Vijasumu (kutokaKiyunani βακτήριον, baktērion, yaani "kifimbo", kutokana naumbo la vijasumu vya kwanza kugundulika; pia:bakteria) niviumbehai wadogo sana aina yavidubini.Mwili wa vijasumu huwa naseli moja tu. Huonekana kwahadubini tu na kwa sababu hiyo hawakujulikana katikakarne za kale.
Bakteria
Bakteria aina yaClostridium botulinum katikahadubini
Aina nyingi huishi ndani ya viumbe vikubwa zaidi.Mwanadamu huwa na bakteria nyingi ndani yautumbo wake ambazo ni za lazima kwammeng'enyo wachakula. Hata katikangozi kuna bakteria nyingi ambazo zinakinga mwili dhidi ya vidubini vilivyo tishio. Lakini bakteria nyingine katikamazingira huweza kusababishamagonjwa na sehemu kubwa yamagonjwa ya kuambukiza yametokana na bakteria.
Bakteria huzaa kwa njia ya kujigawa na kuwa bakteria mbili ambazo ni sawa na seli asilia.
Antonie van Leeuwenhoek, mwanamikrobiolojia wa kwanza na mtu wa kwanza aliyeona bakteria kwa darubini.
Bakteria waligunduliwa mara ya kwanza naAntonie van Leeuwenhoekmwaka wa1676, kwa kutumiahadubini ya lensi moja ya muundo wake mwenyewe.[1] Aliwaita "animalcules" na alichapisha habari zautafiti wake kwenye msururu wabarua kwa Shirika la Muungano wa Mfalme. Jinabacteriam lililetwa miaka mingi baadaye, na Christian Gottfried Ehrenberg katika mwaka wa 1838.[2]
Mwaka1859Louis Pasteur alionyesha kuwa mchakato wa kuchachusha unasababishwa na ukuaji wa vijiumbe, na kwamba ukuaji huu si wa kizazi cha kujianzia. (Hamira nakuvu, ambazo kwa kawaida zinahusishwa na uchachushaji, si bakteria, ila ukungu.) Pamoja na mwenzake,Robert Koch, Pasteur alikuwa wa kwanza kuitetea nadharia ya kijidudu ya ugonjwa.[3]
Robert Koch alikuwamwanzilishi wataaluma yauuguzi wamikrobiolojia na alishughulikiakipindupindu,kimeta nakifua kikuu. Katika utafiti wake wa kifua kikuu, Koch hatimaye alithibitisha nadharia ya kijidudu, ambayo ilimfanya atunukiweTuzo laNobel mwaka wa1905.[4] Katika madai yake, Koch aliweka vigezo vya kutathmini kama kiumbe ndicho husababisha ugonjwa, na madai haya yanatumika mpaka leo hii.[5]
Ingawa katikakarne ya 19 ilijulikana kwamba bakteria ndio chanzo cha magonjwa mengi, hakunamatibabu yoyote ya viuabakteria yaliyopatikana.[6] Katika mwaka wa1910,Paul Ehrlich alitengenezakiuavijasumu cha kwanza, kwa kubadilisharangi ambazo kwa kuchagua zilitia mawaaTreponema pallidum, spirokaeti ambayo husababishakaswende katika mchanganyiko wa ambao uliua kisababishi magonjwa.[7] Ehrlich alikuwa ametuzwaTuzo la Nobel mwaka1908 kwa kazi yake kuhusuelimu ya kingamaradhi, na alianzisha matumizi ya madoa ili kuchunguza na kubaini bakteria, na kazi yake ilijikita kwenye misingi yadoa la Gram nadoa la Ziehl-Neelsen.[8]
Mafanikio makubwa katika utafiti wa bakteria yalikuwa kutambuliwa kwaCarl Woese mwaka1977 kwambaakea walitokana na mabadiliko tofauti na yale ya bakteria.[9]Uanishaji huu mpya wa jamii ya filojenetiki ulikitwa kwenye misingi ya kufululizwa kwaribosomuRNA 16S, ukagawaprokaryota katika makundi mawili yenye mageuko tofauti, kama mojawapo ya sehemu ya mifumo ya vikoa vitatu.[10]
Asili ya bakteria wa sasa ilikuwa vijiumbe vya seli moja ambavyo ndivyoviumbehai wa kwanza duniani, takriban miakabilioni 4 iliyopita.
Karibu miaka bilioni 3 iliyopita, viumbe wote walikuwa hawawezi kuonekana kwamacho, na bakteria na akea walikuwa ndio aina kubwa za viumbehai duniani.[11][12]
Ingawavisukuku vya bakteria vipo, kama vilestromatoliti, ukosefu wao waumbo maalumu unazuia kutumiwa katika uchunguzi wahistoria ya mabadiliko ya bakteria, au kueleza linispishi ya bakteria maalumu ilianza. Hata hivyo, mpangilio wajeni unaweza kutumiwa kuelezea upyafilojeni ya bakteria, na utafiti huo unaonyesha kuwa bakteria wa kwanza walitokana nanasaba ya akea / eukaryota.[13]
Huenda asili ya bakteria wa hivi karibuni na ya akea ilikuwahaipathamofili iliyoishi miaka bilioni 2.5 hadi 3.2 iliyopita.[14][15]
Aidha bakteria walishiriki katika geuko la pili kubwa, la akea naeukaryota. Hapo, eukaryota walitokana na bakteria wa kale na kuwa na uhusiano uliowafaidi wote huku seli za kwanza za eukaryota, ambazo huenda zilihusiana na akea.[16][17] Hii ilihusu kumezwa kwa seli za proto-eukaryota na alfa-protobakteria kwa manufaa ya wote na kuunda amamitokondria au haidrojenisomi, ambazo bado zinapatikana kwenye eukaryota zote (wakati mwingine katika hali iliyo dhaifu sana, kwa mfano katikaprotozoa ya "amitokondrial" ya kale). Baadaye, baadhi ya eukaryota ambazo tayari zilikuwa na mitokondria pia zilimeza viumbe ambavyo vilikuwa kama cyanobakteri. Hii ilisababisha kuundwa kwakloroplasti katikamwani namimea. Aidha, kuna baadhi ya mwani ambayo ilichimbuka baadaye kutoka kwa matukio ya hali ya kutegemeana. Hapa, eukaryota zilimeza eukaryota ya mwani ambayo baadaye ilinawiri na hata kuwa plastidi ya "kizazi cha pili".[18][19] Hii inajulikana kama hali ya kutegemeana ya daraja la pili.
Aina ya maumbo ya seli za bakteria na mpangilio wake.
Bakteria huwa na maumbo na ukubwa tofautitofauti, unaoitwamofolojia. Seli za bakteria ni karibu sudusi moja 1 / 10 ya seli za eukaryota na kwa kawaida huwa naurefu wamikromita 0.5-5.0. Hata hivyo, spishi chache, kama vileThiomargarita namibiensis naEpulopiscium fishelsoni, huwa na urefu wa milimita nusu ya muda mrefu na zinaweza kuonekana kwa macho bila darubini.[20]
Kati ya bakteria ambao ni wadogo ni wale wa jenasi yaMykoplasma, ambao wana kipimo cha mikromita 0.3 tu, udogo wao unalingana na virusi vilivyo vikubwa zaidi.[21] Baadhi ya bakteria wanaweza kuwa hata wadogo zaidi, lakini bakteria hao wadogo zaidi hawajatafitiwa vizuri.[22]
Spishi za bakteria nyingi huwa ama duara-dufu, waitwao koksi (umoja: kokusi, kutoka neno la Kigirikiκόκκος -kókkos,nafaka,mbegu) au umbo la fimbo, waitwao bacilli (umoja: Bacillus, kutoka neno laKilatinibaculusKilatini, fimbo). Kurefuka huhusishwa na kuogelea.[23]
Baadhi ya bakteria wenye umbo la fimbo, waitwao vibrio, huwa na mviringo kidogo au umbo la koma; na wengine, wanaweza kuwa na umbo la pia, waitwao spirilla, au kuzungushwa kwa pamoja, waitwao spirokiti. Idadi ndogo ya spishi wana umbo lapembenne au hata umbo lasanduku.[24] Hivi majuzi, bakteria waligunduliwa ndani yasahani ya dunia ambao na kuwa na urefu kama wa fimbo na sehemu ya pembeni yenye umbo lanyota.
Eneo lao kubwa ukilinganishwa na uwiano wa kiasi cha mofolojia hii linaweza kufaidi hawa bakteria katika mazingira yaliyo namadini machache.[25] Maumbo haya tofauti ni kutokana na ukingo wa ukuta wa seli za bakteria na kuamua na bakteria na mfupa wa saitoplazimu, na ni muhimu kwa sababu unaweza kuathiri uwezo wa bakteria wa kupata virutubisho au madini, kujigandisha kwenye kingo, kuogelea kwa vitu viwevu na kujiepusha nakuwindwa.[26][27]
Spishi nyingi za bakteria zinaishi kama seli moja tu, wengine huwa na ruwaza fulani ya muungano:Neisseria huunda diploidi (jozi),Streptococcus huunda minyororo, naStaphylococcus hujiunga kwenye kikundi cha "rundo la zabibu". Aidha bakteria zinaweza kurufushwa kuunda filamenti, kwa mfano Aktinobakteria. Mara nyingi bakteria za nyuzi huzungukwa na uo ambao una chembechembe nyingi za kibinafsi. Aina fulani, kama vile spishi za jenasi yaNocardia, huweza hata kuunda filamenti za kushangaza zenye matagaa, zinazofanana na vimelea vya mycelia.[28]
Aina ya maumbo ya prokaryoti ikilinganishwa na viumbe wengine.
