Actinobacteria Aquificae Chlamydia Bacteroidetes/Chlorobi Chloroflexi Chrysiogenetes blågrønnbakterier (Cyanobacteria) Deferribacteres Deinococcus-Thermus Dictyoglomi Fibrobacteres/Acidobacteria Firmicutes Fusobacteria Gemmatimonadetes Lentisphaerae Nitrospirae Planctomycetes Proteobacteria Spirochaetes Thermodesulfobacterium Thermomicrobia Thermotogae Verrucomicrobia
Bakterier (gresk βακτήριον [bakterion] = «liten stav») er encellede mikroorganismer. De er typisk bare noen få mikrometer lange og kan ha mange forskjellige former, eksempler på disse fasongene er stavbakterier, kokker og spiriller. Studien av bakterier er en gren av mikrobiologien. Bakterier er allestedsnærværende på jorden og kan leve i alle slags miljøer. De har blitt påvist i jordsmonn, radioaktiv væske og varme kilder for å nevne noen. Det er om lag 40 millioner bakterieceller i et gram jord og én million bakterieceller i en milliliter ferskt vann; i hele verden er det omtrent fem kvintillioner (5×1030) bakterier. Bakterier spiller en vital rolle i resirkulering av næringsstoffer, og mange prosesser er avhengige av bakterier, slik som fiksering av nitrogen fra atmosfæren.
Flesteparten av disse bakteriene har imidlertid ikke blitt beskrevet, og kun halvparten av stamtreet har arter som kan bli dyrket frem i laboratoriet. Det kan være mange flere bakterieceller enn menneskeceller i en menneskekropp, med høyest innhold på huden og i endetarmen. Likevel er majoriteten av disse bakteriene uskadelige, men heller fordelaktig for «naturens husholdning» og de forskjellige livsprosessene. Noen få bakterier er patogene for mennesker, eksempel på sykdommer som blir fremkalt av bakterier er kolera, syfilis, miltbrann og svartedauden. De mest fatale infeksjonssykdommene er de som hemmer åndedrettssystemet, med tuberkulose som alene dreper omtrent to millioner mennesker per år.2002 WHO mortality data Accessed 20 January 2007
Ukritisk bruk av antibiotika til å behandle bakterielle infeksjoner og i forskjellige jordbruksprosesser har gjort at antibiotikaresistens har blitt et stort problem, både i industrialiserte land og i utviklingsland. Restriktiv bruk av antibiotika bl.a. i Norge gjør at det her har vært et noe mindre problem. Forebygging, hygieniske tiltak og ikke-medikamentell behandling blir dermed viktigere, for eksempel vil mange bakterier hemmes eller drepes av sølv.
Bakterier er også viktig i industrien, de blir blant annet benyttet til å behandle avfallsvann, produksjon av ost og yoghurt, de blir også anvendt i produksjon av antibiotika og andre kjemikalier.
Bakterier er prokaryoter. Ulikt dyrecellerDyreceller=Våre celler, inneholder cellekjerne. Se Eukaryoter. og andre eukaryoter, inneholder bakteriecellene ingen cellekjerne og har sjelden membran-bundet organeller. Likeledes inkluderer begrepet bakterier tradisjonelt alle prokaryoter, den vitenskapelige nomenklaturen etter oppdagelsen av prokaryotisk liv består av to forskjellige typer av organismer som utviklet seg uavhengig av hverandre fra samme stamfar. Disse evolusjonære områdene blir kalt bakterier og archaea.
Bakterienes plassering Bakterier regnes innenfor tradisjonell systematikk som et av «rikene» av liv innenfor biologien. Man deler ofte bakteriene inn i ekte bakterier og arkebakterier. Ofte opererer man med følgende evolusjonære hovedgrupper eller «riker» i den taksonomiske systematikken:Hallingbäck, T., et al: Nationalnyckeln till Sveriges flora och fauna, «Bladmossor», Artsdatabanken, SLU Uppsala, 2006, side 14-16.
