A baktériumok (latin: bacterium) nagyon kicsi organizmusok, amelyek a Prokarióta csoportba tartozó mikroorganizmusok. A baktériumsejteknek nincs sejtmagjuk, és legtöbbjükben nincsenek membránnal határolt szervezetei. Sok fajnak van sejtfala, rendelkeznek DNS-ük, és biokémiájuk alapvetően hasonló más élőlényekéhez. A baktériumok a legegyszerűbb, legősibb élőlények közé tartoznak, és gyakran teljes életciklusukat egyetlen sejtként, önálló szervezetként élik le.

Felépítés

Szinte minden baktérium olyan apró, hogy csak mikroszkópon keresztül látható. Általában egyetlen sejtből állnak, ezért egysejtű szervezetnek számítanak. A tipikus baktérium felépítése:

  • Sejthártya: foszfolipid kettősréteg, amely szabályozza az anyagok ki- és beáramlását.
  • Sejtfal: sok baktériumnál jelen van (például peptidoglikánból), ami alakjukat és mechanikai védelmüket adja; ettől függ a Gram-pozitív és Gram-negatív differenciálás.
  • Nukleoid: a sejtplazmában található, általában körkörös kromoszóma, amely tartalmazza a legtöbb genetikai információt.
  • Plazmidok: kisméretű, önállóan replikálódó DNS-molekulák, amelyeken rezisztenciagének vagy speciális anyagcsereutak lehetnek.
  • Riboszómák (70S): a fehérjeszintézis helyei.
  • Külső képletek: egyes baktériumoknak tokjuk, csillójuk (flagella) vagy fimbriae/pili nevű tapadó szerveik vannak, amelyek mozgatást vagy sejtkapcsolódást tesznek lehetővé.

Szaporodás és genetikai csere

A baktériumok elsősorban osztódással, ún. bináris hasadással szaporodnak: egy sejt két azonos sejtre oszlik. Egyes fajok nagyon gyorsan, akár percek-hónapok alatt is képesek generációt váltani kedvező körülmények között. Emellett fontos a genetikai változatosságot biztosító mechanizmusok szerepe:

  • Konjugáció: egyik sejtről a másikra történő plazmidátvitel közvetlen sejtkapcsolaton keresztül.
  • Transzformáció: környezetből felvett szabad DNS beépülése a genomba.
  • Transzdukció: bakteriofágok (vírusok) által közvetített génátvitel.

Anyagcsere és ökológiai szerep

A baktériumok anyagcseréje rendkívül változatos: vannak aerob és anaerob fajok, fakultatív anaerobok, fotoszintetizáló és kemoszintetizáló baktériumok. Számos baktérium fontos ökológiai funkciót lát el:

  • Biogeokémiai ciklusok: részt vesznek a szén-, nitrogén- és kénkörforgásban (például nitrogénkötés, nitrifikáció, denitrifikáció).
  • Szaprotróf működés: lebontják az elhalt szerves anyagokat, elősegítve a tápanyagok visszajutását a környezetbe.
  • Extremofil életformák: sok szélsőséges élőhelyen élő extremofil baktérium alkalmazkodott magas hőmérséklethez, sós környezethez, savas vagy bázikus feltételekhez.

Elterjedés és számbeli jellemzők

Valószínűleg több egyedi baktériumfaj és egyed létezik, mint bármely más élőlénycsoport a bolygón. A legtöbb baktérium a földben vagy a vízben fordul elő, de sok élősködik vagy szimbiózisban él más szervezetekkel, például emberek és állatok felületén és belsejében. Az emberi test sejtjeihez viszonyított arányukról különböző becslések vannak; gyakran emlegetik, hogy közel 1:1 arányban vannak baktériumsejtek és emberi sejtek a testünkben, de ez a számolat sok tényezőtől függ.

Jelentőség az emberi életben

Sok baktérium kórokozó lehet — egyesek betegségeket okoznak —, ugyanakkor számos faja hasznos a mindennapi életünkben:

  • Emésztés és bélflóra: a bélben élő baktériumok segítik az étel lebontását és a tápanyagok felszívódását; erre utal a bélflóra kifejezés is.
  • Élelmiszeripar: bizonyos baktériumok segítik az erjedést és ételek előállítását — például sajtot és joghurtot állítanak elő.
  • Biotechnológia és ipar: baktériumokat használnak gyógyszerek (pl. inzulin) előállítására, enzimek termelésére, illetve bioremediációra (szennyezők lebontása).
  • Orvosi kihívások: az antibiotikumok felfedezése óta a baktériumok elleni kezelések fejlődnek, de a rezisztencia és a multirezisztens törzsek elterjedése komoly problémát jelent.

Történet és tudományos kutatás

A bakteriológia tudományának egyik megteremtője volt Ferdinand Cohn (1828–1898), egy német biológus, aki megjelentette a baktériumok első, megjelenés alapján készült biológiai osztályozását. Azóta a mikroszkópia, a molekuláris biológia és a genomika hatalmas lépéseket tett lehetővé a baktériumok megismerésében.

Összefoglalva: a baktériumok alapvető és sokrétű szereplői a Föld életének — nélkülük más ökoszisztémák, az emberi egészség és sok ipari folyamat elképzelhetetlen lenne.