חַיידקים (שם מדעי: Bacteria; מכונים גםחיידקים אמיתיים) הם יצוריםחד-תאיים המהווים את אחת משלוש העל-ממלכות הטקסונומיות בביולוגיה (לצדאאוקריוטים וחיידקים קדומים). החיידקים הם מבין היצורים הראשונים שהופיעו על פני כדור ארץ ומאכלסים קשת רחבה מאוד שלאזורי מחיה, כגוןמעיינות חמים, סלעי קרחונים, אזורים צחיחים, אזורי מחיה פוריים ודלים, וחלקם גם מתאכסנים באורגניזמים מן החי או הצומח כטפילים או כקומנסלים, ביחסיםסימביוטיים שונים ומגוונים. החיידקים הראשונים התפתחו ככל הנראה לפני כ-4 מיליארד שנה. מדובר במיקרואורגניזמיםפרוקריוטיים (החסריםגרעין תא ואברונים). החיידקים הם בין צורות החיים הנפוצות ביותר על פניכדור הארץ, והם יכולים להתקיים בסביבות מחיה מגוונות, ואף בסביבות קיצוניות שבהן לא הצליח להתקיים אףאורגניזם אחר.
מקור השם הלועזי "בקטריה" הוא מיוונית העתיקה βακτήρια, ופירושו "מקלות קטנים", משום שכך נראו המיקרואורגניזמים הראשונים שנצפו בעיני החוקרים הראשונים שצפו בהם תחתמיקרוסקופ ביניהםאנטוני ואן לוונהוק, ב-1674 אשר פתחו את תאוריית המיקרואורגניזמים germ theory[1] והובילו את החוקרים במאה התשע עשרה,לואי פסטר,רוברט קוך וג'וזף ליסטר להבנה בצורך בחיטוי בתהליכים של טיפול בחולים ויולדות, ובהבנה שתהליכים של תסיסה ליצירת מזונות שונים, הם תהליכים הנגרמים על ידימיקרואורגניזמים, ובהכרח לפסטור החלב.
השם העברי "חַיידק", פרי חידושו שלאליעזר בן-יהודה,[2] הואהלחם של המיליםחַי ודַק; משמעות שם התואר "דק" הוא דבר קטן. שמה המדעי של על-ממלכת החיידקים האמיתיים הוא Bacteria.
התא הבקטריאלי מתאפיין בציטופלזמה מוקפת בקרום תא בנוי מפוספוליפידים וחלבון ביחס של 3:1, בעל יכולת העברה סלקטיבית של חומרים מהסביבה אל תוך התא ומן התא אל הסביבה החיצונית,[3] וריבוזומים. לחיידקים יש תכונה משותפת עםעובשים,שמרים וצמחים והיא נוכחות שלדופן תא המקיף אתקרום התא. הדופן המקנה עמידות בפני שינויי לחצים אוסמוטיים. לחלקם יש קפסולה המקיפה את דופן התא. הקפסולה בנויה מרב-סוכר עם בליטות של אברונים הקרוייםפילי, שתפקידם להיצמד למשטחים וליצוררובדי גידול. לחלק מהחיידקים יששוטון אחד או יותר המשמש לתנועתיות מכוונת, ונוקלאואיד המכיל את החומר התורשתי של התא.
רוב החיידקים מקיימים בעצמם תהליכי חיים עצמאיים ומתרבים על ידיפליגה.חיידקי אי-קולי, למשל, מתחלקים בכל כ-20 דקות בתנאי גידול מיטביים שלחום ומזון.[4] החיידקים ניזונים מהסביבה, מפרישים פסולת לסביבה ובניגוד לנגיפים, רובם אינם זקוקים למאכסן, כך שאינם מתקיימים כטפילים. חלקם זקוקים למאכסן מן החי או מהצומח. חלק הופכים לפתוגניים וחלק לקומנסלים. בניגוד לתאיהם שלבעלי חיים ובדומה לתאיםצמחיים, לתאיהם של רוב החיידקים ישדופן תא המבטיח עמידות בפני שינויים בלחצים אוסמוטיים. החיידקים מסווגים לשתי קבוצות לפי סוג הדופן שלהם. בזכות נוכחות הדופן בתאי החיידקים והיעדרה בתאי האדם ובעלי חיים אחרים (יונקים, עופות, דגים), היא משמשת כמטרה לפעילות האנטימיקרוביאלית של סוגיאנטיביוטיקה, כגוןפניצילין,צפלוספורינים וואנקומיצין כאמצעי ריפוי.