Mara nyingi bakteria hujiunganisha kwenye sehemu zingine ili kuunda mikusanyiko mikubwa iitwayo biofilamu au mikeka ya bakteria. Filamu hizi zinaweza kuwa kati ya mikromita chache kwa unene hadinusumita kwakina, na zinaweza kuwa na spishi nyingi za bakteria,protista naakea. Bakteria wanaoishi katika biofilamu huwa na mpangilio mgumu wa seli na vipengele vya nje ya seli, na kuunda maumbo ya daraja la pili kama vile mikrokoloni, umbo ambalo huwa na njia nyingi kuwezesha upitishaji wa virutubisho.[29][30]
Katika mazingira ya kawaida, kama vile udongo au mimea, bakteria wengi huunganishwa kwenye kingo katika bio-filamu.[31] Bio-filamu ni muhimu pia katikauuguzi, kwa sababu mara nyingi maumbo haya yanapatikana kwenye magonjwa mabaya ya kuambukizwa au katika maambukizi ya vifaa vya matibabu ambavyo vimewekwa mwilini, na bakteria wanaolindwa ndani ya bio-filamu ni vigumu sana kuwaua kuliko bakteria walio pweke.[32]
Wakati mwingine mabadiliko mengine makubwa ya kimofolojia yanaweza kutokea. Kwa mfano, wakinyimwaamino asidi, miksoobakteria wanaweza kugundua seli ambazo zimewazingira, hali iitwayo hisi ya kikundi, hujumuika pamoja, na hukusanyika kuunda maumbo marefu ambayo yanaweza kufika mikromita 500 na yenye takriban seli za bakteria 100,000.[33] Katika maumbo haya, bakteria hutekeleza majukumu tofauti: aina hii ya ushirikiano ni mfano rahisi wa ushirika wa seli nyingi. Kwa mfano, karibu seli moja kwa kila seli 10 huhamia sehemu ya juu ya maumbo haya na huwa katika hali ya utulivu iitwayo "myxospores", ambayo ina uwezo wa kustahimiliukavu na hali nyingine mbaya zaidi za mazingira, kinyume na ilivyo seli zingine.[34]
Seli ya bakteria imezungukwa na utando walipidi, au utando wa seli, ambao huifunika na pia kuikinga dhidi ya kushikilia virutubisho,protini na sehemu nyingine muhimu zasaitoplazimu ndani ya seli. Kwa kuwa hizi seli ni prokaryota, bakteria mara nyingi huwa hazinaoganeli kwenye utando katika saitoplazimu yao, kwa hivyo, huwa na sehemu chache zilizo kubwa ndani ya seli. Kwa sababu hiyo hawanakiini,mitokondria,kloroplast na oganeli nyingine ambazo zinapatikana katika seli za eukaryota, kama vilesehemu za Golgi naretikilamu ya endoplazimu.[35]
Wakati fulani bakteria walionekana kama mifuko tu ya saitoplazimu, lakini vitu kama vile mfupa-seli wa prokariyoti,[36][37] na ujanibishaji wa protini katika maeneo maalum ndani ya saitoplazimu[38] umedhihirisha viwango vya kuendelea. Vijisehemu hivi vya seli vimekuja kujulikana kama "maumbo ya hali ya juu ya bakteria".[39]
Vijisehemu vidogo kama vilekaboksisomu[40] vinadhihisha kiwango kingine cha mpangilio, ambavyo ni sehemu zilizo ndani ya bakteria ambazo zimezungukwa nashanga zapolihedra ya protini, badala ya utando wa lipidi.[41] "Oganeli hizi za polihedra" hujikusanya na kugawaumetaboli wa bakteria katika vyumba, kazi ambayo hutekelezwa na oganeli zinazopatikana kwenye utando kwenye eukaryota.[42]
Mifanyiko mingi yakibiokemia, kama vile kualisha nguvu, hutokana na tofauti za viwango vya chumvi kupitia kwa utando, sifa ambayo pia hupatikana katikabetri ya. Kukosekana kwa jumla kwa utando wa ndani kwenye bakteria kunamaanisha kwamba mifanyiko kama vileusafiri waelektroni hutokea kwenye utando baina ya saitoplazimu na nafasi kati ya periplazimu.[43] Hata hivyo, katika bakteria wengi wanaotengenezachakula kutoka kwamwanga utando wa plazimu huwa umekunjwa sana na hujaza seli na safu ya utando wa kukusanya mwanga.[44] Utando huo wa kukusanya mwanga unaweza hata kuunda maumbo yaliyofunikwa na lipidi yaitwayoklorosomu katika bakteria za kijani zasalfa.[45] Protini zingine huleta virutubisho kupitia kwa utando wa seli, au kutoa molekiuli ambazo hazihitajiki kutoka kwa saitoplazimu.
Karboksisomu ni protini-iliyoambatanishwa viungovya bakteria. Upande wa kushoto juu ni picha ya darubini ya elektroni ya karboksisomu katika Halothiobacillus neapolitanus , chini ni picha safi ya karboksisomu. Katika upande wa kulia ni mfano wa muundo wao. Viwango vya kupima ni 100 nm.
Bakteria hawana kiini chenye utando, na wameundwa kutoka kwa jeni ya kromosomu moja ya mviringo iliyo katika saitoplazimu katika umbo lisilo na muundo maalum liitwalo nukleoidi.[46] Kiini cha bakteria kina kromosomu yenye protini na RNA. Planktomaisiti zina upekee katika kukosekana kwa jumla kwa utando wa ndani katika bakteria, kwa sababu zina utando unaozunguka kiini chao na huwa na maumbo mengine ya seli yenye utando.[47] Kama ilivyo kwaviumbe wote wenye uhai, bakteria huwa na ribosome kwa ajili ya kutengeneza protini, lakini maumbo ya ribosome wa bakteria ni tofauti ikilinganishwa na wayukariyoti naAkea.[48]
Baadhi ya bakteria hutengeneza chembechembe ndani ya seli za kuhifadhi virutubisho, kama vile glikojeni,[49]polifosfeti,[50]salfa[51] au polihaidroksyalkanoeti.[52] Chembechembe hizi huwezesha bakteria kuhifadhi misombo kwa ajili ya matumizi ya baadaye. Baadhi ya spishi za bakteria, kama vile zile za Sayanobacteria wa kifotosinthetiki, hutengeneza vilengelenge vya gesi vya ndani, ambavyo huvitumia kuwawezesha kuelea - na kuwaruhusu kuogolea juu na chini katika rusu za maji zenye mwanga na virutubisho tofauti.[53]
Karibu na nje ya utando wa seli kuna ukuta wa seli wa bakteria. kuta za seli za bakteria zimetengenezwa na peptidoglaikani (ambayo awali iliitwa murein), ambayo hutokana na mfululizo wa polisakaraidi zilizounganishwa na peptide isiyo ya kawaida yenye amino asidi ya D.[54] Kuta za seli za bakteria hutofautiana na kuta zammea nakuvu, ambao hutengenezwa kutokana na selulosi na chitini, mtawalia.[55] Ukuta wa seli ya bakteria pia ni tofauti na ule wa Akea, ambao hauna peptidoglaikani. Ukuta wa seli ni muhimu katika maisha ya bakteria wengi, na antibiotiki ya penicillin anaweza kuua bakteria kwa kuzuia hatua moja katika matumizi ya peptidoglaikani.[55]
Kuna aina mbili kuu za kuta za seli katika bakteria, ziitwazo Gramu-chanya na Gramu-hasi. Majina haya yanatokana na athari ya seli kwa waa la Gram,utafiti ambao ulitumiwa kwa muda mrefu katika kuainisha spishi za bakteria.[56]
Bakteria za Gram-chanya zina ukuta wa seli mnene ambao una rusu nyingi za peptidoglaikani na asidi ya teikoiki. Kinyume na matarajio, bakteria wa Gramu-hasi wana ukuta mwembamba uliyo na rusu chache za peptidoglaikani iliyozungukwa na utando wa pili wa lipidi wenyelipopolisakaride na lipoprotini. Bakteria wengi wana ukuta wa seli wa Gramu-hasi, na Fimikuti tu na Aktinobakteria ambao(asilia walijulikana kama bakteria wa G + C ya chini na G + C ya juu Gramu-chanya, mtawalia) huwa na mpangilio wa Gramu-chanya mbadala.[57] Utofauti huu katika miundo unaweza kuleta tofauti katika kuathirika kwa antibiotiki, kwa mfano, vankomisin inaweza tu kuua bakteria wa Gram-chanya na hushindwa kuua pathojeni za Gram-hasi, kama vileHaemophilus influenzae auPseudomonas aeruginosa.[58]
