Taksot
Mikrobiologiassa:Eläintieteessä:
Termi bakteerit on yleinen nimi, joka tarkoittaa tiettyjä mikroskooppisia ja prokaryoottisia eläviä organismeja, joita esiintyy kaikissa ympäristöissä. Useimmiten yksisoluiset, ne ovat joskus monisoluisia (yleensä rihmaisia), useimmat bakteerilajit eivät asu yksittäin suspensiossa, vaan monimutkaisissa yhteisöissä, jotka tarttuvat limakalvon ( biofilmi ) pintoihin .
Suuremmat bakteerit ovat yli 2 mikronia, ja XXI - vuosisadan alkuun asti asiantuntijat uskoivat, että pienin on 0,2 mikronia , mutta on olemassa " ultramikrobakteereja ".
Bakteereilla on monia muotoja: pallomaiset ( kuoret ), pitkänomaiset tai sauvan muotoiset ( basillit ) ja enemmän tai vähemmän spiraalimuodot. Bakteerien tutkimus on bakteriologia , yksi mikrobiologian monista haaroista .
Tähän mennessä tiedetään noin 10000 lajia, mutta ryhmän todellinen monimuotoisuus on todennäköisesti suurempi. Arvio lajien lukumäärästä heilahtelisi välillä 5-10 miljoonaa.
Bakteerit ovat läsnä ja ovat läsnä kaikenlaisten biotooppeja törmänneet maapallolla . Ne voidaan eristää maaperästä, makea-, meri- tai murtovedestä, ilmasta, meren syvyydestä, radioaktiivisesta jätteestä, maankuoresta, eläinten tai ihmisten iholta ja suolistosta. Bakteereilla on huomattava merkitys biogeokemiallisissa sykleissä , kuten hiilen kierros ja typen kiinnittyminen ilmakehästä.
Ihmiskehossa elää suuri määrä bakteereja, järjestyksessä, joka on verrattavissa sitä muodostavien solujen määrään, mutta jälkimmäisten massa on suurempi. Suurin osa näistä bakteereista on vaarattomia tai hyödyllisiä keholle. On kuitenkin monia patogeenisiä lajeja, jotka aiheuttavat monia tartuntatauteja .
Bakteereista voi olla suurta hyötyä ihmisille jäteveden käsittelyprosesseissa, elintarviketeollisuudessa jogurttia tai juustoa valmistettaessa ja monien kemiallisten yhdisteiden teollisessa tuotannossa.
Bakteerit ovat mikroskooppisia, joten ne ovat näkyvissä vain mikroskoopilla . Antoine van Leeuwenhoek havaitsi ensimmäisenä bakteerit valmistamallaan mikroskoopilla vuonna 1668 . Hän kutsui heitä "animalculesiksi" ja julkaisi havainnot sarjoina kirjeitä, jotka hän lähetti Royal Societylle .
Vuonna XIX : nnen vuosisadan työn Louis Pasteur mullistanut bakteriologiassa . Hän osoitti vuonna 1859, että käymisprosessit johtuvat mikro-organismeista ja että niiden kasvu ei johtunut spontaanista syntymisestä . Hän osoitti myös mikro-organismien roolin tarttuvina tekijöinä. Pasteur suunnitteli myös viljelyalustaa , prosesseja mikro-organismien tuhoamiseksi, kuten autoklaavi ja pastörointi .
Saksalainen lääkäri Robert Koch ja hänen yhteistyökumppaninsa kehittivät bakteeriviljelymenetelmät kiinteällä alustalla. Robert Koch on yksi edelläkävijöistä lääketieteellisen mikrobiologian , hän on työskennellyt kolera , pernarutto tauti ja tuberkuloosi . Hän osoitti selvästi, että bakteeri voi olla tartuntataudista vastuussa oleva tekijä, ja ehdotti joukko postulaatteja ( Kochin postulaatteja , joita käytetään edelleen nykyään), jotka vahvistavat mikro-organismin etiologisen roolin sairaudessa. Hän voitti fysiologian tai lääketieteen Nobelin palkinnon vuonna 1905 .
Jos bakteerit olivat tiedossa XIX th -luvulla, ei ollut muita antibakteerinen hoito. Vuonna 1909 , Paul Ehrlich kehittänyt hoitoa syfilis ennen käyttöä penisilliiniä terapiassa ehdotti Ernest Duchesne vuonna 1897 ja tutkittiin Alexander Fleming vuonna 1929 . Ehrlich sai Nobel-palkinnon immunologiasta vuonna 1908 ja oli edelläkävijä väriaineiden käytössä bakteerien havaitsemiseksi ja tunnistamiseksi, hänen työnsä perusteella Gram-tahra ja Ziehl-Neelsen-tahra .
Mikrobiologit Martinus Beijerinck ja Sergei Winogradsky aloittivat ensimmäisen ympäristön mikrobiologian ja mikrobiologian tutkimuksen tutkimalla näiden mikro-organismien välisiä suhteita maaperän ja veden mikrobiyhteisöissä.
