Agar e agarosio sono due forme di mezzi di crescita solidi che vengono utilizzati per la cultura di microrganismi, in particolare batteri. Sia l’agar che l’agarosio agiscono per solidificare i nutrienti che altrimenti rimarrebbero in soluzione. Sia l’agar che l’agarosio sono in grado di liquefarsi se riscaldati a sufficienza, ed entrambi ritornano allo stato di gel dopo il raffreddamento.
I mezzi solidi sono preparati riscaldando l’agar e i componenti nutrienti in modo da ottenere una soluzione. La soluzione viene poi sterilizzata, tipicamente in un apparecchio a vapore noto come autoclave. Il mezzo sterile viene poi versato in una metà di piastre Petri sterili e il coperchio viene posto sopra la soluzione ancora calda. Mentre la soluzione si raffredda, l’agar o l’agarosio diventa geloso, rendendo il mezzo in un semi-solido. Quando i batteri entrano in contatto con la superficie del mezzo, sono in grado di estrarre le sostanze nutritive dal mezzo e crescere come colonie.
L’uso dei mezzi solidi di agar e agarosio permette l’isolamento dei batteri con una tecnica a strisce. Una simile discriminazione di una specie batterica da un’altra non è possibile nei mezzi di crescita liquidi. Inoltre, alcuni mezzi di crescita solidi permettono lo sviluppo di reazioni che non possono svilupparsi nei mezzi liquidi. L’esempio più noto è l’agar sangue, dove la distruzione totale e parziale dei globuli rossi costituenti può essere rilevata dalle loro caratteristiche reazioni emolitiche.
L’agar è una rete non carica di fili di un composto chiamato gelattosio. Questo composto è infatti costituito da due polisaccaridi chiamati agarosio e agaropectina. Il gelattosio è estratto da un tipo di alga conosciuta come Gelidium comeum. L’alga prende il nome dal botanico francese che per primo notò il materiale gelatinoso che poteva essere estratto dal kelp. Un’altra alga chiamata Gracilaria verrucosa può anche essere una fonte di agar.
L’agarosio si ottiene dalla purificazione dell’agar. Il componente agarosio dell’agar è composto da molecole ripetute di galattopiranosio. I gruppi laterali che sporgono dal galattopiranosio sono disposti in modo tale che due catene adiacenti possano associarsi per formare un’elica. Le catene si avvolgono così strettamente che l’acqua può essere intrappolata all’interno dell’elica. Man mano che si formano sempre più eliche e si reticolano, si crea una rete tridimensionale di eliche contenenti acqua. L’intera struttura non ha carica netta.
La storia dell’agar e dell’agarosio risale a secoli fa e l’utilità dei composti segue da vicino la nascita e lo sviluppo della disciplina della microbiologia. Si ritiene che le proprietà gelatinose dell’agar siano state osservate per la prima volta da un imperatore cinese a metà del XVI secolo. Poco dopo, una fiorente industria di produzione di agar fu stabilita in Giappone. Il dominio giapponese del commercio di agar finì solo con la seconda guerra mondiale. Dopo la seconda guerra mondiale, la produzione di agar si diffuse in altri paesi del mondo. Per esempio, negli Stati Uniti, i copiosi letti di alghe che si trovano lungo la costa meridionale della California hanno fatto della zona di San Diego un focolaio di fabbricazione di agar. Oggi, la produzione e la vendita di agar è lucrativa e ha generato un’industria competitiva.
Le radici dell’agar come aggiunta agli studi microbiologici risalgono alla fine del XIX secolo. Nel 1882, il famoso microbiologo Robert Koch riportò l’uso dell’agar come mezzo per coltivare i microrganismi. Da questa scoperta, l’uso dell’agar è diventato una delle tecniche fondamentali in microbiologia. Ora ci sono centinaia di formulazioni diverse di mezzi di crescita a base di agar. Alcuni sono aspecifici, con uno spettro di componenti presenti. Altri media sono definiti, con quantità precise di pochi materiali inclusi. Allo stesso modo l’uso dell’agarosio si è dimostrato tremendamente utile nelle tecniche elettroforetiche. Manipolando le condizioni di formulazione, la matrice di agarosio può avere pori, o tunnel attraverso i filamenti di agarosio, che possono essere di diverse dimensioni. Così l’agarosio può agire come un setaccio, per separare le molecole sulla base delle dimensioni. La natura non carica dell’agarosio permette di far passare una corrente attraverso di esso, che può guidare il movimento di campioni come pezzi di acido desossiribonucleico (DNA) da un’estremità di una lastra di agarosio all’altra. La velocità del movimento della molecola è anche legata alla dimensione molecolare (le molecole più grandi si muovono meno).
Nel mondo non microbiologico, l’agarosio e l’agarosio hanno anche trovato un uso come stabilizzatori nel gelato, nelle fruste di panna istantanea e nelle gelatine per dolci.
Vedi anche Crescita e divisione batterica; Tecniche di laboratorio in microbiologia