Prokaryoter: Bakterier (Bacteria, Eubacteria) Arkebakterier (Archaea)Nature – Francesca D. Ciccarelli, Tobias Doerks, Christian von Mering, Christopher J. Creevey, Berend Snel,Peer Bork: «Toward Automatic Reconstruction of a Highly Resolved Tree of Life», Nature Nr 311, 2006. De kaller arkebakterier for en fyle («Phylum»). Eukaryoter: Protister (Protista) Planter (Plantae) Sopp (Fungi) Flercellede dyr (Metazoa)
Dette systemet med «riker» er fortsatt omstridt. Den svenske Nationalnyckeln till Sveriges flora och faunaHallingbäck, T., et al: Nationalnyckeln till Sveriges flora och fauna, «Bladmossor», Artsdatabanken, SLU Uppsala, 2006. opererer med 5 riker, mens en gruppe europeiske biologerNature – Francesca D. Ciccarelli, Tobias Doerks, Christian von Mering, Christopher J. Creevey, Berend Snel,Peer Bork: «Toward Automatic Reconstruction of a Highly Resolved Tree of Life», Nature Nr 311, 2006. observerer 3 basale grupper hvor bakterier og arkebakterier utgjør to, og den siste gruppen av eukaryoter siden gir opphav til protister, planter, sopp og dyr. Systematikkens «riker» representerer et forsøk på å forene behovet for oversikt med behovet for å dele livsformene opp i mest mulig naturlige grupper.
Bakteriologiens historie miniatyr|venstre|300px|Antoni van Leeuwenhoek. Oppdager av bakteriene Nederlenderen Anton van Leeuwenhoek var den som først oppdaget bakteriene (1674). Louis Pasteur og Robert Koch forsket videre på bakterier, og grunnla en egen bakteriologisk vitenskap.
Robert Koch var den første til å dyrke bakterier på et fast medium. Koch benyttet gelatin som løsemiddel for næringsløsningene han brukte til å dyrke frem patogene (skadelige) bakterier og utviklet med det en metode for å dyrke frem bakterier på en fast plate som var fri for forurensing. Han la et sylteglass eller et glass over platen for å unngå kontaminasjon.
Gelatin var fantastisk for å dyrke frem bakterier i et kulturmedium. Gelatin hadde likevel sine ulemper, da gelatin ikke er i fast form ved kroppstemperatur (37 °C), den optimale temperaturen for dyrking av patogene bakterier for mennesker. Det måtte finnes et mer allsidig vekstmedium, og dette viste seg å være agar.
Agar er et polysakkarid som utvinnes fra røde alger.Encyclopædia Britannica – agar Walter Hesse var den første til å bruke agar som vekstmedium. Ideen om å bruke agar som vekstmedium kom fra Hesses kone, Fannie. Fannie Hesse brukte agar for å tilberede syltetøy og når Walter prøvde det ut som vekstmedium fungerte det utmerket. Walter skrev til Robert Koch om oppdagelsen og Koch bestemte seg raskt for å bruke agar i sine egne studier.
I 1887 publiserte Julius Richard Petri en artikkel som omhandlet en modifikasjon av Kochs plate. Petris innblanding viste seg å være av stor betydning. Den nye metoden gjorde det mulig å sterilisere separat fra mediet og flytte kolonier fra en mindre plate til for eksempel to større. Den originale ideen om platen er ikke forandret den dag i dag og platen har blitt oppkalt etter Petri. En Petri-plate er laget av enten glass som blir sterilisert av varme eller laget av plast som blir sterilisert av etylenoksid. Denne nye platen hadde stor betydning for den videre forskningen på mikroorganismer.
Koch oppdaget at forskjellige kolonier som hadde utviklet seg på en kontaminert plate hadde forskjellig form (farge, morfologi, størrelse). Disse forskjellene i koloniform gjorde at man klarte å skille ulike bakterier fra hverandre på platen. Man klarte også å skille forskjellige celler i mikroskopet, og ved hvilke temperaturer og næringsstoffer de trives i.
Kochs oppdagelser av kulturmedium og iver etter å dyrke rene bakteriekulturer gikk langt utover hva man kunne forvente på den tiden. Verden står i stor takk til Robert Koch og hans medhjelpere for deres innsats innenfor bakteriologi og mikrobiologi.