Sana "bakteerit" esiintyi ensimmäisen kerran saksalaisen mikrobiologin Christian Gottfried Ehrenbergin kanssa vuonna 1838 . Tämä sana on peräisin kreikkalaisesta βακτηριον , joka tarkoittaa "keppiä". Samanaikaisesti Haeckel keksi Moneran haaran vuonna 1866 koota yhteen Protista hallitsemaansa kaikki mikro-organismit ilman sisäistä rakennetta (tosin lukuun ottamatta syanobakteereja , jotka luokiteltiin sitten kasvien joukkoon). Ferdinand Cohn puolestaan käytti termiä Bakteerit taksona vuonna 1870 ja yritti ensin luokitella ne tiukasti niiden morfologian mukaan. Cohnille bakteerit olivat ei-klorofyllisiä primitiivisiä kasveja. Cohnin työn jälkeen Haeckel tarkisti "moneransa" ympärileikkauksen syanobakteerien sisällyttämiseksi. Termeistä "monera" ja "bakteeri" tuli sitten synonyymejä.
Vuonna 1938 Herbert Copeland nosti moneran hallitusasteelle tasolle, joka on nyt yhtä suuri kuin eläimet, kasvit ja protistit. Vasta vuonna 1957 André Lwoff erotti selvästi bakteerien ja virusten käsitteet biokemiallisten ja rakenteellisten argumenttien ansiosta. Lopuksi, Roger Stanier ja Cornelis van Niel tiukasti määriteltiin ensimmäisen kerran vuonna 1962 käsite bakteerien puuttuessa kalvon organelliin (ja erityisesti todellisen ydin, siis mitoosin).
Aakkosellinen luettelo ranskaksi todistetuista maustamattomista nimistä tai kansankielisistä nimistä .
Vuonna 1977 , Carl Woese, kiitos hänen työstään molekyyli fylogenia, jaettu prokaryootit kahteen verkkotunnuksia : Eubacteria ja Archaebacteria ; hän nimitti ne uudelleen bakteereiksi ja Archaeaksi nimikkeistön tarkistuksen yhteydessä vuonna 1990. Sana "bakteeri", joka viittaa kaikkiin ennen vuotta 1990 esiintyneisiin prokaryooteihin, tämä uudelleennimeäminen aiheutti tietyn epäselvyyden tämän termin käyttämisessä, joten kaikki eivät ole hyväksyneet n ': tä. biologit.
Jotkut biologit uskovat, että tämä uudelleennimeämisyritys on enemmän propagandaa ( Carl Woesen puolelta hänen ideoidensa hyväksymiseksi) kuin tiede:
” Siksi arkkibakteeriset solun rakenne, kasvu, jako, ja genetiikka pysyivät pohjimmiltaan bakteeri- tai prokaryoottisia. Aikaisemmat väitteet siitä, että arkkibakteerit ovat "kolmas elämänmuoto" eukaryoottien lisäksi, ja siten prokaryootit / bakteerit väärennetään huolimatta harhaanjohtavista, hämmentävistä, puhtaasti propagandistisista nimimuutoksista, joita jotkut meistä eivät koskaan hyväksyneet [...] "
Ja edelleen samassa artikkelissa:
" Arkeebakteerien ja eubakteerien välisiä eroja on suuresti liioiteltu . "
Vuonna Kuhnian puitteissa, teoria kolmella alalla taustalla olevan tätä muutosta nimikkeistön joskus analysoidaan paradigma on modernin bakteriologian , mikä selittäisi vastus (lähinnä sosiologinen luonteeltaan) vastaan sen kuulusteltavaksi.
Bakteereita on monenlaisia kokoja ja muotoja. Tyypillisiä bakteerisoluissa ovat välillä 0,5 ja 5 um pituus, kuitenkin, muutamia lajeja kuten thiomargarita namibiensis ja Epulopiscium fishelsoni voi olla jopa 750 um (0,75 mm ) pitkä, ja nähtävissä silmin. Paljain (ks Suuret bakteerit ). Pienimmistä bakteereista mykoplasmat ovat 0,3 um , kooltaan verrattavissa joihinkin suuriin viruksiin.
Useimmat bakteerit ovat joko pallomaisia tai sauvanmuotoisia. Ensimmäisessä tapauksessa niitä kutsutaan sydänsimpukat (kreikan Kokkos , viljaa) ja toisessa basilleja (latinan baculus , keppi). On myös välimuotoja: kokkobasillit. Jotkut sauvan muotoiset bakteerit ovat hieman kaarevia, kuten Vibrio . Muut bakteerit ovat kierteisiä. Ne ovat spirilla, jos muoto on muuttumaton ja jäykkä, spirokeetit, jos organismi on joustava ja voi muuttaa muotoa. Muotojen suuren monimuotoisuuden määrää soluseinä ja sytoskeletti . Bakteerien erilaiset muodot voivat vaikuttaa niiden kykyyn hankkia ravinteita, kiinnittyä pintoihin, uida nesteessä ja paeta saalista.
