bakterier (eubacteria och archaea)

mikrobiologi kom till stor del genom studier av bakterier. Experimenten av Louis Pasteur i Frankrike, Robert Koch i Tyskland och andra i slutet av 1800-talet fastställde vikten av mikrober för människor. Som framgår av avsnittet om historisk bakgrund gav forskningen av dessa forskare bevis för bakterieteorin om sjukdom och bakterieteorin om jäsning. Det var i deras laboratorier som tekniker utformades för mikroskopisk undersökning av prover, odling (växande) mikrober i laboratoriet, isolering av rena kulturer från blandade kulturpopulationer och många andra laboratoriemanipulationer. Dessa tekniker, som ursprungligen användes för att studera bakterier, har modifierats för studier av alla mikroorganismer—därmed övergången från bakteriologi till mikrobiologi.

organismerna som utgör den mikrobiella världen karakteriseras som antingen prokaryoter eller eukaryoter; alla bakterier är prokaryota-det vill säga encelliga organismer utan en membranbunden kärna. Deras DNA (cellens genetiska material), istället för att finnas i kärnan, existerar som en lång, vikad tråd utan någon specifik plats i cellen.

fram till slutet av 1970-talet var det allmänt accepterat att alla bakterier är nära besläktade i evolutionär utveckling. Detta koncept utmanades 1977 av Carl R. Woese och coinvestigators vid University of Illinois, vars forskning om ribosomalt RNA från ett brett spektrum av levande organismer fastställde att två grupper av bakterier utvecklades genom separata vägar från en gemensam och forntida förfäderform. Denna upptäckt resulterade i inrättandet av en ny terminologi för att identifiera de viktigaste distinkta grupperna av mikrober—nämligen eubacteria (de traditionella eller ”sanna” bakterierna), archaea (bakterier som avviker från andra bakterier i ett tidigt utvecklingsstadium och skiljer sig från eubacteria) och eukarya (eukaryoterna). Idag är eubakterierna helt enkelt kända som de sanna bakterierna (eller bakterierna) och bildar domänbakterierna. De evolutionära förhållandena mellan olika medlemmar av dessa tre grupper har emellertid blivit osäkra, eftersom jämförelser mellan DNA-sekvenserna hos olika mikrober har avslöjat många förbryllande likheter. Som ett resultat är det exakta anor av dagens mikrober mycket svårt att lösa. Även egenskaper som tros vara karakteristiska för distinkta taxonomiska grupper har oväntat observerats i andra mikrober. Till exempel isolerades en anaerob ammoniakoxiderare-den ”saknade länken” i den globala kvävecykeln—för första gången 1999. Denna bakterie (en avvikande medlem av order Planctomycetales) befanns ha interna strukturer som liknar eukaryoter, en cellvägg med arkeiska egenskaper och en form av reproduktion (spirande) som liknar jästceller.

bakterier har en mängd olika former, inklusive sfärer, stavar och spiraler. Enskilda celler sträcker sig i allmänhet i bredd från 0,5 till 5 mikrometer(milliondelar av en meter). Även om encelliga bakterier ofta förekommer i par, kedjor, tetrader (grupper om fyra) eller kluster. Vissa har flagella, externa whiplike strukturer som driver organismen genom flytande media; vissa har kapsel, en yttre beläggning av cellen; vissa producerar sporer—reproduktiva kroppar som fungerar mycket som frön gör bland växter. En av de viktigaste egenskaperna hos bakterier är deras reaktion på gramfläcken. Beroende på cellväggens kemiska och strukturella sammansättning är vissa bakterier gram-positiva och tar på sig fläckens lila färg, medan andra är gram-negativa.

genom ett mikroskop archaea ser mycket ut som bakterier, men det finns viktiga skillnader i deras kemiska sammansättning, biokemiska aktiviteter och miljöer. Cellväggarna hos alla sanna bakterier innehåller den kemiska substansen peptidoglykan, medan arkeernas cellväggar saknar detta ämne. Många arkeaner är kända för sin förmåga att överleva ovanligt hårda omgivningar, såsom höga halter av salt eller syra eller höga temperaturer. Dessa mikrober, kallade extremofiler, bor på platser som saltlägenheter, termiska pooler och djuphavsventiler. Vissa har en unik kemisk aktivitet-produktion av metangas från koldioxid och väte. Metanproducerande archaea lever bara i miljöer utan syre, såsom träskslam eller tarmarna hos idisslare som nötkreatur och får. Sammantaget uppvisar denna grupp mikroorganismer enorm mångfald i de kemiska förändringar som den medför i sina miljöer.