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Titolo: Batteri giganti

Fino a pochi anni fa non sembrava che le dimensioni di una cellula
batterica potessero superare i dieci micron. Poi, nel 1993, venne
scoperto E. fishelsoni, (puo' arrivare a  600x80 micron) che era
considerato il più grande batterio conosciuto, con un volume più di un
milione di volte superiore a quello medio batterico. 
Ho detto "era" perche' il record e' stato nuovamente battuto un mese
fa: lungo le coste della Namibia e' stato scoperta la Thiomargarita
namibiensis, con un diametro che puo' arrivare a 750 micron, cioe' ben
visibile a occhio nudo (tre quarti di millimetro). 
Ma il problema piu' interessante e' un altro: quanto puo' essere
grande una cellula? Che vantaggi o svantaggi ci sono?
Le cellule devono prendere gli alimenti dall'ambiente in cui vivono in
misura direttamente proporzionale al loro volume. Pero'  l'entità
degli scambi con l'esterno dipende dalla superficie cellulare. Se si
considera, in prima approssimazione, la cellula come una sfera, il suo
volume sarà proporzionale al cubo del raggio (V = 4/3 pi r^3), mentre
la sua superficie lo è soltanto al quadrato del raggio (S = 4 pi r^2);
la superficie rappresenta quindi un fattore limitante dell'attività
delle cellule. Infatti all'aumentare delle dimensioni cellulari il
rapporto volume/superficie aumenta. 
Ciò che vale per gli scambi alimentari vale ugualmente per gli scambi
termici: le calorie, prodotte in seguito all'attività della cellula,
non possono rimanere confinate all'interno se non col rischio di far
aumentare troppo la sua temperatura; anche in questo caso la perdita
di calore è proporzionale alla superficie cellulare, mentre la
produzione lo è al volume. Quindi le cellule di piccole dimensioni
possono essere molto più attive delle cellule di grandi dimensioni
(per questa ragione i batteri si prestano particolarmente a studi di
biochimica: le reazioni che avvengono al loro interno sono infatti
molto più intense e rapide di quelle che si svolgono nelle altre
cellule). Quindi quanto piu' grande e' una cellula, tanto piu' lento
deve essere il suo metabolismo, per non soffrire la "fame" e per non
scaldarsi troppo.
E allora come fa Thiomargarita, con quelle dimensioni mostruose, a
comportarsi come un batterio? Semplice: e' praticamente vuota. La
parte "vivente", cioe' il citoplasma, occupa solo il 2% del volume
totale.
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Angert E.R., Clements K.D., Pace N.R.
"The largest bacteriun"
Nature 362, 239-241 (1993) 
Schulz H.N. et al.
"Dense Populations of a Giant Sulfur Bacterium in Namibian Shelf
Sediments"
Science 284, 493-495 (1999)

 "vivente", cioe' il citoplasma, occupa solo il 2% del volume totale.
Bravo, Mario Bergami: ottimo messaggio, ben scritto e avvincente, e bella
conclusione ad effetto!  Tu si` che sai spiegare bene la biologia.
Tuttavia manca un'informazione importante: che se ne fa Thiomargarita
di quel 98% di spazio vuoto?  Quali vantaggi evolutivi ha avuto a produrre
una cellula cosi` voluminosa?  Non dirci che dobbiamo leggere per forza
quelle referenze per avere la risposta a questa domanda...
Bye,
  -= Ginzo =-

quelle referenze per avere la risposta a questa domanda...
Non l'avevo scritto per non appesantire troppo il messaggio ma
effettivamente questa e' una informazione importante.
Tutte le forme di vita delle acque marine superficiali producono una
pioggia di detriti organici che si deposita sul fondo, dove vengono
decomposti dai batteri con produzione di idrogeno solforato, composto
tossico per la maggior parte degli organismi.
Thiomargarita ricava la sua energia ossidando i solfuri. Quindi compie
un'opera meritoria, detossificando l'ambiente.  
Naturalmente se ossida qualcosa deve ridurre qualcos'altro; in questo
caso i nitrati. Solo che trovandosi bloccata nel sedimento
Tiomargarita non ha a disposizione tutto il nitrato sospeso nell'acqua
ma solo quello nelle immediate vicinanze. Esaurito quello deve
aspettare che qualche provvidenziale burrasca (stiamo parlando di
acque poco profonde) rimescoli le acque. In altre parole, deve
"trattenere il respiro" negli intervalli fra le burrasche.
Come facciamo noi,  che quando vogliamo trattenere il respiro molto a
lungo ci riempiamo ben bene i polmoni di aria, Thiomargarita si
riempie di nitrati. Il 98% dello spazio cellulare e' riservato appunto
alla provvista di nitrato.
Un'ultima osservazione.
Ricordate il problema delle alghe in Adriatico (e non solo)?
Tutti i rifiuti organici scaricati dal Po, in gran parte nitrati,
provocherebbero una crescita incontrollata di alghe. Le alghe
consumerebbero tutto l'ossigeno con conseguente moria di pesci.
Bene, un'adeguata disseminazione di Tiomargarita potrebbe forse
diminuire l'inquinamento da nitrato. 

 diminuire l'inquinamento da nitrato.
Ipotesi molto interessante.  Non sarebbe male sperimentare la cosa
in un laboratorio marino, prima di metterla in atto su vasta scala.
Perche` non ne parli a qualcuno del ministero dell'ambiente?
Bye,
  -=| Ginzo |=-