibl.: D. H. Bergey, Manual of determinative bacteriology, Baltimora 1939; R. J. Dubos, The bacterial cell, Cambridge, Mass., 1946; W. Kolle e A. v. Wassermann, Handbuch der pathogenen Mikroorganismen, 3ª ed., Jena 1929; E. O. Jordan, W. Burrows, Textbook of bacteriology, Philadelphia 1947; J. Monod, Recherches sur la croissance des cultures bactériennes, Parigi 1943; V. Puntoni, Manuale di microbiologia medica, Roma 1943; C. F. Robinow, Nuclear apparatus, in R. J. Dubos, op. cit.; Med. Res. Council, A system of bacteriology, Londra 1930; H. Zinsser, S. Bayne-Jones, Textbook of bacteriology, Londra 1939.