Gli Archea

A un attento esame delle strutture cellulari, è possibile distinguere due tipi di cellule: procariotiche ed eucariotiche. Le cellule eucariotiche sono generalmente di dimensioni maggiori e strutturalmente più complesse di quelle procariotiche. I microrganismi eucarioti includono: le alghe, i funghi e i protozoi. Una delle caratteristiche più importanti di queste cellule è la presenza di strutture circondate da membrana chiamate organelli, assenti nelle cellule procariotiche. Essi comprendono il nucleo, i mitocondri e i cloroplasti, quest'ultimi presenti solo nelle cellule fotosintetiche. Il nucleo è il depositario dell'informazione genica (DNA, il "genoma"). Mitocondri e cloroplasti, svolgono un ruolo specifico nella produzione di energia rispettivamente mediante la respirazione e la fotosintesi. Le cellule procariotiche hanno una struttura cellulare semplice, mancante di organelli racchiusi da membrane. Ai procarioti appartengono sia i Batteri che gli Archea, che differiscono fortemente nella loro storia evolutiva (il termine batteri, con l'iniziale minuscola, è spesso usato come sinonimo di procarioti). In generale, le cellule microbiche sono di dimensioni molto ridotte, un batterio bastoncellare è generalmente lungo da 1 a 5 micrometri (μm) e largo circa 1 μm (10*-6 m), non consentendo la visione di questi organismi a occhio nudo. Dalla comparazione delle sequenze dell'RNA ribosomale sono state identificate tre distinte linee evolutive: due sono costituite da soli procarioti mentre la terza è eucariotica. Le linee, chiamate domini evolutivi, identificano Batteri, Archea ed Eucarioti. Si suppone che questi tre domini derivino da “un comune antenato universale”. L'albero della vita, oltre a mostrare chiaramente che tutti i procarioti non sono tra loro filogeneticamente correlati, rileva che le specie batteriche appartenenti agli Archea sono più strettamente correlati agli eucarioti di quanto non lo siano le specie dei Batteri. Dal punto di vista filogenetico, il dominio Archea è costituito da quattro grandi phyla (i primi due, quelli che tratteremo sono pienamente accettati, su gli altri due ancora si sta discutendo), i Crenarchaeota, i Euryarchaeota , i Korarchaeota e i Nanoarchaeota. Il phylum dei Crenarchaeota contiene circa 25 generi, quasi tutti ipertermofili adattati alle condizioni più estreme. Il phylum Euryarchaeota, invece, comprende oltre 50 generi con una fisiologia molto eterogenea. Infatti abbiamo la presenza di metanogeni, alofili, aerobi obbligati ed anaerobi obbligati e alcuni ipertermofili. Il Phylum Korarcheota è un gruppo recente ed in via di definizione con pochi studi basati quasi esclusivamente su geni 16S rRNA identificati per PCR. Ci sono pochi esempi di isolamento in coltura pura. Invece, il phylum Nanoarchaeota è rappresentato solo da un singolo microrganismo, il Nanoarchaeum. Questo minuscolo batterio, che è parassita di un altro archea, contiene il più piccolo genoma di tutti i procarioti conosciuti.

LA MEMBRANA
I lipidi degli Archea hanno caratteristiche chimiche uniche. Diversamente da quelli dei Batteri e degli Eucarioti, nei quali legami estere ( C—O—C  O)  uniscono gli acidi grassi al glicerolo, gli Archea possiedono legami etere (C—O—C) tra il glicerolo e le loro catene laterali idrofobiche. Inoltre, anziché contenere acidi grassi hanno catene laterali costituite da unità ripetute di isoprene, un idrocarburo a catena ramificata. Nonostante queste peculiarità viene comunque mantenuta la struttura generale delle membrana, ovvero una superficie interna e una esterna entrambe idrofiliche e una parte interna idrofobica, come nei Batteri e negli Eucarioti. Le classi più rappresentative dei lipidi presenti negli Archea sono i dieteri e i tetraeteri del glicerolo. Nelle molecole tetraetere le catene di fitanile (composto da 4 catene di isoprene legate assieme) sono legate covalentemente alle catene laterali del glicerolo. Queste molecole formano membrane costituite da un monostrato invece che da un doppio strato di lipidi. I monostrati lipidici sono abbastanza resistenti alla separazione, per questo sono presenti negli Archea ipertermofili, procarioti che riescono a vivere a temperature molto elevate. Altre specie di Archea possiedono, invece, una parete cellulare il cui costituente polisaccaridico, lo pseudopeptidoglicano, è molto simile al peptidoglicano. La struttura dello pseudopeptidoglicano è formata da unità ripetute di N-acetilglucosamina e acido N-acetiltalosaminuronico; quest'ultimo sostituisce l'acido N-acetilmuramico. Tale struttura si differenzia inoltre dal peptidoglicano per il legame glicosidico: il legame β-1,3 è presente al posto del legame β-1,4 del vero peptidoglicano. Le pareti cellulari di altre specie di Archea possono essere prive di peptidoglicano e di pseudopeptidoglicano ed essere invece composte da polisaccaridi, glicoproteine (come ad esempio in Halobacterium dove oltre alle glicoproteine sono presenti in abbondanza amminoacidi acidi, carichi negativamente, che servono per bilanciare l'alta concentrazione di Na+ dell'ambiente)  o proteine . Per esempio, Methanosarcina contiene una spessa parete polisaccaridica formata da glucosio, acido glucuronico, galattosamina e acetato. Gli Archea alofili estremi come Halococcus hanno una parete simile a quella di Methanosarcina, con la differenza che contengono abbondanti quantità di residui di solfato (SO42-). Tuttavia il più comune tipo di parete tra gli Archea è lo strato paracristallino o S-layer, costituito da proteine o glicoproteine, generalmente a simmetria esagonale. Comunque anche la parete degli Archea come quella dei batteri previene la lisi e definisce la forma cellulare, ma essendo priva di peptidoglicano rende gli Archea resistenti alla penicillina e all'azione del lisozima. Per quanto riguarda la struttura della membrana citoplasmatica dobbiamo dire che possiamo trovare degli Archea con il doppio strato lipidico classico, altri con un monostrato lipidico e altri ancora con l'alternanza delle tue tipologie di strati.