Bacteriile sunt microorganisme procariote și alcătuiesc domeniul Bacteria (sinonim Eubacteria). Prezintă de cele mai multe ori o lungime de câțiva micrometri, dar sunt foarte diverse din punct de vedere morfologic, regăsindu-se sub formă sferică, alungită sau spiralată (elicoidală). Bacteriile au fost printre primele forme de viață care au apărut pe Pământ și sunt prezente în majoritatea habitatelor existente. Se regăsesc în sol, apă, izvoare termale, deșeuri radioactive, chiar și la adâncimi mari din scoarța terestră. Bacteriile trăiesc în relații de simbioză sau sunt uneori paraziți ai plantelor și animalelor. Majoritatea acestora nu au fost caracterizate, iar aproximativ doar jumătate dintre încrengăturile bacteriene cuprind specii care pot fi crescute în laborator. Știința care se ocupă cu studiul bacteriilor se numește bacteriologie și este o ramură a microbiologiei.
Într-un gram de sol se regăsesc aproximativ 40 milioane de celule bacteriene, iar într-un mililitru de apă dulce se regăsesc aproximativ 1 milion de celule bacteriene. Un calcul ar indica faptul că pe Pământ există circa 5×1030 bacterii, așadar acestea alcătuiesc o biomasă cu mult mai mare decât cea corespunzătoare plantelor și animalelor la un loc.C.Michael Hogan. 2010. Bacteria. Encyclopedia of Earth. eds. Sidney Draggan and C.J.Cleveland, National Council for Science and the Environment, Washington, DC Bacteriile sunt organisme vitale în multe cicluri ecologice, având rolul de circulare al nutrienților, precum este cazul fixării azotului din atmosfera terestră. Un alt exemplu este descompunerea cadavrelor, bacteriile fiind responsabile de etapele de putrefacție ale acestui proces.
În ecosistemele care au ca habitat izvoarele hidrotermale sau izvoarele reci, bacteriile extremofile joacă un rol esențial în aducerea aportului de nutrienți necesari pentru viață, prin transformarea unor compuși precum hidrogenul sulfurat și metanul în energie. În octombrie 2012, datele adunate de către cercetători au sugerat faptul că bacteriile prosperă în Groapa Marianelor, care este cel mai adânc punct de pe suprafața Pământului, fiind aflat la o adâncime de 11 kilometri. Alți cercetători au dedus prin studii similare faptul că bacteriile se dezvoltă chiar și în interiorul rocilor la o adâncime de 580 de metri sub fundul oceanic cu o adâncime de 2,6 kilometri, din apropierea coastei nord-vestice a Statelor Unite. Conform unuia dintre savanți, „Microbii pot fi întâlniți oriunde – sunt organisme extrem de adaptabile la orice condiții, și pot supraviețui oriunde se află.” Text original: „You can find microbes everywhere—they're extremely adaptable to conditions, and survive wherever they are.”
Nu de mult a fost demontat mitul conform căruia numărul de celule bacteriene din corpul uman îl depășește pe al celulelor umane în raport de 10:1. Aproximativ 39 de bilioane (39·1012 sau 3,9·1013) de celule bacteriene se află în microflora normală a unei persoane de referință de gen masculin, ce cântărește 70 kg și are o înălțime de 170 cm, numărul total de celule umane fiind de 30 de bilioane (30·1012). Așadar, deși numărul de bacterii este mai mare, acesta este doar cu 30% mai mare, nu cu 900%.Sender R, Fuchs S, Milo R (2016). "Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body". bioRxiv doi: 036103
Cel mai mare număr de bacterii se regăsește în flora intestinală și de asemenea un mare procent este reprezentat și de microflora pielii. Vasta majoritate de specii bacteriene care trăiesc în corpul uman sunt considerate ca fiind inofensive, datorită mecanismelor de apărare specifice organismului, precum este sistemul imunitar. Există și bacterii care sunt chiar benefice, în special cele ce aparțin florei intestinale. În ciuda acestui fapt, unele specii sunt patogene și, odată pătrunse în organism, produc diverse boli infecțioase, printre care se numără holera, sifilisul, antraxul, lepra și ciuma bubonică. Cele mai comune patologii infecțioase bacteriene fatale sunt infecțiile respiratorii, tuberculoza fiind cauza de deces a aproximativ 2 milioane de persoane în fiecare an, cu precădere în Africa Subsahariană.