Monia bakteerilajeja voidaan havaita eristetyssä yksisoluisessa muodossa, kun taas muut lajit liittyvät pareittain, kuten Neisseria tai ketjuina, jotka ovat ominaisia Streptococcille . Näissä tapauksissa rungot jakautuvat yhtä akselia pitkin ja solut pysyvät sidottuina jakautumisen jälkeen. Jotkut kuoret jakautuvat kohtisuoraa akselia pitkin ja sopivat yhteen säännöllisesti arkkien muodostamiseksi. Toiset jakavat häiriötekijöitä ja muodostavat klustereita kuten Staphylococcus- suvun jäseniä, jotka edustavat tyypillistä rypäleiden klustereita. Muut bakteerit voivat pidentää ja muodostaa filamentteja, jotka koostuvat useista soluista, kuten aktinobakteerit .
Näennäisestä yksinkertaisuudesta huolimatta ne voivat muodostaa monimutkaisia yhdistyksiä. Anturit antavat heille mahdollisuuden havaita muita bakteereja tai pintaa (mikä usein aiheuttaa muutoksen käyttäytymisessä siinä; Pseudomonas aeruginosa tulee siten virulentiksi ja aktivoi resistenssigeeninsä vain, kun sen "kosketuksen tunne" ilmoittaa kosketukseen pinnan kanssa; esimerkiksi keuhkojen limakalvo ).
Syanobakteerit ketjuuntuminen kutsutaan Rihmamaisia jossa solut ovat läheisessä kosketuksessa, kautta fysiologisen vaihdon. Jotkut bakteerit muodostavat pesäkkeitä, jotka voivat kiinnittyä tiukasti pintoihin. Nämä " biofilmit " ovat monimutkainen solujen ja solunulkoisten komponenttien järjestely, jotka muodostavat toissijaisia rakenteita, kuten mikrokolonioita, joihin muodostuu kanavien verkko, joka helpottaa ravinteiden diffuusiota.
Tärkeä bakteerien ominaisuus on soluseinä . Seinä antaa bakteereille muodon ja suojaa sitä murtumiselta sytosolin erittäin korkean osmoottisen paineen vaikutuksesta . Bakteerit voidaan jakaa rakenteellisesti kahteen ryhmään: bakteerit, joilla on yksimembraaninen seinä (sisältää vain yhden kalvon, plasmakalvon , ks. Unimembrana ) ja bakteerit, joilla on kaksimembraaniseinä (koostuu kahdesta päällekkäisestä kalvosta, sisäkalvosta ja kalvosta. Ulkoinen , ks. Negibakteerit ). Gram-värjäys on empiirinen kriteeriä, vaikka se epätäydellinen, määrittämiseksi bakteerin soluseinän rakenne.
Jotkut solunulkoiset organellit, kuten flagella tai karvat, voidaan upottaa soluseinään. Jotkut bakteerit voivat tehdä ohuita soluseinän ulkokerroksia, jotka koostuvat yleensä enimmäkseen polysakkarideista (sokereista). Muut bakteerit voivat kääriytyä S-kerrokseksi kutsuttuun proteiinikerrokseen .
Kuten prokaryootti (organismin ilman ydin), bakteerit ovat suhteellisen yksinkertaisia soluja, tunnettu puuttuminen ytimen ja organellit , kuten mitokondriot ja viherhiukkaset , eikä niillä ole endoplasmakalvostossa tai laite Golgin .
Solun aineenvaihdunta on joukko kemiallisia reaktioita, joita tapahtuu tässä solussa. Tämän prosessin suorittamiseksi bakteerit, kuten kaikki muutkin solut, tarvitsevat energiaa. ATP on yleinen biokemiallisen energian lähde, yhteinen kaikille elämänmuodoille, mutta sen synteesiin liittyvät hapettumis-pelkistysreaktiot ovat hyvin erilaisia organismien ja erityisesti bakteerien mukaan.
Bakteerit elävät käytännössä kaikissa biosfäärin ympäristökeskuksissa. He voivat siten käyttää hyvin monenlaisia hiili- ja / tai energialähteitä.
Bakteerit voidaan luokitella niiden aineenvaihduntatyypin mukaan kasvuun käytettyjen hiili- ja energialähteiden, elektronidonoreiden ja elektroninakseptoreiden mukaan.
Vaatimusluokka | Tarpeiden luonne | Trofinen tyyppi |
---|---|---|
Hiililähde | CO2 | Autotrofinen |
Orgaaninen yhdiste | Heterotrofi | |
Energiasubstraatti
(elektronidonori) |
Mineraali | Litotrofi |
Luomu | Organotrofi | |
Energian lähde | Kevyt | Valotrofi |
Biokemiallinen hapetus | Chemotroph |
Kemotrofien soluenergia on kemiallista alkuperää, kun taas fototrofien energia on kevyttä. Autotrofien hiililähde on hiilidioksidi, kun taas orgaaniset substraatit ovat heterotrofien hiililähde. On myös mahdollista erottaa kaksi mahdollista protonien ( H + ) ja elektronien ( e- ) lähdettä: bakteereja pelkistävät mineraaliyhdisteet ovat litotrofeja, kun taas pelkistävät orgaaniset aineet ovat organotrofeja.