חיידקים נצפו לראשונה על ידי האדם ב-1674 כאשראנטוני ואן לוונהוק צפה בחיידקים בעזרתמיקרוסקופ אור שפיתח. הוא כינה את החיידקים שראה בשם אנימלקולס(Animalcule) ובשנת 1676, תיאר את תצפיותיו בסדרת מכתבים לחברה המלכותית. הראשון שהשתמש במונח בקטריה כשם לחיידקים היה החוקר והרופא הגרמניכריסטיאן גוטפריד אהרנברג בשנת 1838.[5] בשנת 1859 הדגים החוקר הצרפתילואי פסטר באמצעותניסוי, כיתסיסה נגרמת מגידול של מיקרואורגניזמים, וכי המקור לגדילה זו אינו לפיתאוריית הבריאה ספונטנית. פסטר ניסה לבסס את הקשר בין חיידקים ומחלות, והיו לו הצלחות בתחום אבל הוא לא הצליח לבסס את הקשר בצורה מספקת. הרופא והחוקר הגרמנירוברט קוך, שחקר מגוון חיידקים גורמי מחלות ובהםכולרה,גחלת ושחפת, הצליח לתת אישוש מספק לתאוריה המדעית כיחיידקים אחראיים למחלות מידבקות והניח את היסודות למדע הבקטריולוגיה על פיארבעת הקריטריונים שלו. קוך זכה בפרס נובל לרפואה ב-1905. אף על פי שכבר במאה ה-19 היה ידוע כי חיידקים אחראיים למחלות רבות, לא היו טיפולים אנטיבקטריאליים זמינים. ב-1910 פיתחפאול ארליך את החומר האנטיביוטי, וב-1908 זכה בפרס נובל על עבודתו בתחום האימונולוגיה. ארליך היה החלוץ בשימוש בצביעה לזיהוי וסיווג חיידקים, ועבודתו הייתה הבסיס לצביעת גראם ולצביעת ציל-נילסן המאפשרים לראות את הצורה המורפולוגית של חיידקים בעזרת מיקרוסקופ.
המתגים גדלים כבודדים או בשרשראות, ואילו הנקדים מאורגנים בצברים, בזוגות או ברביעייות-טטראדות, או בשרשראות. התא הבקטריאלי מתאפיין בציטופלסמה מוקפת בקרום תא בנוי מפוספוליפידים וחלבון ביחס של 3:1 בהתאם, בעל יכולת העברה סלקטיבית של חומרים מהסביבה החיצונית אל התא ומן התא אל הסביבה החיצונית,[3] וריבוזומים האחראים לבנית החלבונים. תכונה משותפת שיש לחיידקים עםעובשים,שמרים וצמחים והיא נוכחות שלדופן תא קשיח המקיף את קרום התא. לחלק מהחיידקים ישקפסולה המקיפה את דופן התא. הקפסולה בנויה מרב-סוכר עם בליטות של אברונים הקרוייםפילי, שתפקידם להיצמד למשטחים וליצוררובדי גידול. לחלק מהחיידקים יששוטון אחד או יותר המשמש לתנועתיות מכוונת, ונוקלאואיד המכיל את החומר התורשתי של התא.
חיידקים מופיעים במגוון צורות שונות המושפעות משלד התא ודופן התא החיידקי:
קוקובצילים (Coccobacilli) – חיידקים בעלי צורה כדורית מוארכת, שמהווה מעין מצב ביניים בין צורה נקדית לצורה מתגית, כגון המיןFrancisella tularensis.