Katika bakteria wengi rusu ya S ya molekiuli za protini zilizounganishwa pamoja hufunika nje ya ukuta wa seli.[59] Rusu hii hukinga seli dhidi ya athari za kikemikali na zingine na inaweza kuzuia kuenea kwamakromolekiula. Rusu za S- zina kazi mbalimbali lakini ambazo hazieleweki vizuri, lakini inajulikana kwamba hufanya kazi kama sumu kali katikaCampylobacter na zinavimeng'enya katikastearothermophilus Bacillus.[60]
Mchoro wa elektroni za helikobakta pailori elektroni, unaoonyesha flajela nyingi kwenye seli
Flajela ni maumbo magumu yenye protini, yana kipenyo cha takriban nanomita 20Mita huwa na urefu wa hadi mikromita 20, ambazo hutumika kuwezesha usafiri wa ufanisi. Flajela huendeshwa kutokana na nguvu zinazozalishwa kupitia kwa ubadilishanaji wa Ionchini ya mwinamo wa elektrokemikali kupitia kwa utando wa seli.[61]
Fimbriae ni nyuzi nyororo za protini, zenye kipenyo cha nonimita 20-10 tu na urefu wa mikromita kadhaa. Huwa wamesambaa kwenye sehemu za sseli, na hufanana na nywele laini zinapoonwa kupitia kwa hadubini ya elektroni. Inaaminika kuwa Fimbriae huhusika katika kuunganisha vitu yabisi kwenye sehemu zingine au katika seli zingine na ni muhimu katika kutengeneza sumu kali ya pathojeni fulani za bakteria.[62] Pili(kwa umoja pilus) ni viambatisho vya seli, kubwa kidogo kuliko fimbriae, ambavyo vinaweza kuhamisha vitu vya jenetiki baina ya seli za bakteria katika mchakato uitwao muungano (tazama jenetiki ya bakteria, hapa chini).[63]
Kapsuli au rusu za slimi zinazotengenezwa na bakteria wengi kuzingira seli zao, na hutofautiana kwa maumbo na miundo: kuanzia rusu ya slimu isiyo na mpangilio ya ya nje ya polima ya seli, na yenye muundo bainishi wa kapsuli au glaikokaliksi. Maumbo haya yanaweza kulinda seli dhidi ya kumezwa na seli za yukariyoti, kama vile makrofeji.[64] Pia wanaweza kufanya kazi kama Antijeni na kushirikishwa katika utambuzi wa seli, kadhalika kuwezesha katika kuunganisha na na kutengenza bio-filamu.[65]
Kuleta pamoja hii miundo au maumbo ya seli kunategemea mifumo ya utoaji wa ugiligili wa bakteria. Uhamisho wa protini kutoka kwa saitoplazimu hadi kwa periplazimu au katika mazingira yaliyo karibu na seli. Mifumo ya aina nyingi ya utoaji ugiligili inajulikana na mara nyingi miundo hii ni muhimu kwa ajili ya pathojeni za sumu kali, kwa hiyo hutafitiwa kwa kina.[66]
Bacillus anthracis (yenye doa la zambarau) inyokua kwenye ugiligili wa uti wa mgongo
Baadhi yanasaba ya bakteria wa Gram-chanaya, kama vile Bacillus, Clostridium, Sporohalobacter, Anaerobacter naHeliobacterium, zinaweza kutengeneza maumbo yaliyotulia yenye uwezo kustahimili yaitwayo endospora.[67] Karibu katika visa vyote, endospora moja hutengenezwa na huu siyo mchakato wa uzazi, ingawaAnaerobacter wanaweza kutengeneza endospora kwenye seli moja.[68] Endospora huwa na kitovu muhimu cha satoplazimu chenyeADN na ribosomu iliyozungukwa na rusu ya gamba na kulindwa na ngozi ngumu isiyopenyeka.
Endospora haina umetaboli usiyoweza kuonekana nainaweza kustahimmili hali mbaya ya kimwili na kikemikali, kama vile viwango vya juu vya mwanga wa miale ya jua, mionzi ya gamma, sabuni za maji, vipukusi, joto, kuzizima, shinikizo na ukavu.[69] Katika hali hii iliyotulia, viumbe hawa wanaweza kusalia na uwezo wa kujitegemea kwa mamilioni ya miaka,[70][71] na endospora huwezesha bakteria hata kushi kwenye ombwe tupu na mionzi ya anga.[72] Aidha, bakteria ambao hutengeneza endospora wanaweza kusababisha ugonjwa kwa mfano, unaweza kupata kimeta kwa kuvuta hewa yenye endospora zaBacillusanthracis, na uchafuzi wa vindnda vya ndani na endospora za Clostridium tetani husababisha pepopunda.[73]
Bakteria huonyesha aina mbalimbali za umetaboli.[74] Sifa za kundi la bakteria kijadi zimetumika katika kuainisha jamii zao, lakini aghalabu sifa hizi hazioani na uainishaji wa kisasa wa jeni.[75] Umetaboli wa bakteria huainishwa katika makundi ya lishe kwa misingi ya vigezo vitatu vikuu: aina ya nishati inayotumika katika kukua, chanzo chakaboni, na nyenzo za elektroni zinazotumika kwa ajili ya ukuaji. Kigezo kingine cha ziada cha vidubini vinavyopumua ni vinasa elektronivinavyotumika katika uzalishaji wa nguvu kwa kutumia oksijeni au bila oksijeni.[76]
Aina za lishe katika umetaboli wa bakteria
Aina ya lishe
Chanzo cha nguvu
Chanzo cha kaboni
Mifano
Fototrofu
Mwanga wa jua
Misombo ya kaboni (fotoheterotrofu) au uongezaji wa kaboni (fotoautotrofu)
Cyanobakteria, Bakteria wa kijani wa salfa, Klorofleksi, au bakteria wa zambarau
Lithotrofu
Iso-Misombo
Misombo ya kikaboni (lithoheterotrofu) au uongezaji wa kaboni (lithoautotrofu)
Thamodesalfobakteria,Hydrogenophilaceae, au Nitrospirae
Oganotrofi
Misombo ya kaboni
Misombo kaboni (kemoheterotrofi) au uongezaji wa kaboni (kemoautotrofi)
Bacillus, Clostridium auEnterobacteriaceae
Umetaboli wa kaboni katika bakteria huwa aidha pale ambapo misombo ya kaboni kiheterotrofiki, ambapo misombo kikaboni hutumiwa kama vyanzo vya kaboni, au kiototrofiki, kumaanisha kamba sseli ya kaboni hutokana na uongezaji wagesi ya kaboni yenye oksijeni. Bakteria za heterotrofiki ni pamoja na aina ya vimelea. Mfano mzuri wa bakteria za ototrofiki fototrofiki siyano-bakteria, bakteria za salfa ya kijani na baadhi wa bakteria za zambarau, lakini pia spishi nyingi za aina ya kemolithotrofiki, kama vile bakteria za kuongeza naitrojeni ama za kuongeza oksijeni katika salfa.[77] Umetaboli wa nishati ya bakteria ama huwa umejikita katika ototrofi, utumiaji wa mwanga kupitia kwausanisinuru, au kupitia kwa kemotrofi, utumiaji wa dutu za kemikali kuzalisha vyakula, ambayo mara nyingi hutengenzwa kwa gharama ya oksijeni au vipokea elektroni mbadala (mpumuo wa erobiki / anerobiki).
Filamenti sinobakteria ya kuzalisha chakula kutoka kwa mwanga
Hatimaye, bakteria zimegawanyika kama lithotrof ambazo hutumia vitoa elektroni vya isokaboni na oganotrofu ambazo hutumia misombo ya kikaboni kama vitoa elektroni. Vijiumbe vya kemotropiki hutumia vitoa elektroni husika katika kuhifadhi nguvu (kwa mpumuo wa aerobiki/uchachushaji wa anerobiki) na mifanyiko mingine ya biosinthetiki (kwa mfano, kuongezea gesi ya kaboni dioksidi), navyo viumbe vya fototropiki huzitumia tu kwa madhumuni ya biosinthetiki. Viumbe vipumuzi hutumia misombo ya kemikali kama kiini cha nishati kwa kuchukua elektroni kutoka kwa substreti ilopunguzwa na kuzihamisha hadi kwenye taminali ya kukubali elektroni katika mmenyuko wa aina ya redoksi. Mmenyuko huu husababisha nishati kutolewa inayoweza kutumika kwa kumeng'enya ATP na kuendesha umetaboli. Katika viumbe vya erobiki,oksijeni hutumiwa kama kikubalio cha elektroni. Katika viumbe vya anaerobic misombo ya isokaboni nyingine kama vile, naitratisalfeti au kaboni dioksaidi hutumika kama vikubalio vya elektroni. Hii hupelekea michakato muhimu ya kiikoloji ya di-naitrifikashon kupunguza kwa salfeti na asetojenesis kwa mtiririko huo.
