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In greco “archanios” significa “antico” e, in effetti, gli archei o archeobatteri (Archaea o Archaeobacteria) sono con estrema probabilità i microrganismi più antichi oggi osservabili sulla Terra.
Batteri antichi
Gli archeobatteri, a seconda degli schemi di classificazione, possono essere identificati come regno o come dominio. Ad ogni modo sono da ritenersi un ramo basilare, differenziatosi molto presto dalle altre forme di vita. Con riferimento alla più recente tassonomia, fatta nel 2004 dal biologo inglese Thomas Cavalier-Smith, essi costituiscono uno dei due regni in cui è suddiviso il dominio dei procarioti (Prokaryota).
Diversi punti in comune con i procarioti
Sebbene la filogenesi degli archeobatteri non sia ancora del tutto chiara, sono stati inseriti nel dominio dei procarioti, poiché ne rispecchiano le caratteristiche di base:
- assenza di un vero e proprio nucleo, al suo posto c’è una zona nucleare immersa nel citoplasma, senza alcuna membrana delimitante;
- cellule prive di qualsiasi compartimentazione interna (nessuna membrana endocellulare) e quindi prive di organuli con specifiche funzioni;
- presenza, in molti casi, di un rivestimento protettivo esterno alla membrana cellulare, detto parete cellulare. La sua funzione primaria è quella di prevenire la possibile lisi dell’organismo, provocata dalla diversa pressione osmotica fra l’interno e l’esterno della cellula;
- riproduzione solo per divisione cellulare asessuale (divisione binaria);
- organismi monocellulari o, al massimo, coloniali.
… ma differenti
Malgrado i punti in comune, gli archei si differenziano chiaramente dai batteri (Bacteria). Le maggiori differenze riscontrabili sono a livello di trascrizione(1) e traduzione(2) del DNA, più simili a quelle degli eucarioti, e a livello di membrana e parete cellulare(3).
- Trascrizione: processo col quale le informazioni contenute nel DNA vengono trascritte “enzimaticamente” in una molecola complementare di RNA (mRNA).
- Traduzione: processo biochimico col quale l’informazione genetica contenuta nel mRNA (RNA messaggero) viene convertita in proteine capaci di svolgere un’ampia gamma di funzioni all’interno della cellula.
- I diacil-fosfogliceridi (che formano l’impalcatura di base delle membrane degli eucarioti e dei batteri) nella membrana citoplasmatica degli archeobatteri sono sostituiti da lipidi contenenti glicerolo e isoprenoidi. Ciò conferisce loro una notevole resistenza, fattore che li rende adatti ad ambienti estremi.
Estremamente resistenti
Gli archeobatteri sono di sicuro gli organismi più resistenti oggi presenti sulla Terra. Essi possono viveri in condizioni proibitive per le altre forme di vita. I microrganismi estremofili, ovvero quelli in grado di proliferare in ambienti con valori molto alti o molto bassi di temperatura, pressione, pH e salinità, appartengono proprio al regno degli archeobatteri.
La prima classificazione scientifica degli archei avvenne nel 1977 (Carl Woese e George Fox – Università dell’Illinois) proprio studiando l’RNA e il DNA di particolari microrganismi estremofili. Ad ogni modo, oggi si sa che i componenti di questo regno sono presenti in tutti gli ambienti e non solo in quelli estremi.
3 principali gruppi tassonomici
In base all’analisi del DNA gli archeobatteri si dividono in tre phylum:
- Crenarchaeota (o Sulfobacteria), costituiscono la maggior parte degli archeobatteri presenti negli oceani. Le specie estremofile di questo phylum sono ipertermofile (resistono a temperature superiori anche ai 100 °C) e vivono in ambienti vulcanici terrestri e sottomarini (le solfatare e le fumarole nere). La maggior parte sono anaerobi obbligati ed usano lo zolfo in luogo dell’ossigeno (da qui il nome di Sulfobacteria).
- Euryarchaeota, costituiscono il phylum più grande degli archeobatteri. Essi comprendono specie metanogene (in grado di utilizzare l’idrogeno molecolare liberato dalle fermentazioni di batteri, protozoi e funghi), specie ipertermofile (in grado di sopravvivere a temperature molto alte, come ad esempio quelle presenti in prossimità delle bocche termali oceaniche) e specie alofile (capaci di vivere in ambienti con livelli di salinità piuttosto alti).
- Korarchaeota, costituiscono il phylum più piccolo e meno conosciuto degli archeobatteri. Finora le specie che, presumibilmente, possono appartenere a questo gruppo sono state rinvenute solo in corrispondenza di sorgenti idrotermali.
I progenitori delle cellule eucariote?
I metodi di trascrizione e traduzione del DNA simili agli eucarioti (il dominio di cui fa parte l’uomo), hanno recentemente fatto ipotizzare che proprio dagli archei si possano essere originate le prime cellule eucariote. Presumibilmente secondo un processo di endo-simbiosi (simbiosi che si verifica quando uno o più organismi vengono inglobati all’interno di un organismo ospite).
In base a suddetta teoria, circa 1,5 miliardi di anni, alcuni batteri furono fagocitati da un archeobatterio. Tuttavia, invece di essere digeriti, andarono a formare delle strutture di supporto alla cellula, che nelle generazioni avvenire si strutturarono in veri e propri organuli (es. perossisomi, mitocondri e cloroplasti).
Procarioti e Eucarioti
I Procarioti (Prokaryota, dal greco pro “prima” e karyon “nucleo”) sono uno dei due domini in cui oggi vengono divisi gli esseri viventi. Consta di due regni (batteri e archei) comprendenti tutti organismi unicellulari o coloniali di dimensioni dell’ordine del micrometro. La caratteristica base di tutti gli organismi procarioti (deducibile dal nome stesso) è l’assenza di un vero e proprio nucleo. Il materiale genetico è disperso nel nucleoide, una regione dalla forma irregolare all’interno della cellula, senza nessuna membrana endocellulare di contenimento.
Gli Eucarioti (Eukaryota, dal greco eu “vero” e káryon “nucleo”) sono l’altro dominio in cui oggi vengono divisi gli essere viventi. Consta di cinque regni (animali, funghi, piante, protisti e cromisti), tutti gli organismi pluricellulari ne fanno parte. La più importante distinzione dai protisti è la presenza, in tutte le cellule eucariote, di un nucleo cellulare delimitato da una membrana e ben definito, contenente la maggior parte del materiale genetico.