מתגים מכופפים – כפי ששמם רומז אלה חיידקים בעלי צורה של מתג מכופף בצורת פסיק, בניגוד למתג ישר. זו מעין צורת ביניים בין מתג לסלילון. חיידקי המיןVibrio cholerae בעלי צורה זאת.
לחלק מהחיידקים יש בנוסף לדופן התא גם מעטפה רירית הבנויה מרב-סוכר הקרויהקופסית המאפשרת לחיידקים להיצמד זה לזה וגם למשטחים ועל ידי כך מאפשרת יצירתביופילמים, וכן מסייעת לחיידקים בהתמודדות עםתאי דם לבנים.
לעיתים קרובות נצמדים חיידקים למשטחים ויוצרים שכבה הקרויהביופילם. ביופילמים מכילים פוליסכרידים הקרויים EPS שהופרשו על ידי החיידקים השונים ומאוכלוסייה מעורבת של אותם החיידקים אשר הסתגלה לתנאי הסביבה הייחודיים שנוצרו בביופילם. הביופילמים עשוי להיות בעובי של כמה מיקרומטרים ועד לחצי סנטימטר ועשויים להכיל מינים שונים של חיידקים,פרוטיסטים וחיידקים קדומים. ביופילמים שנוצרים על פני ציוד במערכות שונות, כגון, מערכות להובלת מים, מערכות תעשייתיות שונות, עלולות להוות מקור לאילוח חוזר.
חיידקים החיים בביופילים מופיעים בסדרים מורכבים של תאים ומרכיבים חוץ תאיים, היוצרים מבנים שניוניים ובהן רשתות של תעלות המאפשרותדיפוזיה של חומרי המזון. לביופילימים חשיבות רבה ברפואה, מאחר שמבנים אלו מופיעים לעיתים בזיהומים כרוניים, וחיידקים החיים בביופילמים הרבה יותר עמידים לחומריםאנטיביוטיים ולחומרי ניקוי וחיטוי, מחיידקים החיים בחופשיות. ביופילמים עשויים להתפתח גם על ציוד ומכשור מפעלי, ובייחוד על משטחים מפותלים וקשים לגישה. בביופילמים החיידקים עשויים לבצע שינויים מורפולוגיים גדולים לדוגמה, כאשר ישמחסור בחומצות אמינו חיידקיMyxobacteria מזהים את התאים מסביב בתהליך הקרויחישת סף (quorum sensing), נצמדים אחד אל השני ומתאמים פעילות משותפת של עד 100,000 תאים.
יש חיידקים בעלישוטונים המאפשרים להם לנוע ולעומתם יש אחרים המצוידים באמצעי הצמדות הקרויים פילי (pilli). מינים שונים של חיידקים נבדלים במספר ובסידור השוטונים על פניהם; לחלקם יש שוטון בודד (monotrichous), שוטון בכל אחד מהקצוות (amphitrichous), אשכול של שוטונים בכל קצה (lophotrichous), או שוטונים על פני כל התא (peritrichous). השוטון החיידקי מורכב מ-20חלבונים, יחד עם כ-30 חלבונים נוספים החיוניים להרכבה ולרגולציה של השוטון. השוטון הוא מבנה שמסתובב בבסיסו הודות למפל אלקטרוכימי.
למרבית החיידקים ישכרומוזום מעגלי בודד היכול להגיע בגודלו מ-160,000זוגות של בסיסים ב-Candidatus Carsonella ruddii ועד ל-12,200,000 זוגות בסיסים ב-Sorangium cellulosum. חיידקים מן הסוגBorrelia, כמו החיידקBorrelia burgdorferi האחראי למחלת ליים, הם יוצאי דופן מבחינת סידור הגנום, ולהם כרומוזום קווי יחיד. הגנים בחיידקים הם לרוב מקטע רציף ב-DNA, ובמינים מעטים בלבד נמצאואינטרונים בגנים.