Opphav og tidlig evolusjon
Stamfaren til nåtidens bakterier var encellede mikroorganismer som var den første formen for liv på vår jord for omtrent fire milliarder år siden.Encyclopædia Britannica, Inc., «Evolution of bacteria» For ca. 3 milliarder år siden var alle organismer mikroskopiske, og bakterier og archaea var den dominerende formen for liv.DeLong E, Pace N (2001). "Environmental diversity of bacteria and archaea". Syst Biol 50 (4): 470–78. PMID . Det har blitt funnet fossiler av bakterier som stromatoliter, men mangelen på morfologi gir oss liten nytte for å studere deres evolusjon eller å datere deres tidsløp. Det er mulig å bruke genteknologi til å rekonstruere deres fylogenetikk, og disse undersøkelsene tyder på at bakteriene har et opphav fra to ulike organismer, erkebakterien og eubakterien.Brown J, Doolittle W (1997). "Archaea and the prokaryote-to-eukaryote transition". Microbiol Mol Biol Rev 61 (4): 456–502. PMID Den siste stamfaren til bakterier og archaea var sannsynligvis en hypertermofil som levde rundt 2,5-3,2 milliarder år siden.
Eldste bevis for liv Det eldste beviset man har for liv på jorden er nylig avdekte mikrofossiler funnet i Nunavik i Quebec, Canada. Funnet (som ble publisert 1. mars 2017) dateres cirka tilbake i tid. Før denne oppdagelsen var det eldste beviset mikrofossiler funnet i Vest-Australia, datert cirka tilbake.
Det var en internasjonal forskergruppe, under ledelse av University College London, som gjorde funnet. Det besto av en fossil bakterie som levde på jern, og funnet ble gjort i et lag med kvarts. Gruppen av forskere besto av folk fra flere land og organisasjoner, blant annet fra Norges geologiske undersøkelser.
Morfologi og stamtre miniatyr|300px|Inndeling etter utseende i mikroskop Bakterienes systematiske inndeling er fortsatt debattert. Dette kommer av at «klassiske» metoder for slektskapsrekonstruksjon, som tar utgangspunkt i morfologi, har få holdepunkt å gå etter, fordi bakterieceller er så enkelt bygd.
Molekylære metoder har derfor revolusjonert bakterie-systematikken, men gir sprikende resultater. Grunnene er at bakterier kan utveksle gener mellom ulike bakteriearter, til og med mellom nokså fjernt beslektede. Blant kandidatene til den mest basale grenen i bakterienes stamtre er for eksempel både Planctomycetes, Thermotoga maritima og Aquificae. Delgruppene som er nevnt i boksen øverst til høyre, er basert på den nyeste kunnskapen (per 2004). Man vil likevel måtte forvente en del endringer i fremtiden, både grunnet bedre fylogenetiske analysemetoder og fordi nye arter vil bli beskrevet.
Andre vanlige inndelinger er etter utseende, levevis eller celleveggens bygning, men de færreste av disse peker ut naturlige slektskapsgrupper.
Inndeling etter utseende På samme måte som ulike planter og dyr har forskjellig utseende (morfologi) har bakterier ulikt utseende, både på makroskopisk og mikroskopisk nivå. For bakteriologer/mikrobiologer er det viktig å kunne skille de ulike bakterieartene. Dette kan gjøres ved å undersøke deres koloniutseende på forskjellige vekstmedia for så å definere koloniens morfologi.
I tillegg til dette har ulike bakterier forskjellig mikroskopisk utseende og deles da gjerne inn i klasser i henhold til fremtoning. En bakterie som er kuleformet eller sirkulær i utseende kalles kokk. Kokker kan igjen grupperes avhengig av om de vokser i par, kjeder eller fire og fire, eller i klaser. En avlang eller sylinderformet bakterie kalles stav. Det finnes også mer sjeldne morfologiske typer spiralformede og filamentære bakterier.
kokker (kuleformede) staver (stavformede; jf. bakterienes navn) vibrioner (kommaformede) spirochæter (skrueformede) spiriller (spiralformede)
Inndeling etter levevis saprofytter – som lever av dødt materiale parasitter – som snylter på andre levende organismer symbionter – som lever i et gjensidig nytteforhold med andre organismer autotrofe – som er selvforsynt med energi vha. kjemo- eller fotosyntese
Fordelt på utseende er det kun tre typer som er patogene (dvs. parasittiske): Staver kan gi for eksempel difteri, kikhoste, spedalskhet, stivkrampe, tuberkulose og tyfoidfeber Kokker kan gi for eksempel blodforgiftning, hjernehinnebetennelse, lungebetennelse og skarlagensfeber Spirochæter kan gi for eksempel syfilis, borrelia og flekktyfus
Nanobakterier