Jokainen elävä organismi suorittaa jatkuvasti lukuisia kemiallisia reaktioita, joiden tarkoituksena on rakentaa elämälle välttämättömiä biomolekyylejä, erityisesti lipidejä, proteiineja, nukleiinihappoja ja sakkarideja. Nämä reaktiot ovat mahdollisia vain muiden kemiallisten reaktioiden seurauksena kertyneen energian ansiosta. Bakteerin metabolia on joukko kemiallisia reaktioita, joita tapahtuu bakteerisolussa. Bakteerien energiantarpeet voidaan tyydyttää kahdella mekanismilla:
Bakteereilla on yleensä yksi, pyöreä kromosomi (mutta on myös poikkeuksia), jotka kantavat suurimman osan geeneistä . Tietyt geenit, joilla on erityisiä toimintoja (vastustuskyky antibiootille, saalistajalle, fysiologinen sopeutuminen ympäristöön jne.), Sijaitsevat kuitenkin pienillä vapaisilla pyöreillä DNA- leikkeillä, joita kutsutaan plasmideiksi .
Aineenvaihdunnat vaihtelevat suuresti eukaryooteihin verrattuna . Lisäksi fototrofia ja autotrofia eukaryooteissa ovat aina seurausta symbioosista bakteerien kanssa ( esimerkiksi tietyt jäkälät ) ja / tai symbioeneesista, johon liittyy syanobakteeri ( kloroplasti ).
Aineiston lähde: Heterotrofia vs Autotrofia
Energianlähde: fototrofian vs Chemotrophy
Bakteereilla ja muilla mikro-organismeilla on erittäin suuri osa maapallon biologisessa tasapainossa . Ne asuttavat kaikki ekosysteemit ja ovat peruskemiallisten muutosten lähde biologisten geokemiallisten prosessien aikana, jotka ovat vastuussa planeetan alkuaineiden kierrosta .
Bakteeripopulaatio voi käyttäytyä koordinoidusti molekyyliviestinnän, koorumin tunnistamisen avulla .
Sisällä biofilmien, suhteet muodostetaan bakteerien välillä, mikä johtaa integroitu soluvasteen. Molekyylit on solukkojärjestelmän tai "lang" ovat joko homoseriinilaktoneita varten gram-negatiivisten bakteerien , tai lyhyet peptidit ja gram-positiiviset bakteerit . Lisäksi vakiintuneissa biofilmeissä fysikaalis-kemialliset ominaisuudet ( pH , hapetus, metaboliitit ) voivat olla haitallisia bakteerien hyvälle kehitykselle ja siten muodostaa stressaavia olosuhteita. Bakteerit asettavat stressivasteita, jotka sopeutuvat näihin epäedullisiin olosuhteisiin. Yleensä stressivasteet tekevät bakteereista vastustuskykyisempiä kaikentyyppisille mekaanisten aineiden tai biosidimolekyylien tuhoamisille .
Tutkimus bakteerien ionikanavia aktivoitu tutkijaryhmä osoittaa, vuonna 2015, synkronointi on aineenvaihdunnan tiettyjen bakteerien sisällä bakteerien biofilmin yhteisöissä aallot kalium -ionien . Nämä ovat seurausta positiivisesta takaisinkytkentäsilmukasta , jossa metabolinen laukaisu indusoi solunsisäisten kaliumionien vapautumisen, mikä puolestaan depolarisoi naapuribakteerit. Tämä depolarisointiaalto koordinoi aineenvaihduntatiloja bakteerien välillä biokalvon sisällä ja sen kehällä. Kaliumkanavan toiminnan tukahduttaminen tai estäminen tukahduttaa tämän vastauksen.
Luonnonvedet, kuten merivedet ( valtameret ) tai makeat vedet ( järvet , lammet , lammet , joet jne.), Ovat erittäin tärkeitä mikrobien elinympäristöjä. Liuoksessa oleva orgaaninen aine ja liuenneet mineraalit mahdollistavat bakteerien kehittymisen. Bakteerit osallistuvat näihin ympäristöihin veden itsepuhdistuksessa. Ne ovat myös alkueläinten saalis . Bakteereja, jotka muodostavat planktonin vesiympäristössä, kutsutaan bakterioplanktoniksi .
Yhdessä grammassa maaperää on noin 40 miljoonaa bakteerisolua ja miljoona bakteerisolua millilitrassa makeaa vettä. On arvioitu, että ei olisi (kulloinkin) neljä kohteeseen kuusi quintillions ( 4 x 10 30 kohteeseen 6 x 10 30 ), tai neljästä kuuteen biljoonaa miljardia miljardia miljardia bakteerit maailmassa, muodostavat suuren osan maailman biomassa . Suurta määrää näistä bakteereista ei kuitenkaan ole vielä karakterisoitu, koska niitä ei voida viljellä laboratoriossa.
