FIRMICUTES: CARATTERISTICHE, MORFOLOGIA E CLASSIFICAZIONE - BIOLOGIA - 2025

Firmicutes è uno dei phyla all'interno dei quali sono classificati i batteri. Questo phylum comprende tre classi (Bacilli, Clostridia ed Erysipelotrichia), 26 famiglie e 223 generi, costituendo così il principale phylum batterico.

I batteri classificati in questo phylum hanno una storia evolutiva comune. Tutti hanno una parete cellulare rigida, da cui deriva il nome Firmicutes (in latino firmus significa soda e carnagione si riferisce alla pelle o parete cellulare).

Lactobacillus acidophilus. A cura del Doc. RNDr. Josef Reischig, CSc. (Archivio dell'autore), tramite Wikimedia Commons

Tutti i batteri phylum contengono acido muramico nella parete cellulare e alcuni contengono acido teitoico. La maggior parte sono gram-positivi ad eccezione delle famiglie Veillonellaceae e Syntrophomonadaceae, che sono gram-negative.

I batteri Firmicutes sono fenotipicamente diversi, essendo in grado di essere cellule sferiche, diritte, curve, barre o filamenti elicoidali, con o senza flagelli, con o senza endospore resistenti al calore.

Possono essere aerobici, facoltativi o anaerobici rigorosi. Alcuni sono termofili e / o alofili. Alcuni di loro sono chemoganotrofi e altri sono fotoeterotrofi anossici. La maggior parte cresce a pH neutro, ma alcuni sono acidofili o alcalifili. Hanno un contenuto di DNA che è generalmente inferiore al 50%.

I batteri classificati nel phylum Firmicutes costituiscono una parte importante della flora intestinale umana, insieme a quelli classificati nel phylum Bacteriodetes. Recenti studi hanno rilevato che il microbiota intestinale di esseri umani obesi e modelli animali è associato a una maggiore abbondanza di Firmicutes, in relazione ai Bacteriodetes.

Caratteristiche generali

phylogeny

La filogenesi dei Firmicutes è stata costantemente rivista e rivalutata incorporando sempre più dati e nuove metodologie che permettono di proporre nuove ipotesi evolutive.

Recenti studi basati sull'analisi di piccole subunità di sequenze nucleotidiche di RNA ribosomiale hanno generato un quadro filogenetico in cui il phylum Firmicutes è costituito da tre classi (Basilli, Clostridia ed Erysipelotrichia), 26 famiglie e 223 generi.

Nelle classificazioni precedenti, questo phylum includeva una classe aggiuntiva chiamata Mollicutes, che differisce dal resto dei batteri Firmicutes in quanto manca di pareti cellulari rigide, manca di peptidoglicani o acido muramico, è flessibile ed è cellule altamente pleomorfe.

Questo gruppo è stato rimosso da Firmicutes in studi più recenti con marcatori alternativi. Di conseguenza, la classe Mollicutes è stata elevata al limite di Tenericute.

La famiglia delle Erysipelotrichaceae, precedentemente classificata come Mollicutes, che forma una parete cellulare gram-positiva, rimane in Firmicutes come una nuova classe chiamata Erysipelotrichia, con un unico ordine (Erysipelotrichales) che comprende un'unica famiglia (Erysipelotrichaceae). Recenti analisi confermano la separazione tra le classi Basilli e Clostridia.

Classificazione

Classe Clostridia

La classe Clostridia è un clade polifiletico fenotipicamente, fisiologicamente ed ecologicamente diverso. Contiene batteri gram-positivi e gram-negativi e la maggior parte dei generi è sporigena, con eccezioni come Clostridium.

La classe Clostridia è composta dagli ordini Clostridiales, Halanaerobiales e Thermoanaerobacterales. I batteri dell'ordine dei Clostridiales sono anaerobi stretti, quelli dell'ordine Halanaerobiales sono alofili e quelli dell'ordine Thermoanaerobacteriales sono termofili.

Alcune specie di Clostridia sono di grande importanza per l'industria, poiché vengono utilizzate per produrre solventi come prodotto finale del processo di fermentazione.

Altri producono tossine, come il Clostridium botulinum, noto anche come BoTox, per paralizzare i muscoli del viso e ridurre le rughe della pelle.

Classe Erysipelotrichia

Questa classe è composta da batteri a forma di bacchette sottili sottili, diritte o leggermente ricurve, con tendenza a formare lunghi filamenti. Sono immobili, con una parete cellulare gram-positiva, che non producono endospore.

