Bakterie należą do królestwa Prokaryota, polifiletycznej grupy obejmującej sinice, bakterie właściwe (eubakterie) i archeony. Są organizmami prokariotycznymi, tj. bezjądrowymi i jednokomórkowymi. Występują pojedynczo lub w koloniach o różnym stopniu organizacji: od skupiska jednakowych morfologicznie komórek do grup komórek różniących się budową i pełnionymi funkcjami. Osiągają niewielkie rozmiary – są najmniejszymi znanymi istotami żywymi.

Różnorodność bakterii i ich przewaga ewolucyjna przejawiają się w ich metabolizmie. Mikroby te są przeważnie heterotrofamiheterotrofyheterotrofami, które uzyskują związki organiczne z innych organizmów. Wyróżnia się wśród nich wolnożyjące saprobiontysaprobiontysaprobionty, wykorzystujące do odżywiania martwą materię organiczną. Jest to najliczniejsza grupa bakterii, spełniająca ważną ekologicznie rolę. Do heterotrofów należą również bakterie pasożytnicze, które czerpią pokarm z innych żywych organizmów, wywołując u nich często groźne dla życia choroby, np. gruźlicę, kiłę, cholerę.

Nietypową strategię odżywiania się wypracowały bakterie symbiotyczne, które korzystają z substancji pokarmowych wytwarzanych przez inne organizmy, oddając im w zamian potrzebne im składniki. Bakterie z rodzaju Rhizobium pobierają wytworzone przez rośliny motylkowe związki organiczne, a w zamian dostarczają im przyswajalne związki azotowe. Dlatego fasola i groch są bogate w białko, a rolnicy jako poplon – zielony nawóz – sieją rośliny motylkowe.

Niewielką grupę tworzą bakterie autotroficzneautotrofyautotroficzne, wytwarzające związki organiczne przy udziale energii świetlnej podczas fotosyntezy. Należą do nich sinice, u których proces fotosyntezy zachodzi z wydzielaniem tlenu. Organizmy te zawierają barwniki asymilacyjne: chlorofil, karotenoidy, fikoerytrynę i niebieską fikocjaninę. Z kolei purpurowe i zielone bakterie siarkowe przeprowadzają fotosyntezę bez wydzielania tlenu do atmosfery.

RqLqcAG4RblDh

Na ilustracji przedstawione są w przybliżeniu mikroskopowym okrągłokształtne komórki bakterii o zielonym zabarwieniu.

R2p5kBxRl0R5Y

Na ilustracji przedstawione są w przybliżeniu mikroskopowym podłużne bakterie o zielonym zabarwieniu.

W procesie oddychania komórkowego bakterie także prezentują różnorodność: bakterie tlenowe – aerobytlenowce (aeroby)aeroby – pozyskują energię, wykorzystując tlen jako końcowy akceptor elektronów w szlaku utleniania związków organicznych. Bakterie beztlenowe – anaerobybeztlenowce (anaeroby)anaeroby – czerpią energię z beztlenowego rozkładu cukrów w procesie fermentacji przeprowadzanej w cytozolu. Wzmianki o wykorzystywaniu fermentacji alkoholowej przez człowieka pochodzą już sprzed 4000 lat.

Wyróżnia się również fermentacje: masłową, mlekową i octową. Bakterie beztlenowe mogą być bezwzględnymi lub względnymi beztlenowcami.

Bakterie rozmnażają się w sposób bezpłciowy: przez podział prosty z jednej komórki powstają dwie potomne. Proces ten zachodzi niezwykle szybko – w idealnych warunkach komórki pewnych gatunków dzielą się co 20 min. W takim tempie i przy braku przeszkód z jednej bakterii po zaledwie 6 godz. powstałoby ponad 130 000 komórek potomnych. Co więcej, wcale nie będą one identyczne genetycznie.

Za zmienność genetyczną organizmów eukariotycznych odpowiada proces płciowy. Jego odpowiednikiem u bakterii jest koniugacjakoniugacjakoniugacja: polega ona na przekazaniu z komórki donora do komórki akceptora części materiału genetycznego, najczęściej w postaci plazmidu. Spotyka się także transformacjętransformacjatransformację, w której fragmenty uwolnione z jednej uszkodzonej komórki są pobierane przez inne bakterie. Z kolei w procesie transdukcjitransdukcjatransdukcji geny bakteryjne przenoszone są do innej komórki wewnątrz bakteriofaga.

RkJer7fXkD7Pb

Ilustracja przedstawia schemat procesu koniugacji. Komórka dawcy zawiera luźno zawieszone w jej wnętrzu DNA chromosomalne oraz kulisty plazmid. W jej strukturze możemy również wyróżnić pilę koniugacyjną, czyli pustą w środku strukturę przypominającą kształtem słomkę. Komórka biorcy posiada w sobie wyłącznie chromosomalne DNA. Następnie dochodzi do replikacji plazmidu w komórce dawcy. Przy pomocy pili koniugacyjnej zreplikowana informacja genetyczna przekazywana jest do komórki biorcy. Po zakończeniu procesu bakterie rozłączają się. Komórka dawcy posiada te same struktury co przed rozpoczęciem procesu koniugacji, natomiast komórka biorcy posiada dodatkową informację genetyczną w postaci plazmidu przekazana mu przez komórkę dawcy.

Bakterie mogą przetrwać w niesprzyjającym środowisku życia, zmniejszając tempo metabolizmu i przechodząc w stan anabiozy. Wytwarzają różne formy przetrwalnikowe, np. cysty i endosporyprzetrwalnik (endospora)endospory, które umożliwiają im długotrwałe oczekiwanie na lepsze warunki bytowania.

Szacuje się, że bakterie pojawiły się na Ziemi już ok. 3500 mln lat temu. Przetrwały wiele zjawisk, katastrof, narodzin i wymierań gatunków oraz diametralnych zmian środowiska – do każdej potrafiły się dostosować.

Słownik