Maaperä koostuu epäorgaanisen aineen peräisin eroosio kiviä ja orgaanisen aineen ( humus ) peräisin osittaisesta hajoamisesta kasveja . Mikrobifloora on hyvin vaihteleva. Siihen kuuluvat bakteerit, sienet , alkueläimet , levät , virukset , mutta bakteerit ovat määrällisesti tärkeimmät edustajat. Voimme löytää kaikenlaisia bakteereja, autotrofeja , heterotrofeja , aerobeja , anaerobeja , mesofiilejä , psykofiilejä , termofiilejä . Aivan kuten sienet, jotkut bakteerit pystyvät hajottamaan liukenemattomia kasviperäisiä aineita, kuten selluloosaa , ligniiniä , pelkistämään sulfaatteja , hapettamaan rikkiä , kiinnittämään ilmakehän typpeä ja tuottamaan nitraatteja . Bakteereilla on merkitys maaperän ravinteiden kierrossa, ja ne pystyvät erityisesti kiinnittämään typpeä . Heillä on siis rooli maaperän hedelmällisyyttä maatalouteen . Bakteereja on runsaasti kasvien juurissa, joiden kanssa he elävät keskinäisyydessä .
Toisin kuin vesiympäristössä, vettä ei ole aina saatavilla maaperässä. Bakteerit ovat toteuttaneet strategioita sopeutuakseen kuiviin loitsuihin. Azotobacter tuottaa kystat , Clostridium ja Bacillus ja endosporeja tai muiden itiöitä Actinomycetes .
Pohjamaassa, vedessä tai kosteissa onteloissa bakteerit väistämättä väkevät kaivosgallerioita, kaivoskuiluja ja niiden rikkoutunutta tai onttoa ympäristöä, myös maanalaisissa varastokeskuksissa; niitä löytyy joskus suuressa syvyydessä maaperästä, mukaan lukien vesi- tai öljyporausreiät. Tässäkin he voivat muokata ympäristöään, olla lähde CO 2tai metaani, happamoituminen, korroosio, metylaatio , mädäntyminen ja / tai vuorovaikutus vesipohjien, tiettyjen metallien tai eristysmateriaalien kanssa (Rizlan Bernier-Latmani johtaa tätä aihetta koskevaa kokeellista kampanjaa, joka kattaa satoja metrejä, Mont Terri -laboratoriossa , lähellä Saint -Ursanne on Jura , jossa merkitystä argillaceous rockin varten geologisen varastoinnin ydinjätteen tutkitaan ).
Bakteereja voi esiintyä myös ääriolosuhteissa. Niitä kutsutaan ekstremofiileiksi . Halofiilisiä bakteereja esiintyy suolajärvissä, psykofiilisiä bakteereja eristetään kylmistä ympäristöistä, kuten Arktisen ja Etelämantereen valtameristä , jäälaatoista . Termofiiliset bakteerit eristetään kuumista lähteistä tai hydrotermisistä tuuletusaukoista .
Vanhimmat bakteerit elossaVuonna 2007 poraus ikiroudan Koillis- Siperiassa , Luoteis- Kanadassa ja Etelämantereen ovat mahdollistaneet tutkijat Kalifornian yliopiston professori Eske Willerslev (in) ( Kööpenhaminan yliopisto ) paljastaa bakteereita, jotka ovat vielä elossa ja ovat noin 500 000 vuotta vanha. Tutkijat osoittivat näissä bakteereissa merkkejä DNA: nsa korjautumisesta yhdistettynä lepotilaan, joka on alhaisempi kuin matalalla pidetyn DNA : n korjaamiseen tarvittava metabolinen aktiivisuus .
Vuonna 2000 tieteellinen ryhmä ilmoitti löytäneensä bakteerin, joka oli pysynyt lepotilassa suolakiteessä 250 miljoonaa vuotta. Monet tutkijat suhtautuvat hyvin varauksellisesti tähän tulokseen, mikä johtuisi pikemminkin kiteen viimeaikaisesta kolonisaatiosta.
Pysy avaruudessaAvaruudessa bakteereista tulisi lähes kolme kertaa virulentteja. Ainakin tämä pätee Salmonella typhimuriumiin, joka on ruokamyrkytyksestä vastaava bakteeri. He tekivät matkan Atlantis-sukkulalla vuonna 2006. Palattuaan bakteerit, joita oli pidetty suljetussa astiassa, siirrettiin hiirille. Kesti vain kolmasosa tavallisesta annoksesta tappamaan puolet tartunnan saaneista hiiriryhmistä.