Sono aerobici, anaerobici facoltativi. Sono chemioorganotrofici. Hanno un metabolismo respiratorio fermentativo. Questo gruppo comprende alcune specie patogene per mammiferi e uccelli, tra cui Erysipelothrix rhusiopathiae e Bulleidia extructa.

Classe Basilli

I batteri della classe Basilli generalmente formano una parete cellulare gram-positiva. Possono o non possono formare endospore. La maggior parte sono aerobici o microaerofili, mentre solo alcuni sono anaerobi facoltativi. La classe Bacilli è composta dagli ordini Bacillales e Lactobacillales.

La maggior parte dei generi dell'ordine Bacillales forma endospore, sebbene ci siano delle eccezioni. Inoltre, hanno una colorazione gram-positiva della parete cellulare nelle cellule giovani. La maggior parte dei generi ha il menachinone 7 (MK-7).

I menachinoni a catena lunga, da MK-6 a MK-11, sono stati segnalati nella famiglia delle thermoactinomycetaceae. I menachinoni sono noti anche come vitamina K ₂ .

Il numero di catene laterali è indicato nel nome particolare di ogni menachinone (es. MK-6 ha sei unità molecolari attaccate al nucleo della molecola formata da un anello chinonico).

Il genere bacillales include batteri altamente patogeni come il Bacillus anthracis, che causa l'antrace. Un'altra specie importante è il Bacillus subtilis, uno degli organismi utilizzati come modello nella ricerca per comprendere argomenti che vanno dalla differenziazione cellulare allo stoccaggio del ferro e alla replicazione del DNA.

I batteri dell'ordine Lactobacillales possono essere a forma di bastoncello o coccal, hanno colorazione della parete cellulare gram-positiva, non formano endospore e sono anaerobi facoltativi e sono principalmente catalasi negativi.

Questo ordine include batteri benefici come il Lactobacillus, componenti importanti della flora gastrointestinale nell'uomo e in altri animali, e utilizzati artigianalmente e industrialmente per la produzione di yogurt e altri alimenti fermentati.

Microbiota gastrointestinale

Il microbiota gastrointestinale svolge un ruolo importante nel mantenimento della salute umana fornendo energia, nutrienti e protezione immunitaria. Negli adulti sani sono state identificate più di 1250 specie di batteri, principalmente appartenenti ai phyla Bacteroidetes, Firmicutes e Actinobacteria.

In termini generali, la relazione Firmicutes / Bacteroidetes è considerata di grande importanza nella composizione del microbiota intestinale umano. Nelle persone obese è stata individuata un'elevata percentuale di Firmicutes, mentre in quelle con peso ridotto è stata segnalata una relazione inversa.

La composizione di questo microbiota si evolve nel corso della vita, dalla prima infanzia alla vecchiaia. Pertanto, il rapporto Firmicutes / Bacteroidetes aumenta dalla nascita all'età adulta e si altera ulteriormente con l'età avanzata.

È stato anche identificato che la dieta ha un effetto significativo sul microbiota gastrointestinale. Il rapporto Firmicutes / Bacteroidetes è più alto nelle persone con diete a base di proteine ​​animali e grassi saturi rispetto a quelle con diete ricche di verdure e fibre.

Riferimenti

1. Bahl, H & Dürre, P. (2000). Clostridia: biotecnologia e applicazioni mediche. Germania. Wiley-VCH.
2. Conlon, MA e Bird. AR (2015). L'impatto della dieta e dello stile di vita sul microbiota intestinale e sulla salute umana Nutrienti, 7 (1), 17-44.
3. Firmicutes. (2018, 30 gennaio). Wikipedia, l'enciclopedia libera. Data della consultazione: 20:40, 27 settembre 2018 da es.wikipedia.org
4. Firmicutes. (2018, 17 settembre) In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Estratto 20:41, il 27 settembre 2018, da en.wikipedia.org
5. Mariat, D, Firmesse, O., Levenez, F, Guimarăes, VD, Sokol, H, Doré, J, Corthier, G e Furet JP. (2009). Il rapporto Firmicutes / Bacteroidetes del microbiota umano cambia con l'età. BMC Microbiology, 9 : 123.
6. Vos, P., Garrity, G., Jones, D., Krieg, NR, Ludwig, W., Rainey, FA, Schleifer, K.-H., Whitman, W. (2009). Bergey's Manual of Systematic Bacteriology: Volume 3: The Firmicutes. USI.