חיידקים רבים מכיליםפלסמיד, שהם מקטעי DNA נוספים על הכרומוזומים שיכולים להכיל גנים המקניםעמידות לאנטיביוטיקה או גנים המקודדים פקטוריםפתוגניים. סוג נוסף של DNA חיידקי הםנגיפים המשתלבים בתאי החיידקים (בקטריופאג'ים) בתופעה הידועה כליזוגניות. קיימים זנים רבים של בקטריופאג'ים, חלקם מתמוססים בתוך התא של החיידק המארח, ואילו אחרים נוספים אל הכרומוזום של החיידק. הנגיפים עשויים להשפיע עלפנוטיפים שאותם מבטא החיידק, ודוגמה לכך היא ביטוי גנים של רעלנים על ידי החיידקClostridium botulinum כאשר יש בו פאג'. חיידקים פיתחו מנגנוני הגנה שונים מפני פאג'ים בהםאנזימי הגבלה, החותכים DNA זר, או רצפיקריספר, שהם מקטעים חוזרים בגנום המאפשרים לחיידקים לפתחחיסון נרכש מפאג'ים.
חיידקים, כאורגניזמים שמתרבים ברבייה אל-זוויגית, יורשים העתקים זהים של הגנים של הוריהם. ואולם שינויים בגנים עשויים להתרחש בעקבותשחלוף אומוטציה. מוטציות נוצרות בעקבות שגיאות במהלך העתקת ה-DNA או כתוצאה מחשיפה למוטגנים. שיעור המוטציות במיני חיידקים שונים הוא גבוה, ואף בזנים שונים מאותו המין. שינויים גנטיים בגנום החיידק עשויים להתרחש או בעקבות מוטציות אקראיות, או בעקבות מוטציות הנגרמות ממצבי עקה, שבה גנים החיוניים להתפתחות חיידק בסביבה מסוימת עוברים מוטציות רבות.
חלק מהחיידקים מעבירים גם חומר תורשתי בין תאים. תהליך כזה יכול להתרחש בשלושה אופנים:
טרנסדוקציה –בקטריופאג' (נגיף של חיידק) מחדיר DNA של תא אחד אל כרומוזום של תא שני
קוניוגציה – בתהליך שבו עובר DNA דרך מגע ישיר בין תאים.
קליטת גנים מחיידקים שונים או מהסביבה נקראתהעברה גנטית אופקית, והיא עשויה להיות נפוצה מאוד בסביבה טבעית. להעברת גנים חשיבות מיוחדת בעמידות לאנטיביוטיקה, שכן היא מאפשרת העברה של גנים המקנים עמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים פתוגניים שונים.
החיידקים, שמספרם על-גביכדור הארץ עולה על זה של כל שאר היצורים גם יחד, הם יצורים מגוונים וסתגלנים במידה בלתי רגילה. ניתן לחלק אותם למספר סוגים, כאשר שתי קבוצות הראשונית כוללות את רוב אוכלוסיית החיידקים:
פסיכרופילים – חיידקים אוהבי קור. משגשגים בטמפרטורות של 8–18 מעלות ורובם עמידים לקיפאון. נמצאו חיידקים פסיכרופילים בעצמותלווייתנאים ששרדו 20 שנים אחרי מות הלווייתן וניזונו משומנים שציפו את העצמות. חיידקים פסיכרופילים עשירים באנזימים מפרקי שומן.
מזופילים – חיידקים המשגשגים בטמפרטורתגוף האדם. הטמפרטורה האופטימלית של המזופילים(אנ') היא 20–45oC. רוב חיידקי המחמצת המשמשים להפקת תוצרת חלב הם מזופילים.
תרמופילים – חיידקים חובבי חום אשר חיים בטמפרטורות גבוהות. תרמופילים נמצאו משגשגים בטמפרטורות גבוהות מאוד, דוגמתמעיינותמים חמים או בזרמים תת-ימיים חמים.