Etsi maapallon ulkopuolisia bakteerejaYritämme parhaillaan selvittää, oliko Mars- planeetalla bakteerielämää . Tietyt Marsin maaperän analyysin elementit näyttävät liikkuvan tähän suuntaan, ja Marsin veden runsas läsnäolo olisi kerran voinut muodostaa erittäin suotuisan pohjan bakteerielämän kehitykselle, jos se ilmestyisi. Jos asia vahvistettaisiin, se olisi tärkeä tekijä panspermian hypoteesin hyväksi . Skotlantilaiset tutkijat havaitsivat kesäkuussa 2017, että maaliskuun maaperä eliminoi kaikki bakteerit. Ultraviolettisäteilyn, Marsin maaperässä olevien hapettavien aineiden ja erityisesti perkloraattien välinen vuorovaikutus antaa Punaisen planeetan pinnalle kyvyn poistaa kaikki bakteerit. Muu tutkimus on kiinnostunut myös Jovian Euroopan kuun jäätelöistä, joissa on nestemäistä vettä pintansa alla.
Näennäisestä yksinkertaisuudesta huolimatta bakteerit voivat ylläpitää monimutkaisia yhdistyksiä muiden organismien kanssa. Nämä yhdistykset voidaan luokitella loisuuteen , keskinäisyyteen ja kommensalismiin . Pienikokoisuutensa vuoksi kommensaalibakteerit ovat läsnä kaikkialla ja niitä esiintyy kasvien ja eläinten pinnalla ja sisällä.
Maaperässä risosfäärin bakteerit (kasvien juuriin kiinnitetty maaperäkerros) kiinnittävät typpeä ja tuottavat kasvien käyttämiä typpiyhdisteitä (esim. Azotobacter- tai Frankia- bakteerit ). Vastineeksi kasvi erittää juurista sokereita, aminohappoja ja vitamiineja , jotka stimuloivat bakteerien kasvua. Muut bakteerit, kuten Rhizobium, liittyvät palkokasveihin juurien kyhmyjen tasolla .
Bakteereilla on monia symbioottisia tai keskinäisiä suhteita selkärangattomiin . Esimerkiksi eläimiä, jotka viihtyvät lähellä hydrotermisiä meren pohjassa kuten tubeworms Riftia pachyptila , Bathymodiolus simpukoita tai Rimicaris exoculata katkarapuja elää symbioosissa chemilitho-autotrophic bakteereja.
Buchnera on endosymbioosi että kirvoja (kirva). Se elää hyönteisten solujen sisällä ja antaa sille välttämättömiä aminohappoja. Wolbachia- bakteerejaesiintyy joidenkin hyönteisten kiveksissä tai munasarjoissa. Tämä bakteeri voi hallita isännän lisääntymiskapasiteettia.
Bakteerit liittyvät termiitteihin ja tarjoavat niille typen ja hiilen lähteitä.
Bakteerit asettumaan pötsissä on kasvinsyöjiä mahdollistavat ruoansulatus selluloosan nämä eläimet. Bakteerien läsnäolo ihmisen suolistossa edistää ruoansulatusta, mutta bakteerit tuottavat myös vitamiineja , kuten foolihappoa , K-vitamiinia ja biotiinia .
Bakteerit asuttavat lehtiä syövän linnun, Hoazinin ( Opisthocomus hoazin ) sadon . Nämä bakteerit mahdollistavat selluloosan pilkkomisen lehdissä samalla tavalla kuin märehtijöiden pötsissä.
Bioluminesoivat bakteerit, kuten Photobacterium, liittyvät usein kaloihin tai meren selkärangattomiin. Nämä bakteerit sijoittuvat isäntänsä tiettyihin elimiin ja lähettävät luminesenssiä tietyn proteiinin: lusiferaasin ansiosta . Eläin käyttää tätä luminesenssiä erilaisissa käyttäytymistavoissa, kuten lisääntymisessä, saaliin houkuttelussa tai saalistajien pelottelussa.
IhmiskehossaIhmiskehossa elää suuri määrä bakteereita, suunnilleen yhtä paljon, ellei enemmän, kuin sen muodostavat solut , mutta niiden massa on kuitenkin pieni verrattuna siihen.
Laskelmat antavat vaihtelevia tuloksia niiden lukumäärästä. Joidenkin arvioiden mukaan 10 12 bakteeria kolonisoi ihon, 10 10 bakteeria kolonisoi suun ja 10 14 bakteeria asuu suolistossa. Weizmann-instituutin tutkijoiden tekemät lisälaskelmat osoittavat, että ihmiskehossa on enemmän bakteerisoluja (~ 40 × 10 12 ) kuin ihmissoluja (~ 30 × 10 12 ).
Suurin osa näistä bakteereista on vaarattomia tai hyödyllisiä keholle. Monien tartuntatautien , kuten koleran , kuppa , rutto , pernarutto , tuberkuloosi, alkuperä on kuitenkin monia patogeenisiä lajeja .
Useimmiten kuolemaan johtavat bakteerisairaudet ovat hengitystieinfektioita: pelkästään tuberkuloosi tappaa noin kaksi miljoonaa ihmistä vuodessa, lähinnä Saharan eteläpuolisessa Afrikassa . Bakteerit voivat aiheuttaa hengitysteiden tai suoliston ongelmia, kun taas toiset voivat olla vastuussa haavan tartuttamisesta. Bakteeri-infektioita voidaan hoitaa antibiooteilla , jotka estävät useimmiten yhtä niiden elintoiminnoista (esimerkiksi penisilliini estää soluseinän synteesiä).
