Che cos'è un genoma batterico?
Un genoma batterico è la raccolta di tutte le informazioni genetiche di un batterio. In sostanza, determina l'aspetto e il funzionamento di un batterio, sia esternamente che internamente. Queste informazioni genetiche sono organizzate in geni, che sono codificati nell'acido desossiribonucleico (DNA) dell'organismo. Quei geni sono ulteriormente organizzati in cromosomi. In effetti, la parola "genoma" è in realtà una combinazione delle parole "gene" e "cromosoma". Sebbene ci siano molte varianti diverse di come i genomi sono strutturati in diversi organismi, tutti i batteri sono aploidi, nel senso che possiedono un solo cromosoma. Pertanto, tutte le informazioni genetiche contenute in un genoma batterico sono contenute in un singolo cromosoma.
Il cromosoma di un batterio è composto da coppie di basi di nucleotidi, i componenti strutturali di base del DNA. Nel DNA esistono solo quattro nucleotidi: adenina, timina, guanina e citosina. Questi nucleotidi si legano sempre insieme allo stesso modo: i legami dell'adenina con la timina e quelli della guanina con la citosina. Tutti e quattro insieme formano quella che è conosciuta come una "coppia di basi".
I genomi batterici potrebbero contenere un numero qualsiasi di coppie di basi. Alcuni genomi batterici contengono meno di 200.000 coppie di basi, mentre altri contengono oltre 12 milioni di coppie di basi. Di conseguenza, il numero di geni trovati nei batteri è molto variabile, con un numero di geni compreso tra 575 e 5.500 riportato nei batteri, a seconda della specie. A titolo di confronto, il genoma umano contiene oltre 3 miliardi di coppie di basi e circa 23.000 geni.
È interessante notare che la maggior parte dei genomi batterici sono organizzati in una struttura cromosomica circolare. Gli umani, al contrario, hanno una struttura cromosomica lineare. La struttura circolare di un genoma batterico, tuttavia, consente alla sua replicazione del DNA di iniziare e fermarsi nella stessa posizione - una caratteristica che non si vede nei genomi lineari di altri organismi.
Come organismi che si riproducono in modo asessuato, i batteri sono essenzialmente cloni con DNA identico al genoma dei loro genitori. Le modifiche al genoma di un batterio, noto anche come evoluzione, possono essere apportate mediante ricombinazione genetica o mutazioni. Le mutazioni possono verificarsi sia attraverso errori commessi nella replicazione del DNA sia attraverso l'esposizione a mutageni che influenzano il modo in cui i nucleotidi interagiscono tra loro. I batteri possono anche scambiarsi e ricombinare informazioni genetiche tra loro attraverso processi separati noti come trasformazione, trasduzione o coniugazione, a seconda di come avviene lo scambio genetico. Le modifiche al genoma di un batterio possono comportare la formazione di una nuova specie.
Il sequenziamento del DNA è la determinazione dell'ordine dei nucleotidi nel DNA di un organismo. Questa informazione è stata una componente chiave nella ricerca biologica. Il primo genoma batterico ad essere completamente sequenziato è stato quello dell'Haemophilus influenzae, che può causare una varietà di malattie opportunistiche come la polmonite, la meningite e le infezioni respiratorie. È stato sequenziato con successo nel 1995 dall'Institute for Genomic Research. Da questa svolta, centinaia di genomi batterici sono stati sequenziati e gli scienziati continuano a ricercare e sequenziare i genomi di altri batteri.