În țările dezvoltate, antibioticele sunt utilizate în tratamentul infecțiilor bacteriene, dar au aplicații și în domeniul agriculturii, ceea ce a dus la apariția unei probleme serioase, și anume fenomenul de rezistență la antibiotice. Bacteriile sunt extrem de folositoare în industrie, în epurarea apelor, în obținerea de produse lactate fermentate (precum brânza și iaurtul), în recuperarea aurului, paladiului, cuprului și a altor metale în industria minieră, în biotehnologie și în procesul de fabricație al unor antibiotice și al altor compuși chimici.
Deși erau considerate ca făcând parte din regnul Plantae, alcătuind clasa Schizomycetes, în prezent se consideră că bacteriile sunt organisme procariote. Spre deosebire de celulele eucariote, care sunt specifice organismelor vegetale și animale, bacteriile nu prezintă nucleu celular și rareori prezintă organite celulare delimitate de membrană. Chiar dacă în mod tradițional se considera că termenul de bacterie făcea referire la toate procariotele, a fost dezvoltată o nouă clasificare științifică, după descoperirea în anii 1990 a faptului că procariotele reunesc două grupuri distincte de organisme care au evoluat de la un strămoș comun. Cele două domenii au primit denumirile de Bacteria și Archaea.
Istoria bacteriologiei
Bacteriile au fost observate pentru prima dată în anul 1676 de către savantul danez Antonie van Leeuwenhoek, utilizând un microscop format din două lentile, pe care l-a construit însuși el. Ulterior, acesta a publicat rezultatele observațiilor sale într-o serie de scrisori trimise către Royal Society of London. Dintre toate studiile lui Leeuwenhoek, descoperirea bacteriilor este de departe cea mai remarcabilă. Bacteriile observate se aflau la limita structurilor pe care microscopul acestuia le putea observa și, în plus, următorul secol niciun alt om de știință nu a repetat această experiență. Leeuwenhoek a observat de asemenea și protozoarele, pe care le-a denumit animalculum, iar descoperirile sale au fost din nou privite prin prisma noilor descoperiri din domeniul teoriei celulare.
Christian Gottfried Ehrenberg a introdus termenul Bacterium în anul 1828. De fapt, termenul era folosit pentru un gen de bacterii alungite și nesporulate, spre deosebire de termenul Bacillus, introdus în anul 1835, care era folosit pentru un gen de bacterii alungite și sporulate (formatoare de spori). În anul 1859, Louis Pasteur a demonstrat faptul că dezvoltarea și creșterea microorganismelor este cauza procesului de fermentație și că această creștere nu este nicidecum cauzată de o generație spontană. Împreună cu Robert Koch, Pasteur a fost un susținător timpuriu al teoriei microbiene a bolilor.
Robert Koch, un pionier al microbiologiei medicale, a studiat îndeaproape patologii precum holera, antraxul și tuberculoza. În urma studiilor pe tuberculoză, Koch a demonstrat relația cauzală între un microb și boala produsă de acesta, primind astfel în anul 1905 Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină. Postulatele lui Koch reprezintă un set de patru criterii care ajută să se stabilească dacă un organism este agentul etiologic al unei boli, fiind în uz chiar și astăzi. miniatura|350px|stanga|Pacienți bolnavi de holeră, boală care este cauzată de Vibrio cholerae (vibrionul holeric).
Ferdinand Cohn este considerat a fi unul dintre fondatorii bacteriologiei, studiile sale datând din 1870. Acesta a fost primul care a clasificat bacteriile pe baza morfologiei lor.
Deși în secolul al XIX-lea se cunoștea faptul că bacteriile sunt cauza multor boli, la acea vreme nu exista niciun tratament antibacterian eficient. În 1910, Paul Ehrlich a dezvoltat primul antibiotic, prin modificări structurale ale coloranților care colorau Treponema pallidum (spirocheta care este agentul etiologic al sifilisului). Astfel, acesta a obținut noi compuși bactericizi, selectivi pentru agentul patogen. Ehrlich a primit în anul 1908 Premiul Nobel pentru studiile sale din domeniul imunologiei și a fost un pionier al utilizării metodelor de colorație pentru detectarea și identificarea bacteriilor. Pe baza lucrărilor sale, a fost dezvoltată colorația Gram și ulterior colorația Ziehl-Neelsen.