Patogeeniset bakteerit ovat vastuussa ihmisten sairauksista ja aiheuttavat infektioita. Tarttuvat organismit voidaan jakaa kolmeen tyyppiin: pakolliset, vahingossa esiintyvät tai opportunistiset taudinaiheuttajat.
Pakollinen taudinaiheuttaja ei voi selviytyä erillään isännästä. Pakollinen patogeeniset bakteerit, Corynebacterium kurkkumätä aiheuttaa kurkkumätä , Treponema pallidum on agentti kuppa , Mycobacterium tuberculosis aiheuttaa tuberculosis , Mycobacterium leprae, lepra , Neisseria gonorrhoeae tippuri . Rickettsia, että syy pilkkukuume ovat solunsisäisiä loistaudit bakteerit.
Luonnossa esiintyvä tahaton patogeeni voi tartuttaa ihmisen tietyissä olosuhteissa. Esimerkiksi Clostridium tetani aiheuttaa jäykkäkouristusta menemällä haavaan. Vibrio cholerae aiheuttaa koleraa saastuneen veden juomisen seurauksena.
Oportunistinen taudinaiheuttaja tartuttaa henkilöt, jotka ovat heikentyneet tai joihin toinen sairaus vaikuttaa. Bakteereista, kuten Pseudomonas aeruginosa , normaalin kasviston lajeista, kuten ihon kasviston Staphylococcus , voi tulla opportunistisia patogeeneja tietyissä olosuhteissa. Tämän tyyppistä infektiota esiintyy erityisesti sairaaloissa.
Bakteerien kyky aiheuttaa tauteja on sen patogeenisuus. Patogeenisuuden voimakkuus on virulenssia . Bakteeri-isäntä -suhteen tulos ja taudin kulku riippuvat isännässä läsnä olevien patogeenisten bakteerien lukumäärästä, näiden bakteerien virulenssista, isännän puolustuksesta ja sen resistenssistä.
Taudin aloittamiseksi tarttuvien bakteerien on ensin päästävä kehoon ja tartuttava kudokseen . Tarttumistekijät antavat bakteerien kiinnittyä soluun . Invasiivinen voima on bakteerien kyky leviää ja lisääntyä isännän kudoksissa joko endosytoosiprosessilla, joka sallii niiden solunsisäisen tunkeutumisen, tai tietyille bakteereille, jotka kulkevat limakalvon solujen välillä taustalla olevan kerroksen kolonisoimiseksi propria . Bakteerit voivat tuottaa lyyttisiä aineita, joiden avulla ne voivat levitä kudoksiin. Jotkut bakteerit osoittavat myös toksinogeenistä voimaa, joka on kyky tuottaa toksiineja , kemikaaleja, jotka vahingoittavat isäntää. Voimme erottaa bakteerien lisääntymisen aikana vapautuneet eksotoksiinit bakteerikalvoon kiinnittyneistä endotoksiinista .
Patogeeniset bakteerit, jotka yrittävät hyökätä isäntään, kohtaavat kuitenkin monia puolustusmekanismeja, jotka tarjoavat keholle suojan infektioita vastaan. Hyvä ruokavalio ja oikea elämänhygienia ovat ensimmäinen suoja. Iho ja limakalvot muodostavat ensimmäisen puolustuslinjan patogeenisten organismien tunkeutumista vastaan. Normaalin kasviston bakteerit muodostavat myös suojaavan esteen. Kun mikro-organismi on tunkeutunut näihin ensimmäisiin puolustuslinjoihin, se kohtaa erikoistuneita soluja, jotka liikkuvat hyökkäystä vastaan: nämä ovat fagosyyttejä . Tulehdus on epäspesifinen puolustusvasteen. Toinen erittäin tehokas puolustusjärjestelmä on spesifinen immuunijärjestelmä , joka kykenee tunnistamaan bakteerien kantamat tai erittämät antigeenit , ja kehittämään vasta-aineita ja immuunisoluja, jotka ovat spesifisiä näille antigeeneille.
Sairaalaympäristössä hoitohenkilökunnan on noudatettava suojaprotokollia (yllään kylpytakki, käsineet, silmälasit leikkauksessa jne.). Jos kosketuksessa on vaarassa oleva aine (veri, neste jne.), Hoitohenkilökunnan on pestävä kätensä mahdollisimman pian desinfiointiaineella ja desinfiointiaineella.
KasveilleTaudinaiheuttajabakteerit kasveille tiedetään yleisölle vastuunsa tuhojen viljelykasvien. Vuonna 2001 hedelmätarhat Etelä-Ranskassa kärsivät Xanthomonas- suvun bakteerin aiheuttamasta tartunta-aallosta .
In kasvibiotekniikan , maaperän bakteeri, Agrobacterium tumefaciensin , käytetään sen kyky lähettää DNA- fragmentti, kohde-kasvien aikana sen tarttuvan aikana.