חיידקים תרמוטולרנטים – חיידקים המסוגלים לשגשג בטמפרטורות של מעל ל-45oC.
היפרתרמופילים – חיידקים חובבי טמפרטורות גבוהות במיוחד. חלק מהמינים התרמופילים מתרבים בצורה אידיאלית מעל 100oC, ויכולים לשרוד בטמפרטורה של עד 121oC.
מתנוטרופים – חיידקים המשתמשים במתאן כמקור לאנרגיה. חיידקים אלה ניתן לנצל בהפיכת מתאן למתנול. חלקם יכולים גם לפרקכלור.
אוסמופילים ואוסמוטרופים – אלו חיידקים הגדלים בסביבה בההלחץ האוסמוטי גבוה, למשל בריכוזיסוכר גבוהים. בתא החיידק קיימים תהליכים של אוסמורגולציה(אנ') המאפשר לתא להסתגל לשינויים אוסמותיים סביבתיים. דופן התא מעניק לחיידק יכולת עמידה בפני שינויים של אוסמוטיים כתוצאה משינוי ריכוזי חומרים מומסים בסביבה המימית החיצונית (למשל, כתוצאה מסביבה עתירת סוכרים,מלח בישול) וכתוצאה משינויים בריכוז המים עקב תהליכים טרמיים, כגון ריכוז, ייבוש, הקפאה והפשרה.
קסרופילים – חיידקים הגדלים בסביבה דלת מים עד כדי יובש קיצוני.
אקסטרמופילים – בעברית חיידקים קיצונאים. מונח המתאר מיני חיידקים המסוגלים לשרוד בתנאים קשים במיוחד (חום גבוה, קור,חומציות רבה, חשיפה לקרינה (דוגמת ה-Deinococcus radiodurans), תנאילחץ קשים ועוד.
אל-אווירניים פקולטטיביים (אואווירניים פקולטטיביים) – חיידקים שמסוגלים לחיות בנוכחות חמצן ולנצלו לצרכיהם המטבוליים (מפיקים אנרגיה בעזרת חמצן כשהוא בנמצא, כאשר החמצן משמש כמקבל אלקטרונים סופי) אך גם בהיעדרו, בסביבות אל-אווירניות, הם מסוגלים להפיק אנרגיה בדרכים אחרות (למשל על ידישימוש בסולפט, או בניטראט, כמקבלי אלקטרונים סופיים).
סובלי אוויר – חיידקים שאינם זקוקים לחמצן על מנת להתקיים, אולם בשונה מן האל-אווירניים האובליגטוריים אינם נפגעים מנוכחותו.
כבר בשנות ה-60 התברר כי זנים מסוימים של חיידקים פיתחו עמידות כלפי האנטיביוטיקה (בייחוד כלפי הפנצילין) והיה צורך לפתח סוגים חזקים יותר של אנטיביוטיקה על מנת להתמודד עם חיידקים אלו.
חיידק ה-MRSA מוכר החל משנת 1996 כ"חיידק בתי החולים". חיידק זה עלול להיות עמיד בפני כל סוגי האנטיביוטיקה הידועים, ובכך מאיים על כל המאושפזים בבתי החולים. סכנתו כפולה היות שהוא תוקף את החולה במצב בו מערכות ההגנה הרגילות שלו אינן פועלות כראוי.
רוב החיידקים מתרבים על ידי חלוקת התא לשניים (פליגה), אולם יש שיטות רבייה נוספות כמו רבייה באמצעותנבגים והנצה.
חלוקת התא – התא גדל ומתפצל לשני תאים הגדלים כל אחד בנפרד לגודל תא רגיל של אותו חיידק.
נבגים (Endospores) – צורת רבייה המתאימה למצבי מחסור במשאבים בה החיידק יוצר תא נוסף המכילחומרי תשמורת, אבל לא מקיים פעילויות תוך תאיות ונשאר רדום עד לשינוי מתאים בתנאי הקיום. תופעה זאת קיימת בקרב חלק מחיידקי מתג גראם-חיוביים.
