Biodiversità microscopica: batteri, funghi, microalghe

Il mantenimento della biodiversità dei microrganismi, sia in termini qualitativi che quantitativi, all’interno di un ecosistema,è fondamentale per la sua salute. Infatti, le comunità microbiche giocano un ruolo cruciale controllando i cicli bio-geochimici, la qualità del suolo e dunque delle produzioni agro-alimentari, fino ad arrivare alla salute dell’uomo. I microrganismi, nonostante le loro piccolissime dimensioni, sono caratterizzati da una vastissima diversità genetica e funzionale rispetto ad altri esseri viventi. Molti microrganismi, inoltre, sono da sempre utilizzati e studiati come vere e proprie fabbriche per diverse applicazioni biotecnologiche, dal campo agroalimentare in primis, a quello chimico e biomedico. Dati gli elevati servizi ecosistemici che la biodiversità microbica concede, la perdita segnerebbe un indebolimento significativo degli ecosistemi e della loro produttività. È quindi necessario preservare e tutelare le risorse microbiche nei loro ecosistemi naturali.

I microorganismi sono in genere essere viventi aventi dimensioni minori di 0,1 mm, quindi invisibili ad occhio nudo. Infatti, la loro esistenza è stata accertata a livello scientifico con l’avvento del microscopio. Già prima di essere documentati, si sospettava di una forma vivente invisibile all’uomo che fosse causa di diverse malattie che colpiscono sia l’uomo stesso che gli animali e i vegetali. I microorganismi, in genere, sono unicellulari, quindi formati da un’unica cellula che è in grado di compiere tutte le funzioni vitali essenziali, senza il bisogno di una compartimentalizzazione o di una struttura che sia un tessuto o un organo. Altri microorganismi possono essere formati da alcune cellule, ma sono esenti di una qualsiasi organizzazione complessa.

Spesso, erroneamente, per microorganismi ci si riferisce solo ai batteri. I batteri sono un gruppo di microorganismi aventi dimensioni variabili, da pochi micrometri a anche 2 cm di lunghezza, eccezionalmente. Sono classificabili secondo diversi criteri, come ad esempio in base alla forma, o in base al metabolismo e alla capacità di utilizzare o meno l’ossigeno atmosferico e in base alle condizioni ottimali di crescita, che possono riguardare la temperatura, ma anche il pH, o la concentrazione salina. Inoltre, possono essere suddivisi in simbionti o patogeni, in base alla relazione che hanno con l’organismo ospite. Infatti, alcuni batteri vivono a spese di altri organismi e sono responsabili di danni più o meno gravi. Altri batteri, invece, possono essere utili per un altro essere vivente, andando a costituire il microbiota intestinale o cutaneo, sia in animali che nell’uomo.

Gli archea sono un gruppo di microorganismi particolare, che si differenzia dai batteri e dagli organismi che hanno sviluppato una maggior complessità, detti eucarioti. Sono organismi costituiti da un’unica cellula, non avente il nucleo e molto simili ai batteri, tanto che una volta erano classificati sotto lo stesso gruppo di appartenenza. Occupano tutti gli habitat più comuni, come l’intestino umano o il plancton, ma soprattutto gli habitat più estremi. La loro capacità di crescere in condizioni inospitali è permessa da una serie di caratteristiche metaboliche, genetiche e strutturali. Gli archea denominati “termofili” possono svilupparsi a temperature superiori ai 100 °C, gli psicrofili sono in grado di occupare ambienti aventi una temperatura molto bassa, inferiore a −10 °C, gli acidofili e gli alcalofili sono denominati in questo modo poiché crescono rispettivamente in ambienti estremamente acidi o basici; infine, gli alofili prediligono ambienti a elevatissima salinità.

Le microalghe sono un gruppo ampio di microorganismi fotosintetici che occupa la maggior parte degli ecosistemi terrestri, per lo più acquatici, ma anche quelli più estremi. Il termine microalghe è comunemente utilizzato per indicare sia organismi più semplici, come i cianobatteri, sia specie evolutivamente più complesse, come le microalghe verdi, rosse e diatomee. I cianobatteri, nello specifico, sono batteri evolutisi nell’effettuare la fotosintesi, riuscendo a catturare anche altre lunghezze d’onda rispetto alle piante, poiché possiedono altri pigmenti fotosintetici, come le ficobiline. Tra di esse possiamo ritrovare la ficocianina (azzurra), la ficoeritrina (rossa) e l’alloficocianina. Questi particolari batteri sono stati i primi organismi a rilasciare ossigeno in atmosfera come scarto del loro metabolismo fotosintetico.

I funghi sono un gruppo di organismi maggiormente complesso comprendendo specie unicellulari e pluricellulari; alcuni sono microscopici in un periodo della vita e macroscopici in altri, come ad esempio il porcino. La forma microscopica spesso è formata dalla spora, su cui, generalmente, si basa il loro sistema riproduttivo, mentre la forma di vita pluricellulare macroscopica è il corpo del fungo, una struttura organizzata in strutture filamentose dette ife che formano un reticolo intrecciato, il micelio. Nel caso del porcino, è la parte di cui ci alimentiamo. Alcuni funghi sono in grado di degradare molecole complesse, quali lignina e cellulosa, prendendo in questo modo il nome di saprofiti. Altri invece si definiscono parassiti, ma ci sono anche funghi simbionti, ed è il caso di quelle forme di parassitismo controllato in cui c’è un vantaggio reciproco tra i due organismi interattori.

I lieviti sono un gruppo di funghi unicellulari, dalla forma ellittica o sferica. La loro principale peculiarità è il loro metabolismo, che può sfruttare la respirazione aerobica, e quindi consumare ossigeno, o effettuare la fermentazione. I lieviti fermentanti producono energia convertendo gli zuccheri in anidride carbonica ed etanolo in assenza di ossigeno. Questo metabolismo è stato sfruttato già ai tempi degli Egizi per la produzione di birra e vino, bevande ricche di etanolo, e poi nella lievitazione del pane, in cui l'anidride carbonica rilasciata gonfia la pasta.

I virus, in realtà, non sono considerabili organismi viventi, poiché mancano dei requisiti minimi di una cellula. Sono infatti strutture composte da un involucro proteico protettivo contenente un acido nucleico, che può essere DNA o RNA, ma non sono dotati di vita autonoma. Per replicarsi, necessitano di invadere un organismo ospite e sfruttare il suo macchinario biosintetico. I virus sono estremamente piccoli, tanto da non essere visibili al microscopio ottico, con una dimensione compresa tra i 20 e i 400 nm.

L’uomo, nel corso della storia, è riuscito a trarre vantaggio da questa grande fetta di biodiversità, la biodiversità microscopica, per ottenere una serie di prodotti utili, soprattutto nell’ambito alimentare. Molti microorganismi, infatti, sono attualmente usati nell’industria casearia, panificatrice, fermentiera, ma anche per la produzione di carburanti e nella guerra come armi biologiche. Tuttavia, è bene ricordare che alcuni di questi microorganismi sono fonte di composti bioattivi, come antiossidanti e vitamine, che trovano applicazioni nei settori cosmetico e nutraceutico.