Hali nyingine ya kimaisha ya kemotrofs katika hali ya kukosekana kwa vikubalio vya elektroni inayowezekana ni kuchachua (famenteshon), ambapo elektroni zilizochukuliwa kutoka sabstreti iliyo punguzwa huhamishiwa hadi kwenye substreti za kati zilizo oksidaiziwa kuzalisha bidhaa zilizo chachuka (mfano laktate, ethanol,hidrojeni na asidi ya butiriki). Kuchachuka kwa wezekana, kwa sababu kiwango cha nishati kilichomo kwenye sabstreti ni kikubwa kuliko kile cha mazao, na hii hufanya viumbe kusinthesise ATP na kufanyika kwa metaboli zao.[78][79]
Michakato hii ni muhimu pia katika baiolojia kwa mujibu wa uchafuzi wa mazingira, kwa mfano, bakteria za kupunguza salfeti huwajibika kwa kiasi kikubwa katika uzalishaji wa aina mbali mbali za sumu aina yazebaki (methil- nadaimethilzebaki) katika mazingira. Anaerobu zisizopumua hutumia uchachuaji kuzalisha nishati na nguvu wa kupunguza, kutengeneza bidhaa za metaboli (kama vile ethanol katika utengezaji wa pombe) kama bidhaa taka. Anaerobu aina ya Fakaltative zinanaweza kubadili kati ya kuchachua na ukomo kubalifu wa elektronitofauti kutegemeana na hali ya mazingira ambayo wao hupatikana.
Bakteria aina ya lithotrofiki hutumia misombo isokaboni kama chanzo cha nishati. Isokaboni fadhili za elektroni za kawaida ni hidrojeni,kaboni monoksidi,amonia (inayopelekea naitrifikashion), chuma na ayoni zingine za metali zilopungukiwa, na misombo kadhaa zilizopunguzwa zasulfuri. Mara nyingi gesi ya methane inaweza kutumika na bakteria aina ya methanotrof kama kiini chaelektroni na chakula katika kunaboli kwa kaboni.[80] Katika aerobik fototrofi na kemolithotrofi, oksijeni hutumiwa kama kikomo kubalifu cha elektroni, na huku katika hali ya anaerobik, misombo isokaboni hutumika badala yake. Viumbe vingi aina ya Lithotrofiki ni ototrofiki, navyo viumbe aina ya oganatrofiki ni heterotrofiki.
Mbali na kupachika kaboni dioksidi katika usanisinuru, baadhi ya bakteria pia hupachika gesi yanaitrojeni (upachikaji wa naitrojeni) kutumia enzaimu naitrojeni. Tabia hii muhimu inayoambatana na mazingira inaweza kupatikana katika bakteria wa metaboli karibu wa aina yote waliotajwa hapo mbeleni, lakini si kwa ujumlla.[81]
Bakteria huongeza idadi kwa kujigawanya mara mbili
Kinyume na viumbe vyenye seli mingi, kuongezeka kwa ukubwa wa bakteria (ukuaji wa seli) na uzalishi kwa ugawi wa seli zinahusishwa haswa na viumbe vyenye seli moja. Bakteria hukua hadi kiasi fulani na kisha kuzaa kupitia kwa urudufuwa fishoni ambayo ni aina ya uzazi usio wa kingono.[82] Katika hali ya timilifu, bakteria zinaweza kukua na kugawanya sana kwa haraka, na idadi yao kufikia mara mbili kila baada ya dakika 9.8.[83] Katika mgawanyiko wa seli, seli mbili zenye kufanana clone ni zinazozalishwa. Baadhi ya bakteria, wakati bado zinazalisha bila kutumia ngono, hutengeza miundo ya uzazi ili kusaidia kugawa seli mpya zilizoundwa. Mifano ni pamoja na kutengezwa kwa mwili wa malezi wa matunda naMyxobakteria na utengezaji wa hypha angani naStreptomyces au kuunganika. Budding huhusisha seli inayojumuisha kivimbe kinachojitenga na kisha kuutoa seli mpya.
Koloni ya Escherichia coli jinsi wanavyojigawanya na kuongezeka[84].
Katika maabara, bakteria hukuzwa kwa kutumia vyombo vya mango au viowevu. Vyombo vya ukuaji kama vile sahani ya agar hutumiwa kutenga aina moja tupu ya bakteria. Hata hivyo, ukuaji katika eneo/vyombo nyong'onyevu hutumika wakati kipimo cha ukuaji au kiasi kikubwa cha seli kinahitajika. Ukuaji katika vyombo vioewevu vilivyochochewa hufanyika kama vining'inio vya seli kwenye uoevu, na kufanya aina hizo rahisi kugawanyishwa na kuzihamisha, ingawa kutenga bakteria moja kutoka vyombo/eneo ya uoevu ni ngumu. Utumizi wa vyombo chagulizi (vyombo vilivyo ongezwa rutuba maalum au kupungukiwa nayo, au kuongezwa antibiotiki) inaweza kusaidia kubaini viumbe maalum.[85]
Mbinu nyingi za maabara za kukuza bakteria hutumiakiasi kikubwa cha virutubisho kuzalisha kiasi kikubwa cha seli kwa bei nafuu na kwa haraka. Hata hivyo, katika mazingira ya asilia, rutuba ni adimu na kwa hivyo ina maana kuwa bakteria haziwezi kuendelea kuzaliana kwa muda usiojulikana. Kuadimika kwa virutubishi imesababisha mageuzi ya ukuaji wa mikakati mbalimbali (angalia r/K nadharia ya uteuzi). Baadhi ya viumbe vinaweza kukua kwa haraka sana wakati virutubisho vipatikanapo, kama vile ukuaji wa mwani (na sainobaktera) ambazo mara nyingi hutokea katika maziwa wakati wa msimu wa joto.[86] Vijiumbe vingine hukabiliana na mazingira mbaya, kama vile uzalishaji wa antibiotiki nyingi na Streptomaises ili kuzuia ukuaji wa vijiumbe shindani.[87] Katika maumbile, viumbe vingi huishi katika jamii (mfano bio-filamu) ambayo inaweza kuruhusu kuongezeka kwa ugavi wa virutubisho na ulinzi kutoka mazingira finyu.[31] Mahusiano haya yananaweza kuwa muhimu kwa ukuaji wa viumbe fulani au kundi la viumbe (sintrofi).[88]
Ukuaji wa bakteria hufuata awamu tatu. Wakati idadi ya bakteria huingia kwanza katika mazingira yenye idadi kubwa ya virutubisho inayoruhusu ukuaji, chembechembe hujiselehi na mazingira yao mapya. Awamu ya kwanza ya ukuaji wa uchumi ni awamu timu, ni kipindi cha kukua polepole wakati seli zinazoea kuishi katika mazingara yenye virutubishi vingi na kujitayarisha kwa ukuaji wa haraka. Awamu ya timu ina viwango vya juu vya mmeng'enyo wa vyakula, kwani protini muhimu kwa ukuaji wa haraka zinazalishwa.[89] Awamu ya pili ya ukuaji hujulikana kama awamu ya logarithimu (awamu ya logi ), pia inajulikana kama awamu kielelezo. Awamu hii ina ukuaji wakielel ezo wa haraka. Kiwango cha ukuaji cha seli katika awamu hii inajulikana kamakiwango cha ukuaji(k), na muda seli zinachukua kuongezeka mara mbili inajulikana kamamuda wa kizazi(g). Wakati wa awamu logi, virutubishi humetabolaiziwa kwa kasi sana hadi kirutubisho kimoja kuisha na kuwa kikwazo cha ukuaji. Awamu ya mwisho ya ukuaji niawamu simamu na husababishwa na virutubisho vilivyomalizika. Seli hupunguza shughuli zao za metaboli na hujitosheleza na protini zisizo-muhimu kwenye chembechembe. Awamu simamu ni kipindi cha mpito kutoka ukuaji wa haraka kwa hali finyu ya na witikio na kuna ongezeko kwa uelekezi wa jeni zinazohusika katika kutengeneza ADN ,metaboli wa vito-oksidishaji na usafirishaji wa madini.[90]
Bakteria wengi huwa na kromosomu moja ya mviringo na ukubwa kutoka misingi jozi 160,000 katika bakteria ya endosimbiotikCandidatus Carsonella ruddii,[91] hadi misingi jozi 12,200,000 katika bakteria zilizo na makao kwenyeSorangium cellulosum.[92] Spirochaete zajenasiBorrelia ni mojawapo wa bakteria ya kipekee katika utaratibu huu, huku bakteria kama vileBorrelia burgdorferi, inayosababisha ugonjwa wa lyme,ikiwa na kromosumu moja kwenye laini. Jeni katika jinomu za bakteria kawaida huwa kijikamba kimoja kiendelezi cha ADN na ingawa kuna aina mbalimbali za introni zinazopatikana kwenye bakteria, ni nadra ikilinganishwa na ukariotes.[93]
Bakteria pia zaweza kuwa na plasmids ambazo ni ADN ndogo zenye kromosumu za ziada zinazoweza kuwa na jeni zenye kupinga antibiotiki au virusi[94].