Un mare pas înainte în domeniu bacteriologiei a fost descoperirea din anul 1977 a lui Carl Woese, care a concluzionat faptul că arheele prezintă o linie evolutivă diferită de cea a bacteriilor. Această nouă taxonomie filogenetică a fost demonstrată prin secvențierea ARN-ului ribozomal de tip 16S și a dus la divizarea organismelor procariote în două domenii evolutive și respectiv începerea utilizării unui sistem de clasificare biologică bazat pe trei domenii (Archaea, Bacteria, Eukaryota).
Etimologie
Termenul bacteria este forma de plural a cuvântului neolatin , care este forma latinizată a termenului grecesc (bakterion),. forma de diminutiv a βακτηρία (bakteria), care înseamnă „baston”.. Această denumire provine de la faptul că primele bacterii care au fost descoperite aveau formă de bastonaș (bacil).bacterium , on Oxford Dictionaries.
Origine și evoluție Strămoșii bacteriilor care trăiesc în ziua de azi erau microorganisme unicelulare, cel mai probabil primele forme de viață de pe Pământ, și au apărut acum aproximativ 4 miliarde de ani. Timp de 3 miliarde de ani, majoritatea organismelor vii erau microscopice, iar bacteriile și arhebacteriile erau formele dominante de viață. Deși au fost identificate bacterii fosile, precum sunt stromatolitele, acestea nu oferă niciun detaliu distinctiv legat de morfologia lor, ceea ce duce la imposibilitatea de a examina istoria evolutivă a bacteriilor. Totuși, secvențele de gene pot fi folosite pentru reconstrucția filogeniei bacteriene, iar aceste studii indică faptul că bacteriile au evoluat din ramura arhebacterii/eucariote.
În prezent se pune întrebarea dacă primele organisme procariote care au apărut au fost bacteriile sau arheele. Unii oameni de știință sunt de părere că domeniul Bacteria este mai vechi decât domeniul Archaea și că domeniul Eukarya a derivat de la acesta, în timp ce alții consideră că domeniul cel mai vechi este Archaea. Se crede că cel mai recent strămoș comun al bacteriilor și arhebacteriilor este un organism hipertermofil care a trăit acum 2,5-3,2 miliarde de ani. În schimb, alți savanți susțin faptul că ambele domenii sunt relativ recente (de aproximativ 900 de milioane de ani)Thomas Cavalier-Smith (2006), Rooting the tree of life by transition analyses , Biol Direct. 1: 19. doi: 10.1186/1745-6150 de enero de 19. și că au evoluat pornind de la o bacterie Gram-pozitivă (cel mai probabil o actinobacterie), care a dat naștere cladei Neomura prin înlocuirea peretelui de peptidoglican cu un perete glicoproteic.
Bacteriile au luat parte la a doua divergență evolutivă majoră, anume cea a arhebacteriilor și eucariotelor. În cazul organismelor eucariote, evoluția a avut loc prin asocierea endosimbiotică a bacteriilor. Acest fenomen a însemnat ingerarea de către celulele proto-eucariote a unor simbionți alfa-proteobacterieni, ceea ce a dus la transformarea acestora în organite precum mitocondrii sau hidrogenozomi, încă prezente în celulele eucariote. Ulterior, unele celule eucariote care deja conțineau mitocondrii au ingerat organisme de tip cianobacterii, ceea ce a dus la formarea cloroplastelor la alge și la plante. Acest fenomen este cunoscut sub denumirea de endosimbioză primară. Prin fenomene ulterioare de endosimbioză secundară, au apărut organisme autotrofe eucariote, organisme cheie în dezvoltarea vieții marine.
Morfologie bacteriană left|thumb|upright=1.6|alt=diagramă a morfologiei bacteriene|Bacteriile prezintă o mare varietate de morfologii celulare și de asocieri Mărimi și forme