הנצה (Budding) – באחת מדפנות החיידק מופיע "ניצן" שמתפתח וגדל עד שהוא מגיע לגודל הרצוי ואז הוא מתנתק והופך לחיידק עצמאי המכיל את החומר התורשתי של החיידק האם.
הזמן האורך לאוכלוסיית חיידקים להכפיל את עצמה נקראזמן הדור. בדרך כלל זמן הדור של החיידקים הוא קצר ביותר ביחס לזמן הדור של האדם, ותחת תנאים אופטימליים יכול להיות אף 9.8 דקות עבור חיידקים מסוימים. חיידקיEscherichia coli, הנחקרים ביותר מבין החיידקים, מתרבים בתנאימעבדה מיטביים כל 20 דקות. זמן קצר זה הוא יתרון ברור בתחום ההנדסה הגנטית. כך לדוגמה חיידקים המהונדסים גנטית מפיקים את ההורמוןאינסולין על ידי תעתוק גן שהוחדר אליהם. זמן דור של 20 דקות, מאפשר התפשטות מהירה של החיידקים ובעקבות כך כמות גדולה מאוד של אינסולין המופק מחיידקים אלה. את האינסולין ממצים בשיטות תעשייתיות.
במעבדות מגדלים חיידקים במדיום מוצק או נוזלי. מדיום גידול מוצק כמוצלחות אגר, מאפשר לבודד מושבות של חיידקים. שימוש במדיום נוזלי נעשה כאשר נדרש נפח גדול של חיידקים. לעיתים משתמשים במדיום גידול סלקטיבי, שבו מוספים או מוסרים חומרי מזון או אנטיביוטיקות, וכך מתאפשר זיהוי סוגים ואף מינים של חיידקים.
שלב ההשהיה – החיידקים מתרבית המזרע מסתגלים למצע ומייצרים חומרים (וביניהםמטבוליטים ראשוניים,אנזימים וכדומה) המכינים אותם לרבייה מהירה.
השלב המעריכי – או שלב הגידול האקספוננציאלי Exponential growth phase. שלב שבו כל החיידקים באוכלוסייה מתחלקים בקצב מרבי ביחס לתנאים בהם הם מצויים. כאשר התאים נכנסים לשלב הזה כל המנגנונים מותאמים לגידול ולהכפלה ובשלב הזה חל גידול מאוזן, עליה הדרגתית בקצב שווה של כל מרכיבי התא: חלבונים,RNA, DNA וכיוצ"ב, המוביל לחלוקת התא לשניים. מתא אחד יתקבלו שניים, משני תאים יתקבלו ארבעה וכו'. גידול זה הוא גידול אקספוננציאלי (מעריכי). בשלב זה ניתן למדוד את זמן הדור וקצב הגידול. זמן הגידול המעריכי מותנה בתנאי הסביבה.
שלב העמידה – עקב צפיפות האוכלוסייה, ירידה בחומרי המצע והפרשת חומרי לוואי, אוכלוסיית החיידקים עוברת למצב סטטי. בנוסף האוכלוסייה מצויה במצבעקה, ומפרישהמטבוליטים משניים לסביבה. מספר החיידקים לא משתנה מפני שהם נכנסים למצב עקה, בו מתבטאים גנים המעורבים בתיקון DNA, מטבוליזם אנטי-אוקסידנטי ומעבר של נוטריינטים.[6]
שלב התמותה – מפאת חוסר מתמשך של חומרי המצע והצטברות של חומרי לוואי, אוכלוסיית החיידקים מצויה בגידול שלילי מתמשך. לעיתים החיידקים המתים מתפרקים כתוצאה מנוכחותאנזימים פרוטאוליטיים.
החיידקים הם לרוב חסרי צבע ולכן קשה להבחין בינם לבין המצע. צביעתם מאפשרת להשיג ניגוד בינם לבין סביבתם. קיימות שיטות רבות ומגוונות של צביעת חיידקים. בחירה בצביעה שונה נותנת זיהוי קל של אוכלוסיית חיידקים שונה ומדגישה חלקים אחרים של התא.