Bakteria, kama viumbe hukuzana bila ngono, hurithi nakala za jeni za kufanana za wazazi wao (yaani ni klonal). Hata hivyo, bakteria zote zaweza kubadilika na uteuzi juu ya mabadiliko ya maumbile nyenzo katika ADN yao inayosababishwa na kuja pamoja kwa maumbile au miuteshion. Miuteshions hutotokana na makosa yaliyotokana wakati ADN inapojiiga au kutokana na kujieka wazi kwa visababishaji vya tarasani. Viwango vya mabadiliko ya viinisaba hutofautiana sana kati ya aina tofauti ya bakteria na hata miongoni mwa kloni mbalimbali za bakteria aina moja.[95] Mabadiliko ya kimaumbile katika jinomu za bakteria huja aidha kutokana na muteshion za nadra au "muteshion kutokana na hali finyu", ambapo jeni zinazohusika haswa katika michakato kadhaa za kudumisha ukuaji huongeza kiwango cha muteshion.[96]
Baadhi ya bakteria pia kuhamisha nyenzo za maumbile miongoni mwa seli. Hii inaweza kutokea kwa njia tatu kuu. Kwanza, bakteria inaweza kuchukua ADN za kutoka nje ya seli chembe kwenye mazingira yao, katika mchakato huitwao mabadiliko. Jeni pia zaweza kusafirishwa kwa wa transdakshion wakati wa mkungamanisho wa bakteriafej huingiza ADN za kigeni kwenye kromosomu. Njia ya tatu ya kuhamisha jeni ni kukonjugati kwa bakteria ambapo ADN huhamishwa kwa njia ya moja kwa moja baina ya chembechembe. Njia hii ya kupatikana kwa jeni kutoka bakteria zingine au mazingira inajulikana kama uhamisho wa mlalo wa jeni na inaweza kuwa ya kawaida katika hali ya kawaida.[97] Uhamisho wa jeni ni muhimu katika upinzani dhidi ya antibiotiki kwani huruhusu uhamisho wa haraka wa jeni pinzani kati miongoni mwa pathojeni.[98]
Bakteria mara kwa mara huwachilia kemikali kwenye mazingira yao ili kuyarekebisha iwafaavyo. Kemikali hizi mara nyingi huwa protini na mara nyingi hufanana na enzaimu kwa kusiaga aina fulani ya chakula katika mazingira.
Bakteria chache huwa na mifumo ya kemikali ya kuzalisha mwangaza. Bakteri wa bioluminesenz mara nyingi hutokea katika bacteria wanaoishi katika muungano pamoja na samaki, na mwanga pengine husaidia kuvutia samaki au wanyama wengine wakubwa.[99] - tazama Athari ya kibahari ya Milky.
Bakteria mara nyingi hufanya kazi kama totala ya seli mingi inayojulikana kama bio-filamus, zikibadilishana ishara za molekuli mbalimbali kwa mawasiliano baina ya chembechembe, na kushiriki katika shuguli zenye uratibu.[100][101]
Faida ya jumuiya ya ushirikiano wa pamoja wa seli za bakteria ni pamoja na ugavi wa kazi baina ya seli, upatifu wa rasilimali ambazo kawaida seli moja haiwezi kufanikiwa kutimiza, kwa pamoja kulinda dhidi ya adui , na kulinda dhidi ya kufifia kwa idadi yao kwa kujibadili hadi kwenye chembechembe tofauti.[100] Kwa mfano, bakteria katika bio-filamus zaweza kuwa zimeongeza upinzani wake kwa ajenti wa bakteria mara zaidi ya 500 kuliko "bakteria" za kipekee za planktonik za aina hiyo.[101]
Aina moja ya mawasiliano baina ya seli kupitia ishara za molekuli inaitwa Kiwango hisi ambayo huumika kwa kusudi ya kutathmini uwepo wa msongamano wa idadi ya kutosha ili kujiingiza kwenye shughuli ambazo zitafanikiwa tu iwapo kuna idadi kubwa ya viumbe sawia vyenye kujishughulisha kwenye shughuli sawia, kama vile katika utoaji wa Enzaimu za utumbo au kutoa mwangaza.
Kiwango hisi huruhusu bakteria kuratibu kujieleza kwa jeni, na kuziwezesha kuzalisha, kutoa na kubaini uwepo wa autoindusa au feromoni ambazo hujilimbikiza na ukuaji wa idadi ya chembechembe.[102]
Bakteria nyingi huenda kwa kutumia mbinu mbalimbali: flajela hutumika kwa kuogelea majini, utelezi na misuli ya bakteria huisongeza sakafuni, na mabadiliko ya ueleaji huruhusu mwendo wa wima.[103]
Flajelam ya Bakteria ya Gram-hasi. Viendesha msingi vya mzunguko wa kunasa na filamenti.
Bakteria za kuogelea mara kadhaa husonga kiasi cha umbali wa miili yao mara 10 kwa sekunde na chache hata kwa kasi ya mara 100. Hii huwafanya angalau kuwa kasi kama samaki, kwa uzani fulani.[104]
Katika utumizi wa misuli kusogelea, bakteria hutumia Pili aina ya IV kama ndoano ya kushikilia, zikiirefusha zaidi, zikiishiliza na kisha kuirudisha kwa kutumia nguvu ya ajabu (>80pN).[105]
Flajela ni miundo ya nusu-silinda iliyozungushwa na hufanya kazi kama propela kwa meli. Vitu vidogo kama bakteria hufanya kazi chini ya Nambari ya Reynold na mfumo wa silinda ni bora zaidi kuliko wa bapa, wa ki-kafi, mifumo muafaka kwa saizi ya binadamu.[106]
Spishi za aina za bakteria hutofautiana katika idadi na mpangilio wa flajela juu yazo; baadhi zina flajela moja (monotrikaos), zingine zina flajela kila upembe (amfitrikas), mrundiko wa flajela kwenye ubanze wa seli (lofotrikas), wakati zingine zina flajela zilizosambazwa kote kwenye seli (peritrikos). Flajela ya bakteria ndiyo iliyoeleweka kama kiungo cha usongezi katika kiumbe chochote na imetengezwa kwa takribani protini 20, na takriban protini 30 zingine zikihitajika kwa ajili ya udhibiti wake na mkutano. Flajela ni kiumbo kinachoendeshwa kwa mfumo wa kupokezana wa mota iliyoko chini na hutumia gradient ya elektrokemia kwenye utando kwa nguvu. Mota hii husukuma mwendo wa filamenti, ambayo hufanya kazi kama propela.
Bakteria nyingi (kama vileE. coli) zina mbinu mbili tofauti za kujisongeza: kusonga mbele (kuogelea) na kutumbua. Kutumbua huziwezesha kujirekebisha na hufanya mwenendo zao kuwa tembezi baghala na mwenendo wa hali-tatu.(Tazama viungo vya nje chini kwa viungo zilizounganishwa na video.) Flajela wa kundi la kipekee la bakteria, spairochet, hupatikana kati ya utando mbili katika nafasi ya periplasmik. Wana mwili wa kipekee wa helikal ambao hufurukuta inaposonga.[103]
Bakteria songezi huvutiwa au hukataliwa kwa baadhi ya chochezi katia tabia iitwayotaksis: na hizi hujumulisha kemotaksis, fototaksis na magnetotakis.[107][108] Katika kundi moja pekee, myksobakteria, bakteria za kipekee hutembea pamoja kuunda mawimbi ya seli ambayo huunda vyombo vyenye matunda.[34] Myksoobakteria husogelea tu kwenye sakafu kavu, tofauti naE. coli ambayo husogelea katika miundo kavu au oevu.
Listeria naShigella kadhaa husogelea ndani ya seli enyeji kwa kupenyeza saitoskeletoni, ambayo kawaida hutumika kwa kusafairisha viini ndani ya seli. Kwa kukuza upolimishaji wa actin kwenye banzi moja ya seli, zaweza kuunda aina ya mkia unaozisukuma kwenye saitoplasm ya seli enyeji.[109]
Madhumuni ya uainishaji ni kuelezea spishi tofauti za bakteria kwa kuzitaja na kuwaweka viumbe msingi yanayofanana. Bakteria wanaweza kwa misingi ya umbo la kiini chao, umetaboli wa seli au kwa mujibu wa tofauti wa yaliyomo kwenye seli kama vile ADN, asidi za mafuta, rangi asili, antijeni s na kuinoni s.[85] Ingawa skimu hizi ziliruhusu utambulisho na Uainishaji wa bakteria, haikubainika wazi kama tofauti hizi ziliwakilisha aina mbalimbali za spishi mbili tofauti ama aina ya spishi moja. uhakika huu umebadilisha kutokana na ukosefu wa miundo tofauti katika bakteria wengi, kama vile uhamisho jeni lateral kati ya aina unrelated. Kutokana na uhamisho wa jeni ya chini, baadhi ya bakteria wanaohusiana kwa karibu wanaweza kuwa umbo na umetaboli tofauti. Ili kuondokana na dukuduku hili, uainishaji wa bakteria wa kisasa husisitiza mpangilio wa molekiuli, kwa kutumia mbinu za kimaumbile kama vile guanine uwiano wa uamuzi wa sitosini uzalishaji wa genome-genome, pamoja na uratibishaji wa jeni ambazo hazijapitia ubadilishanaji mkubwa wa jeni za chini, kama vile jeni ya RNA.[110] Uainisho wa bakteria umetokana na Juzuu la Kimataifa kuhusu Mfumo Taaluma ya Bakteria,[111] na Muongozo wa Bergey wa utaratibu Taaluma ya Bakteria.[112] Kamati ya Kimataifa juu ya Utaratibu Wa Bakteriolojia (ICSB) ndiyo hulinda kanuni za kimataifa za kuwapa majina makundi mbalimbali ya bakteria na kuwaweka katika viwango tofauti katika Kanuni ya Kimataifa ya majina ya Bakteria.