Prokaryootit ovat tärkeitä välineitä bioremediaation alalla: organismeja käytetään pilaavien aineiden poistamiseen maaperästä, vedestä ja ilmasta. Esimerkki: Archaea hajottaa jätevedessä olevat orgaaniset aineet muuttaakseen ne aineeksi, jota voidaan käyttää lannoitteena. Kaivosteollisuudessa prokaryootit auttavat poistamaan metalleja mineraalista. Prokaryoottien hyödyllisyys johtuu suurelta osin niiden ravitsemus- ja aineenvaihduntamuotojen monimuotoisuudesta.
Teollisen mikrobiologian alkuperä juontaa juurensa esihistoriaan . Varhaiset sivilisaatiot käyttivät tietämättään mikro-organismeja alkoholijuomien , leivän ja juuston valmistamiseen .
Bakteerit, kuten Lactobacillus , Lactococcus tai Streptococcus yhdessä hiivojen ja homeiden kanssa, ovat mukana fermentoitujen elintarvikkeiden, kuten juustojen , jogurttien , oluen , viinin , soijakastikkeen , etikan , hapankaalin, valmistuksessa .
Etikka- bakteerit ( Acetobacter , Gluconobacter ) voi tuottaa etikkahappoa päässä etanolista . Niitä löytyy alkoholimehuista ja niitä käytetään etikan valmistuksessa . Ne ovat myös käytetty hyväksi askorbiinihapon ( C-vitamiini ) päässä sorbitolia transformoitiin sorboosi .
Heterotrofisten bakteerien kykyä hajottaa monenlaisia orgaanisia yhdisteitä hyödynnetään jätteenkäsittelyprosesseissa, kuten bioremediaatio tai jäteveden käsittely. Bakteereja käytetään myös septisäiliöissä niiden puhdistamiseksi. Bakteerit pystyvät hajottamaan hiilivetyjä ja öljyä , voidaan käyttää, kun puhdistus vuoto . Mikro-organismien saastuttamien ympäristöjen puhdistusprosessi on bioremediaatio .
Bakteereita voidaan käyttää taloutta kiinnostavien metallien talteenottamiseen malmista. Se on bioliuotus . Bakteerien toimintaa hyödynnetään siten kuparin talteenotossa.
Bakteerit voidaan käyttää sijasta torjunta vuonna biologisen torjunnan kasvituholaisten. Esimerkiksi Bacillus thuringiensis tuottaa Bt-proteiinia, joka on myrkyllistä joillekin hyönteisille . Tätä toksiinia käytetään maataloudessa kasveja syövien hyönteisten torjunnassa .
Koska tietyt bakteerit, kuten Escherichia coli, ovat kyky lisääntyä nopeasti ja niiden suhteellinen helppous käsitellä, ovat laajalti käytettyjä välineitä molekyylibiologiassa , genetiikassa ja biokemiassa . Tutkijat voivat määrittää geenien , entsyymien toiminnan tai tunnistaa aineenvaihduntareitit, jotka ovat välttämättömiä elävien olentojen perusteelliselle ymmärtämiselle ja mahdollistavat uusien sovellusten toteuttamisen biotekniikassa .
Monet entsyymit, joita käytetään erilaisissa teollisissa prosesseissa, on eristetty mikro-organismeista. Pesuaineiden entsyymit ovat tiettyjen Bacillus- kantojen proteaaseja . Of amylaasi kykenee hydrolysoituvien tärkkelystä käytetään laajalti elintarviketeollisuudessa. Taq-polymeraasia käytetään polymeraasin ketjun reaktiot ( PCR ) DNA: n monistamiseen on peräisin termofiilisestä bakteerista Thermus aquaticus .
Geneettisesti muunnettuja bakteereja käytetään laajalti lääkkeiden valmistuksessa. Näin on esimerkiksi insuliinin , kasvuhormonin , tiettyjen rokotteiden , interferonien jne. Kanssa. Tiettyjä bakteereja, kuten Streptomyces, käytetään laajalti antibioottien tuotannossa .
Tietyt bakteerit , erityisesti sulfaattia vähentävät bakteerit, voivat aiheuttaa kasvien hajoamista ( biokorroosiota ) .
Tšekkoslovakialaisen kirjailijan Karel Čapekin vuonna 1937 julkaistussa näytelmässä Bílá nemoc ( Valkoinen tauti ) kuvataan morbus chengi -epidemia , tauti, joka on samanlainen kuin spitaali, joka hyökkää vain yli 45-vuotiaita ihmisiä, ja se tappaa 3-5 kuukaudessa . Väestölle aiheutuvan vaaran edessä diktatuurihallitus ajattelee vain hyötyvänsä taudista poliittisiin tarkoituksiin.
Amerikkalaisen kirjailijan Michael Crichtonin vuonna 1969 julkaistu tieteiskirjallisuus Andromeda-lajike kuvittelee maapallon ulkopuolisen bakteerin saapumista asteroidille, joka laukaisee ihmisille tappavia reaktioita.