bakterier (eubakterier og archaea)

Mikrobiologi opstod stort set gennem studier af bakterier. Eksperimenterne med Louis Pasteur i Frankrig, Robert Koch i Tyskland og andre i slutningen af 1800 ‘ erne fastslog mikrobernes betydning for mennesker. Som anført i afsnittet om historisk baggrund fremlagde disse forskeres forskning bevis for kimteorien om sygdom og kimteorien om gæring. Det var i deres laboratorier, at teknikker blev udtænkt til mikroskopisk undersøgelse af prøver, dyrkning (voksende) mikrober i laboratoriet, isolering af rene kulturer fra blandede kulturpopulationer og mange andre laboratoriemanipulationer. Disse teknikker, der oprindeligt blev brugt til at studere bakterier, er blevet modificeret til undersøgelse af alle mikroorganismer—dermed overgangen fra bakteriologi til mikrobiologi.

de organismer, der udgør den mikrobielle verden, er karakteriseret som enten prokaryoter eller eukaryoter; alle bakterier er prokaryote-det vil sige encellede organismer uden en membranbundet kerne. Deres DNA (cellens genetiske materiale) findes i stedet for at være indeholdt i kernen som en lang, foldet tråd uden nogen specifik placering i cellen.

indtil slutningen af 1970 ‘ erne blev det generelt accepteret, at alle bakterier er nært beslægtede i evolutionær udvikling. Dette koncept blev udfordret i 1977 af Carl R. Ved University of Illinois, hvis forskning i ribosomalt RNA fra et bredt spektrum af levende organismer fastslog, at to grupper af bakterier udviklede sig ad separate veje fra en fælles og gammel forfædres form. Denne opdagelse resulterede i etableringen af en ny terminologi til at identificere de vigtigste forskellige grupper af mikrober—nemlig eubakterierne (de traditionelle eller “sande” bakterier), archaea (bakterier, der divergerede fra andre bakterier i et tidligt udviklingsstadium og adskiller sig fra eubakterierne) og eukarya (eukaryoter). I dag er eubakterierne simpelthen kendt som de sande bakterier (eller bakterierne) og danner domænebakterierne. De evolutionære forhold mellem forskellige medlemmer af disse tre grupper er imidlertid blevet usikre, da sammenligninger mellem DNA-sekvenserne af forskellige mikrober har afsløret mange forvirrende ligheder. Som et resultat er den præcise herkomst af nutidens mikrober meget vanskelig at løse. Selv træk, der menes at være karakteristiske for forskellige taksonomiske grupper, er uventet blevet observeret i andre mikrober. For eksempel blev en anaerob ammoniak-iltningsmiddel—det “manglende led” i den globale nitrogencyklus—isoleret for første gang i 1999. Denne bakterie (et afvigende medlem af ordenen Planctomycetales) viste sig at have interne strukturer svarende til eukaryoter, en cellevæg med arkæiske træk og en form for reproduktion (spirende) svarende til gærceller.

bakterier har en række forskellige former, herunder kugler, stænger og spiraler. Individuelle celler varierer generelt i bredde fra 0,5 til 5 mikrometer (milliontedele af en meter). Selvom encellede, forekommer bakterier ofte i par, kæder, tetrader (grupper på fire) eller klynger. Nogle har flagella, eksterne piskelignende strukturer, der driver organismen gennem flydende medier; nogle har kapsel, en ekstern belægning af cellen; nogle producerer sporer—reproduktive kroppe, der fungerer meget som frø gør blandt planter. En af de vigtigste egenskaber ved bakterier er deres reaktion på Gram-pletten. Afhængig af den kemiske og strukturelle sammensætning af cellevæggen er nogle bakterier gram-positive, idet de får pletens lilla farve, mens andre er gram-negative.

gennem et mikroskop ser archaea meget ud som bakterier, men der er vigtige forskelle i deres kemiske sammensætning, biokemiske aktiviteter og miljøer. Cellevæggene i alle sande bakterier indeholder det kemiske stof peptidoglycan, mens arkæernes cellevægge mangler dette stof. Mange arkæere er kendt for deres evne til at overleve usædvanligt barske omgivelser, såsom høje niveauer af salt eller syre eller høje temperaturer. Disse mikrober, kaldet ekstremofiler, bor på steder som saltlejligheder, termiske puljer og dybhavsåbninger. Nogle er i stand til en unik kemisk aktivitet—produktion af metangas fra kulsyre og brint. Metanproducerende arkæer lever kun i miljøer uden ilt, såsom sumpmudder eller tarmene hos drøvtyggere som kvæg og får. Samlet set udviser denne gruppe af mikroorganismer enorm mangfoldighed i de kemiske ændringer, den bringer til sine miljøer.