Awali neno "bakteria" lilitumika kwa vijiumbe vyote vidogo, prokaryoti za seli moja. Hata hivyo, mifumo ya molekiuli ilionyesha maisha ya prokaryoti yakiwa na sehemu mbili tofauti ambazo awali ziliitwaEubacteria naArchaebacteria, lakini ambayo kwa sasa inazoitwaBakteria naAkea ambayo ilitokana na mabadiliko ya kujitegemea kutoka mababu zao.</ref> Akea na yukaryoti hufanana sana kinyume na ilivyo na bakteria. Hii miundo miwili, pamoja na Yukarya, ndio msingi wa mfumo wa sehemu tatu ambayo kwa sasa ndiyo hutumika sana katika uainisho wa mikrobiolojia.[113] Hata hivyo, kutokana na kuanzishwa kwa hivi karibuni mifumo ya molekiuli na kuongezeka kwa kasi kwa idadi ya mfululizo wa genome waliopo,uainisho wa bakteria unaendelea kubadilika na kuwa eneo pana.[114] Kwa mfano, wanabiolojia wachache wanadai kuwa Akea na Yukaryoti walitokana na mabadiliko chanya ya bakteria ya Gram.[115]
Utambulisho wa bakteria katika maabara ni muhimu, hasa katika dawa, ambapo matibabu sahihi hutokana na spishi inayosababisha maambukizi. Kwa hiyo, haja ya kutambua visababisha magonjwa ya binadamu ilikuwa msukumo mkubwa katika maendeleo ya kuibua mbinu za kutambua bakteria.
Waa la Gram, iliyoasisiwa mwaka 1884 naHans Christian Gram, inaweka bakteria katika makundi mbalimbali kwa msingi wa miundo ya kuta za seli zao.[56] Rusu nene za peptidoglaikoni "Gram-chanya" kuta za seli huwa na baka la zambarau ilihali ile nyembamba nyembamba "Gram-hasi" ukuta wa seli huonekana kuwa wa waridi. Kwa kuchanganya mofolojia na madoa ya Gram, bakteria wengi wanaweza kuainishwa kama waliyo kwenye kundi moja kati ya makundi manne (Gram-positive cocci, bacilli Gram-positive, cocci Gram-negative na bacilli Gram-negative bacilli). Baadhi ya viumbe hutambulika vizuri kwa kutumia mabaka kando na baka la Gram, hususan maikobakteria auNokardia, ambao huonyesha kasi ya asidi wakati wako kwenye Ziehl-Neelsen au baka sawia na hilo.[117] Baadhi ya viumbe wanaweza kutambuliwa kwa kuwalea katika mazingira na vifaa maalumu, au kwa mbinu nyingine, kama vile serolojia.
Mbinu za mazingira maalumu zimebuniwa ili kukuza ukuaji na kutambua bakteria fulani, huku zikizuia ukuaji wa baadhi ya sampuli za bakteria. Mara nyingi mbinu hizi huwa zimeundwa kwa spishi maalumu, kwa mfano, sampuli ya sputum inaweza kushughulikwa ili kuonyesha ni vijiumbe gani husababishakichomi, ilihali sampuli za kinyesi hukuzwa katika mazingira maalumu kutambua vijiumbe ambao husababisha kuhara, huku ukidhibiti ukuaji wa vijiumbe visivyoleta magonjwa. Sampuli ambazo kwa kawaida huwa tasa, kama viledamu, mkojo au maji ya mti wa mgongo, hukuzwa katika mazingira ambayo yanaweza kukuza vijiumbe vya kila nui.[85][118] Mara tu kijiumbe kinachosababisha magonjwa kinapotengwa, kinaweza kuelezewa zaidi kupitia kwa umbo lake, ruwaza za ukuaji kama vile (ukuaji wa aerobiki au ukuaji, mifumo ya hemolisi) na matumizi ya mabaka.
Kama ilivyo na uinisho wa bakteria, matumizi ya njia ya molekiuli katika utambulishio wa bakteria yanaendelea kuongezeka. Matibabu ya kutumia vifaa vya msingi wa ADN, kama vile mchakato wa mmenyeko wa polimerase, unazidi kuwa na umaarufu kutokana na umahususi na kasi yake, ikilinganishwa njia za ukuaji katika mazingira maalumu.[119] Aidha, mbinu hizi huruhu uchunguzi na utambuzi wa seli zilizo hai lakini ambazo hazijakuzwa katika mazingira maalumu ambazo hazijigawanyi lakini zina umetaboli.[120] Hata hivyo, kando na kutumia mbinu hizi zilizoboreshwa, idadi kamili ya spishi za bakteria haijulikani na haiwezi kukadiriwa na uhakika wowote. Kufuatia uainisho wa sasa, spishi za bakteria zinazojulikana ni chini ya 9,000 (ikiwa ni pamoja na cyanobacteria),[121] lakini majaribio ya kukisia viwango kamili vya baketeria mbalimbali vimekuwa kati ya107 hadi 109 jumla ya spishi-na hata hayo makadirio haya mbalimbali yanaweza kuwa na viwango vingi vya kiasi mabalimbali.[122][123]
Licha ya ukawaida wao, bakteria wanaweza kuwa na muungano mkubwa na viumbe wengine. Uhusiano huu wa kutegemeana kugawanywa unaweza kugawanwa katika uhsiano wa ukupe, kutoshelezana na kunufaika. Kutokana na udogo wao, bakteria za komeshuali huwa na maumbo yasiyoeleweka na huishi kwa wanyama na mimea kama wanavyokua katika sehemu nyingine. Hata hivyo, ukuaji ukuaji wao unaweza kuongezwa kwa joto na jasho, na idadi kubwa ya viumbe hawa kwa binadamu ndiyo husababisha harufu ya mwili.
Baadhi ya spishi za bakteria huua na hula vijiumbe vingine, viumbe hawa huitwa bakteria wawindaji.[124] Hawa ni pamoja na vijiumbe kama vileMyxococcus xanthus, ambao huunda kundi la seli ambazo huua na kumeng'enya bakteria yoyote wanayokutana nayo.[125] Bakteria nyingine wawindaji ama hujiunganisha kwenye mawindo yao ili kuimeng'enya na kunyonya virutubisho, kama vileVampirococcus, au huvamia seli nyingine na kuzaana ndani ya sehemu wazi ya seli, kama vileDaptobacter.[126] Bakteria wawindaji zinadhaniwa kwamba zilitokana na saprophages ambao walikula mizoga, na kutokana na mazoea iliwawezesha kunasa na kuua vijiumbe wengine.[127]
Baadhi ya bakteria huwa na uhusia wakaribu na huunda makundi ambayo nimuhimu katika maisha yao. Mfano mmoja wauhusiano huu wa kutegemeana uitwao uhamisho wa haidrojeni hutokea kati ya makundi ya bakteria wa aerobiki na wale wa anaerobiki ambao hula asidi ya kaboni kama vile asidi biutiriki au asidi propioniki na huzalishahaidrojeni, na methanogeni ya Akea ambayo hutumia haidrojeni.[128] bakteria katika uhusiano huu hawawezi kutumia asidi ya kaboni kwa sababu mmenyeko hutoa haidrojeni ambayo hujilimbikiza katika mazingira yao. Ni uhusiano huu tu wa ndani na Akea wanaotumia haidrojeni ambao hudhibiti viwango vya haidrojeni kuwa chini ilikuruhusu bakteria kukua.