צביעת גראם, למשל, היא הצביעה הנפוצה ביותר בבקטריולוגיה והיא תהליך שנועד להבדלה ראשונית בין סוגי חיידקים על סמך מבנה הדופן שלהם. צביעת גראם מבדילה בין חיידקים גראם-חיוביים לגראם-שליליים (בעלי דופן תא עבה או דקה, בהתאמה). התהליך קרוי על שם הרופא הדניהנס כריסטיאן גראם שהחל את פיתוחו.
צביעת גראם אינה, כאמור, השיטה היחידה לצביעת חיידקים. שיטות נוספות בהן משתמשים על מנת לצבוע חיידקים הן:
רק מיעוט מתוך מאות אלפי סוגי החיידקים הםפתוגנים הגורמים למחלות. סוגים רבים של חיידקים אף מועילים או חיוניים לאדם ולבריאותו.
שימוש בחיידקים כמו ה-Lactobacillus לצדשמרים ועובשים משמש את האדם בהכנת מזונות שונים כמוגבינות,חמוצים,חומץ,יין ויוגורט. בהקשר למוצרים אלה, החיידקים הם אלו הגורמים פעמים רבות את הריח הרע הנובע מהם. גם במחלות ובתופעות המלוות בחיידקים נלווה ריח לא נעים, לדוגמה בתופעתאבני שקדים (טונסילוליטים).
זמן הדור הקצר של החיידקים, המאפשר גידול מהיר באוכלוסייה, וכן היכולת לבצע שינויים גנטיים בצורה פשוטה יחסית בחיידקים הפכו אותם ככלי חשוב בהנדסה גנטית. באמצעות הנדסה גנטית גורמים לחיידקים לייצר חלבונים מבוקשים, למשל ייצוראינסולין על ידי חיידקים במקום להפיק אותו מבלוטת הלבלב שלבעלי חיים.
בעשור השני של המאה ה-21 החלה התקדמות ראשונית בפיתוח חיידקים מלאכותיים או מלאכותיים למחצה.
בשנת 2010 הצליח צוותו שלקרייג ונטר לסרוק אתהקוד הגנטי של חיידק ולייצר קוד זה באופן מלאכותי. הקוד הגנטי הוחדר לחיידק ממין אחר, שהחל לתפקד בתור החיידק המקורי בהתאם לקוד הגנטי.[7]
בשנת 2014 צוות מחקר ממכון סקריפס למחקר(אנ') הצליח ליצור חיידק מלאכותי-למחצה שה-DNA שלו עשוי מארבעת הנוקלאוטידים הטבעיים, ובנוסף עשוי משני נוקלאוטידים מלאכותיים. במחקרם שהתפרסם בשנת 2017 הראו שהחיידקים יכולים לשמור על הקוד הגנטי לאורך זמן, והנוקלאוטידים המלאכותיים נשמרו גם לאחר 60חלוקות של התא.[8]
עד סוף העשור ייצור חיידקים מלאכותיים למחצה נחשב לחסר כל יכולת יישום של ממש בתעשייה או ברפואה. בסוף שנת 2019 הציגהטכניון פיתוח של חיידק שמסוגל לבצע חישוב מתמטי בסיסי.[9][10]
בעבר נקראו ממלכות החיידקים האמיתיים והחיידקים הקדומים בשם הכוללמונרה (Monera). עד לפני כמה עשרות שנים סווג חלק מהחיידקים כצמחים, חלק כפטריות וחלק כאצות, וממלכת החיידקים לא הייתה קיימת. התגלית שהביאה לסיווגם של החיידקים כיצורים נפרדים היא ההבדל הבסיסי ביותר בין חיידקים ובין שאר היצורים: כל החיידקים (אמיתיים וקדומים) הם פרוקריוטיים, ואילו כל היצורים האחרים הםאיקריוטיים (בעלי גרעין).
