Bakterijos (lot. bacterium – liet. „bakterija“) yra labai maži organizmai. Tai prokariotiniai mikroorganizmai. Bakterijų ląstelės neturi branduolio, o dauguma jų neturi organoidų su jas gaubiančiomis membranomis. Dauguma jų turi ląstelės sienelę, kurią daugeliu atvejų sudaro peptidoglikanas. Jos turi DNR, o jų biochemija iš esmės tokia pati kaip ir kitų gyvų organizmų. Jos yra vieni paprasčiausių ir seniausių organizmų Žemėje ir funkcionuoja kaip savarankiški organizmai.

Sandara ir morfologija

Beveik visos bakterijos yra tokios mažos, kad jas galima pamatyti tik per mikroskopą. Dauguma jų matmenys svyruoja nuo maždaug 0,2 iki kelių mikrometrų (µm), nors kai kurios gali būti didesnės. Bakterijos sudarytos iš vienos ląstelės, todėl jos yra vienaląsčiai organizmai. Morfologiškai bakterijos dažniausiai skirstomos į kelias pagrindines formas: kamuoliukinės (kokai), pailgos lazdeliškos (bacilos), spiralės (spirilos) ir pan.

Ląstelės struktūroje svarbūs komponentai — plazminė membrana, citoplazma, DNR (dažniausiai vienas žiedinis chromosomos molekulė), dažnai plazmidės (maži genetiniai elementai), flagelos (judėjimui), pili (prilimui ir genetinei mainai) bei ląstelės sienelė. Gram teigiamų ir Gram neigiamų bakterijų ląstelės sienelės skiriasi: Gram teigiamose dominuoja storas peptidoglikano sluoksnis, o Gram neigiamose yra plona peptidoglikano sluoksnio ir papildoma išorinė membrana su lipopolisacharidais.

Dauginimasis ir genetika

Dauginasi dauguma bakterijų nelytiniu būdu dalijantis per paprastą binarinę dalijimą. Be to, bakterijos gali keistis genetine medžiaga per konjugaciją, transformaciją arba transdukciją — tai leidžia greitai įgyti naujų savybių, pvz., atsparumą antibiotikams. Kai kurios bakterijos sudaro atsparias sporas (pvz., Bacillus, Clostridium gentys), kurios leidžia išgyventi nepalankias sąlygas.

Medžiagų apykaita ir ekologinės stadijos

Bakterijų metabolizmas ypač įvairus: jos gali būti aerobinės (reikalingas deguonis), anaerobinės (be deguonies), fakultatyviai anaerobinės ir kt. Kai kurios bakterijos yra fototrofės (gauna energiją iš šviesos), kitos — chemoautotrofės arba chemoheterotrofės. Dėl šios įvairovės bakterijos gyvena beveik visuose planetos kampeliuose, įskaitant karštus šaltinius, druskines arba labai rūgščias aplinkas — ekstremofilus.

Gyvenimo vieta ir reikšmė žmogui

Atskirų bakterijų tikriausiai yra daugiau nei bet kurios kitos rūšies organizmų planetoje. Dauguma bakterijų gyvena žemėje arba vandenyje, tačiau daugelis gyvena kitų organizmų — įskaitant žmones — viduje arba ant jų odos. Kiekvieno iš mūsų kūne yra maždaug 1:1 bakterijų ląstelių ir žmogaus ląstelių; jos sudaro sudėtingą mikrobiomą. Kai kurios bakterijos gali sukelti ligas, o kitos padeda mums kasdienėje veikloje, pavyzdžiui, virškinti maistą (žarnyno flora), sintetinti vitaminus ar apsaugoti nuo patogenų. Taip pat bakterijos atlieka esminę ekologinę funkciją — organinių medžiagų skaidymą, azoto fiksaciją (pvz., Rhizobium gentys), biogeocheminius ciklus.

Pramonėje ir kasdieniame gyvenime bakterijos naudojamos maisto gamyboje (pvz., sūris, jogurtas), biotechnologijose (fermentai, fermentacijos procesai, genų inžinerija), atliekų valyme ir biosintezėje. Tačiau plačiai paplitęs yra ir antibiotikų naudojimas kovai su bakterinėmis infekcijomis — kartu kyla ir problemos dėl atsparumo antibiotikams bei lėtinių biofilmų sukeltų infekcijų.

Tyrimai ir istorija

Bakteriologijos įkūrėjas buvo vokiečių biologas Ferdinandas Cohnas (1828–1898). Jis paskelbė pirmąją biologinę bakterijų klasifikaciją pagal jų išvaizdą. Vėliau svarbų indėlį į bakterijų tyrimus įnešė Louis Pasteur ir Robert Koch — Pasteur nustatė mikroorganizmų vaidmenį fermentacijoje bei suformulavo sterilizacijos principus, o Koch pateikė metodus, kaip susieti konkretų mikroorganizmą su liga (Kocho postulatų pagrindai).

Tyrimams naudojami metodai apima mikroskopiją, kultivavimą, biocheminius testus, molekulinius metodus (PCR, genų sekvenavimas) ir modernią metagenomiką, leidžiančią tirti mikrobiomą neperkultūruojant atskirų rūšių.

Išvados

Bakterijos yra nepaprastai įvairios ir svarbios — tiek ekologiškai, tiek mediciniškai, tiek pramoniniu požiūriu. Jos gali būti naudingos arba žalingos, o supratimas apie jų sandarą, dauginimąsi ir ekologinę rolę yra būtinas sveikatai, aplinkos apsaugai ir biotechnologijų plėtrai.