Katikaudongo, vijiumbe wanaoishi kwenye raizosifia ya (a ukanda wa ozoni ambao ni pamoja na mizizi na udongo hunata kwenye mizizi baada ya kutikisa) hutekeleza jukumu la kuongeza nitrojeni kwa kuwageuza gesi ya nitrojeni kuwa misombo ya nitrojeni.[129] Hii husaidia kutooa aina ya haidrojeni ambayo inanyonyek kwa urahisi na mimea mingi, ambayo haiwezi kujiongezea oksijeni yenyewe. Bakteria wengine wengi hupatikana kama saimbioti katika binadamu na viumbe wengine. Kwa mfano, uwepo wa spishi za bakteria zaidi ya 1,000 katika utumbo wa binadamu unaweza kuchanga katika kinga ya utumbo mmeng'enyo wa vitamini kaama vile asidi ya foliki vitamini k nabiotin, kubadilishaprotini ya maziwa naasidi laktik (TazamaLactobacillus), pamoja na uchachushaji wa kabohaidreti kubwa zisizomeng'enyeka.[130][131][132] Uwepo wa utumbo huu hudhibiti wa vimelea ambavyo husababisha magonjwa (kawaida kwa kutengwa kwa lazima) na bakteria hawa wa manufaa huuzwa kama chakula mbadala cha probiotiki.[133]
Picha inayoonyesha bakteriainayosababisha homa ya matumbo ikivamia seli za binadamu katika mazingira maalumu
Iwapo bakteria watakuwa na uhusiano wa kupe na viumbe wengine, huainishwa kama vimelea vya magonjwa. Bakteria wanaosababisha magonjwa ndiyo husababisha vifo vingi kwa binadamu na husababisha magonjwa ya kuambukizwa kama vile pepopunda,homa ya matumbo, mkamba,kaswende,kipindupindu, magonjwa yanayotokana na chakula, ukoma nakifua kikuu. Kimelea kinachojulikana kwa kusababisha magonjwa kinaweza kujulikana baada ya miaka mingi, kama ilivyokuwa kwaHelicobacter pylori na ugonjwa vidonda vya tumbo wapeptiki. Magonjwa ya bakteria ni muhimu pia katikakilimo, huku bakteria wakisababisha madoa ya matawi, kukauka na kupukutika katika mimea, kadhalikaugonjwa wa Johne, ugonjwa wa maziwa, salmonella na kimeta katika wanyama wa kufugwa.
Kila spishi ya pathojeni ina tabia ya mwingiliano na miili ya binadamu. Baadhi ya viumbe, kama vileStaphylococcus auStreptococcus, wanaweza kusababisha maambukizi ya ugonjwa wa ngozi, kichomi,ugonjwa wa uti wa mgongo na hata sepsis kupita kiasi, uvimbe wa mara kwa mara ambao huleta mshtuko, kunyong'onyea kwa mishipa ya damu na kifo.[134] Hata hivyo, viumbe hawa ni sehemu ya kawaida ya binadamu na mimea na huwa kwenye ngozi au pua bila kusababisha ugonjwa wowote. Viumbe vingine husababisha magonjwa kwa binadamu, kama vile Rickettsia, ambayo ni kimelea cha ndani ya seli ambayo huweza kukua na kuzaa kama iko ndani ya viumbe wengine. Spishi moja ya Rickettsia husababisha homaya matumbo, ilihali nyingine husababisha homa inayopatikana maeneo ya milima.Klamidia, kundi lingine la vimelea wa ndani, ina ina spishi ambazo zinaweza kusababisha kichomi, au maambukizi ya magonjwa ya njia ya mkojo na kuchangia katika magonjwa ya mishipa ya moyo.[135] Mwisho kabisa, baadhi ya spishi kama vile Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cenocepacia, na Mycobacterium avium ni ni pathojeni ambazo hutaka kutumia hali fulani ya binadamu walio na uhaba wa kinga ya magonjwa ama chanagarawe za s aitiki.[136]
Muhtasari wa maambukiziya bakteria na spishi maalumu zinazohusika.
Maambukizi ya bakteria yanaweza kutibiwa naantibaotiki, ambazo huitwa antibakteriasida kama zinaweza kuua vimelea, au kusitisha ukuaji wa bakteria. Kuna antibaotiki za aina nyingi na kila kundi huzuia mchakato tofauti na ule wa pathojenikando na ule unaopatikana kwenye mazingira ilimo. Mfano wa jinsi bakteria wanavyotoa sumu kiuchaguzi ni kloramfebikoli na puromaisini, ambayo huzuia ribosomu ya bakteria, lakini si ribosomu ya yukaryoti ya umbo tofauti.[137] Antibiotiki hutumiwa katika kutibu magonjwa ya binadamu na katika kilimo kikubwa kukuza ukuaji wa wanyama, ambapo zinaweza kuchangia katika ukuaji wa kasi ya uwezo wa kupigana na idadi ya bakteria.[138] Maambukiziyanaweza kuzuiwa kwa kutumia maagizo ya antiseptiki kama vile kusafisha ngozi kabla ya kuitoboa kwa sindano au sirenji, na kwa utunzaji mzuri wa katheta za nyumbani. Vifaa vya upasuaji na vya meno pia husafishwa kuzuia kuchafuka kutokana na bakteria. Sabuni za kuosha kama vile blichi hutumiwa kuua bakteria au pathojeni zingine katika sehemu mablimbali ili kuzuia uchafu na uwezekano wa kuambukizwa ugonjwa.
Bakteriofagi (pia fagi au vilabakteria) ni virusi vilivyo na uwezo wa kushambulia na kuua bakteria ili kuongeza idadi yao[139]. Kuna spishi nyingi za bakteriofagi zinazoshambulia spishi zote za bakteria naarkea kwa kuingiza ADN au ARN ndani yao na kushirikisha utaratibu wa seli kutoavirioni mpya. Bakteria hupinga maambukizo ya fagi kupitia mfumo tata wa kijeni ambao huharibu ADN au ARN ya kigeni[140].
Jenomu ya bakteriofagi nyingi huunganishwa katika ile yakimelewa na inaweza kukaabwete kwa muda wavizazi vingi. Baadhi ya jeni za bakteriofagi zinaweza kuchangiasifajeni (fenotipi) ya vimelewa vyao. Kwa mfano,koo fulani zaEscherichia coli na zaClostridium botulinum zinasumu kwa sababu yatoksini zinazozalishwa na jeni za bakteriofagi, wakati koo bila jeni hizo hazina sumu. Jeni hizo hunakiliwa na bakteria pamoja na jeni zao binafsi, ambayo inawapatia uwezo wa kusababisha magonjwa[141].
Bakteria, hususan bakteria wa asidi ya laktiki kama vileLactobacillus naLactococcus, inapoongezwa chachu, wametumika kwa maelfu ya miaka katika maandalizi ya vyakula vya kuchachusha kama vilejibini, sosi ya soya,divai nasiki.[142][143]
Uwezo wa bakteria kuharibu misombo mbalimbali ya kaboni ni muhimu na imetumika katikausindikaji wa taka na na ufuaji wa misombo ya kaboni kutoka kwa taka. Bakteria wenye uwezo wa kusaga haidrokaboni katikamafuta ya petroli mara nyingi hutumika kusafisha mafuta yanayovuja.[144] Mbolea iliongezwa kwa baadhi ya fukwe katika Prince William Sound katika jaribio la kukuza ukuaji wa kawaida wa hawa bakteria baada ya kuvuja ambako kulileta hasara kwa mwaka 1989Exxon Valdez. Juhudi hizi zilifanikiwa katika fukwe ambazo hazikuwa zimefunikwa na rusu nene ya mafuta. Bakteria pia hutumika katika ufufuaji wa misombo ya kaboni kutoka taka za viwanda zenye sumu.[145] Katika sekta ya viwanda vya kemikali, bakteria ni muhimu katika uzalishaji wa kemikali safi za enatiomeriki ambazo hutumika kama dawa au dawa za mimea.[146]
Bakteria pia zinaweza kutumika badala ya dawa za kuua wadudu katika kudhibiti wadudu kibiolojia. Kwa kawaida hii huhusisha Bacillus thuringiensis (pia huitwa BT), bakteria ya Gram-chanya inayopatikana katika udongo. Spishi ndogo za hii bakteria hutumika kama dawa maalumu ya kuua wadudu ya Lepidoptera inayojulikana kwa jina la madukani kama vile Dipel na Thuricide.[147] Kwa sababu ya umaalumu wao, dawa hizi zinaaminika kuwa hazina madhara yoyote katika mazingira, bila atahri yoyote kwa binadamu wanyama, wadudu wa kufyonza na wadudu wengine wengi wenye manufaa kwa binadamu.[148][149]
Kwa sababu ya uwezo wao kukua kwa haraka na urahisi ambao wanaweza kubadilishwa, bakteria hutumika pakubwa katika biolojia ya molekiuli {0,{/0} taaluma ya nasaba aujenetikia nabiokemia. Kwa kubadilika katika maumbo ya ADN ya bakteria na kuchunguza umbo la nje linalotokea, wanasayansi wanaweza kujua dhima ya jeni,vimeng'enya na njia za umetaboli katika bakteria, na kutumia ujuzi huu kwenye wanyama wakubwa.[150] Lengo la kulewa biokemi ya seli na hufikia kiwango chake tata katika usagaji wa wa iadi kubwa ya vimeng'enya na maelezo ya data ya jeni katika mtindo wa hisabati ya viumbe wote. Hali hii inaweza kufikiwa katika baadhi ya bakteria ambao wametafitiwa vizuri, wenye maumbo ya umetaboli waEscherichia coli ambao kwa sasa wanazalishwa na kujaribiwa.[151][152] Uelewa wa umetaboli wa bakteria na jenetikia yake inawezesha matumizi ya bioteknolojia katika uhandisi wa bakteria kwa ajili ya uzalishaji wa protini ya matibabu, kama vile insulini, nyenzo za ukuaji, au kingamwili.[153][154]
↑Wanger, G; Onstott, TC; Southam, G (2008). "Stars of the terrestrial deep subsurface: A novel `star-shaped' bacterial morphotype from a South African platinum mine".Geobiology.6 (3): 325–330.doi:10.1111/j.1472-4669.2008.00163.x.PMID18498531.{{cite journal}}:More than one of|author= na|last1= specified (help)
↑Douwes K, Schmalzbauer E, Linde H, Reisberger E, Fleischer K, Lehn N, Landthaler M, Vogt T (2003). "Branched filaments no fungus, ovoid bodies no bacteria: Two unusual cases of mycetoma".J Am Acad Dermatol.49 (2 Suppl Case Reports): S170–3.doi:10.1067/mjd.2003.302.PMID12894113.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Bobik, T. A. (2007)."Bacterial Microcompartments"(PDF).Microbe.2. Am Soc Microbiol: 25–31. Ilihifadhiwa kwenye nyaraka kutokachanzo(PDF) mnamo 2008-08-02. Iliwekwa mnamo2015-05-07.{{cite journal}}:Unknown parameter|dead-url= ignored (|url-status= suggested) (help)
↑Yeates TO, Kerfeld CA, Heinhorst S, Cannon GC, Shively JM (2008). "Protein-based organelles in bacteria: carboxysomes and related microcompartments".Nat. Rev. Microbiol.6 (9): 681–691.doi:10.1038/nrmicro1913.PMID18679172.{{cite journal}}:Unknown parameter|month= ignored (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Bryant, DA; Frigaard, NU (2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated".Trends Microbiol.14 (11): 488.doi:10.1016/j.tim.2006.09.001.PMID16997562.{{cite journal}}:More than one of|author= na|last1= specified (help)
↑Thanbichler M, Wang S, Shapiro L (2005). "The bacterial nucleoid: a highly organized and dynamic structure".J Cell Biochem.96 (3): 506–21.doi:10.1002/jcb.20519.PMID15988757.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Poehlsgaard J, Douthwaite S (2005). "The bacterial ribosome as a target for antibiotics".Nat Rev Microbiol.3 (11): 870–81.doi:10.1038/nrmicro1265.PMID16261170.
↑Kadouri D, Jurkevitch E, Okon Y, Castro-Sowinski S (2005). "Ecological and agricultural significance of bacterial polyhydroxyalkanoates".Critical Reviews in Microbiology.31 (2): 55–67.doi:10.1080/10408410590899228.PMID15986831.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Walsh F, Amyes S (2004). "Microbiology and drug resistance mechanisms of fully resistant pathogens".Curr Opin Microbiol.7 (5): 439–44.doi:10.1016/j.mib.2004.08.007.PMID15451497.
↑Engelhardt H, Peters J (1998). "Structural research on surface layers: a focus on stability, surface layer homology domains, and surface layer-cell wall interactions".J Struct Biol.124 (2–3): 276–302.doi:10.1006/jsbi.1998.4070.PMID10049812.
↑Beveridge T, Pouwels P, Sára M, Kotiranta A, Lounatmaa K, Kari K, Kerosuo E, Haapasalo M, Egelseer E, Schocher I, Sleytr U, Morelli L, Callegari M, Nomellini J, Bingle W, Smit J, Leibovitz E, Lemaire M, Miras I, Salamitou S, Béguin P, Ohayon H, Gounon P, Matuschek M, Koval S (1997). "Functions of S-layers".FEMS Microbiol Rev.20 (1–2): 99–149.PMID9276929.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Kojima S, Blair D (2004). "The bacterial flagellar motor: structure and function of a complex molecular machine".Int Rev Cytol.233: 93–134.doi:10.1016/S0074-7696(04)33003-2.PMID15037363.
↑Daffé M, Etienne G (1999). "The capsule of Mycobacterium tuberculosis and its implications for pathogenicity".Tuber Lung Dis.79 (3): 153–69.doi:10.1054/tuld.1998.0200.PMID10656114.
↑Nicholson W, Fajardo-Cavazos P, Rebeil R, Slieman T, Riesenman P, Law J, Xue Y (2002). "Bacterial endospores and their significance in stress resistance".Antonie Van Leeuwenhoek.81 (1–4): 27–32.doi:10.1023/A:1020561122764.PMID12448702.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Nicholson W, Schuerger A, Setlow P (2005). "The solar UV environment and bacterial spore UV resistance: considerations for Earth-to-Mars transport by natural processes and human spaceflight".Mutat Res.571 (1–2): 249–64.doi:10.1016/j.mrfmmm.2004.10.012.PMID15748651.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Nealson K (1999). "Post-Viking microbiology: new approaches, new data, new insights".Orig Life Evol Biosph.29 (1): 73–93.doi:10.1023/A:1006515817767.PMID11536899.
↑Drake H, Daniel S, Küsel K, Matthies C, Kuhner C, Braus-Stromeyer S (1997). "Acetogenic bacteria: what are the in situ consequences of their diverse metabolic versatilities?".Biofactors.6 (1): 13–24.doi:10.1002/biof.5520060103.PMID9233536.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Zehr J, Jenkins B, Short S, Steward G (2003). "Nitrogenase gene diversity and microbial community structure: a cross-system comparison".Environ Microbiol.5 (7): 539–54.doi:10.1046/j.1462-2920.2003.00451.x.PMID12823187.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Kooijman S, Auger P, Poggiale J, Kooi B (2003). "Quantitative steps in symbiogenesis and the evolution of homeostasis".Biol Rev Camb Philos Soc.78 (3): 435–63.doi:10.1017/S1464793102006127.PMID14558592.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Prats C, López D, Giró A, Ferrer J, Valls J (2006). "Individual-based modelling of bacterial cultures to study the microscopic causes of the lag phase".J Theor Biol.241 (4): 939–53.doi:10.1016/j.jtbi.2006.01.029.PMID16524598.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Pradella S, Hans A, Spröer C, Reichenbach H, Gerth K, Beyer S (2002). "Characterisation, genome size and genetic manipulation of the myxobacterium Sorangium cellulosum So ce56".Arch Microbiol.178 (6): 484–92.doi:10.1007/s00203-002-0479-2.PMID12420170.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Cavalier-Smith T (2002). "The neomuran origin of archaebacteria, the negibacterial root of the universal tree and bacterial megaclassification".Int J Syst Evol Microbiol.52 (Pt 1): 7–76.PMID11837318.
↑Martin MO (2002). "Predatory prokaryotes: an emerging research opportunity".Journal of Microbiology and Biotechnology.4 (5): 467–77.PMID12432957.{{cite journal}}:Unknown parameter|month= ignored (help)
↑Velicer GJ, Stredwick KL (2002). "Experimental social evolution with Myxococcus xanthus".Antonie Van Leeuwenhoek.81 (1–4): 155–64.doi:10.1023/A:1020546130033.PMID12448714.{{cite journal}}:Unknown parameter|month= ignored (help)
↑Velicer, GJ; Mendes-Soares, H (2009). "Bacterial predators".Current Biology.19 (2): R55–R56.doi:10.1016/j.cub.2008.10.043.PMID19174136.{{cite journal}}:More than one of|author= na|last1= specified (help);Unknown parameter|month= ignored (help)
↑Stams A, de Bok F, Plugge C, van Eekert M, Dolfing J, Schraa G (2006). "Exocellular electron transfer in anaerobic microbial communities".Environ Microbiol.8 (3): 371–82.doi:10.1111/j.1462-2920.2006.00989.x.PMID16478444.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑Aronson AI, Shai Y (2001). "Why Bacillus thuringiensis insecticidal toxins are so effective: unique features of their mode of action".FEMS Microbiol. Lett.195 (1): 1–8.doi:10.1111/j.1574-6968.2001.tb10489.x.PMID11166987.
↑Bozsik A (2006). "Susceptibility of adult Coccinella septempunctata (Coleoptera: Coccinellidae) to insecticides with different modes of action".Pest Manag Sci.62 (7): 651–4.doi:10.1002/ps.1221.PMID16649191.
Funke BR, Tortora GJ, Case CL (2004).Microbiology: an introduction (tol.la8th). San Francisco: Benjamin Cummings.ISBN0-8053-7614-3.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
Shively, Jessup M. (2006).Complex Intracellular Structures in Prokaryotes (Microbiology Monographs). Berlin: Springer.ISBN3-540-32524-7.
Witzany G, (2008). "Bio-Communication of Bacteria and their Evolutionary Roots in Natural Genome Editing Competences of Viruses".Open Evol J.2: 44–54.doi:10.2174/1874404400802010044.{{cite journal}}: CS1 maint: extra punctuation (link)
.jpg)
