8.6A: Gemeinsame bakterielle Merkmale

Schlüsselbegriffe

• Archaeen: eine taxonomische Domäne einzelliger Organismen ohne Zellkern, die früher Archaebakterien genannt wurden, von denen man aber heute weiß, dass sie sich grundlegend von Bakterien unterscheiden.
• Binäre Spaltung: eine Form der ungeschlechtlichen Fortpflanzung und Zellteilung, die von allen Prokaryonten (Bakterien und Archaebakterien) angewandt wird

Bakterien bilden einen großen Bereich prokaryontischer Mikroorganismen. Bakterien gehörten zu den ersten Lebensformen, die auf der Erde auftauchten, und sind in den meisten Lebensräumen auf unserem Planeten zu finden. Bakterien wachsen im Boden, in sauren heißen Quellen, in radioaktiven Abfällen, im Wasser und tief in der Erdkruste. Darüber hinaus wachsen sie in organischer Materie und in den lebenden Körpern von Pflanzen und Tieren und liefern herausragende Beispiele für Gegenseitigkeit im Verdauungstrakt von Menschen, Termiten und Kakerlaken.

Aber was macht eine Bakterie aus? Bakterien als Prokaryonten haben viele gemeinsame Merkmale, wie zum Beispiel:

1. Fehlen von membrangebundenen Organellen
2. Einzelligkeit und damit Teilung durch Binärspaltung
3. Gemeinsame geringe Größe

Bakterien haben in der Regel keine membrangebundenen Organellen in ihrem Zytoplasma und enthalten daher nur wenige große intrazelluläre Strukturen. Folglich fehlen ihnen ein echter Zellkern, Mitochondrien, Chloroplasten und andere Organellen, die in eukaryontischen Zellen vorhanden sind, wie der Golgi-Apparat und das endoplasmatische Retikulum. Bakterien wurden früher als einfache Säcke aus Zytoplasma angesehen, aber Elemente wie das prokaryotische Zytoskelett und die Lokalisierung von Proteinen an bestimmten Stellen im Zytoplasma haben ein hohes Maß an Komplexität bewiesen. Diese subzellulären Kompartimente wurden als „bakterielle Hyperstrukturen“ bezeichnet.

Im Gegensatz zu mehrzelligen Organismen ist die Zunahme der Zellgröße (Zellwachstum und Vermehrung durch Zellteilung) bei einzelligen Organismen eng miteinander verbunden. Bakterien wachsen bis zu einer festen Größe und vermehren sich dann durch binäre Spaltung, eine Form der ungeschlechtlichen Fortpflanzung.

Das vielleicht offensichtlichste strukturelle Merkmal von Bakterien ist (mit einigen Ausnahmen) ihre geringe Größe. Zum Beispiel sind Escherichia coli-Zellen, ein „durchschnittlich“ großes Bakterium, etwa 2 Mikrometer (μm) lang und 0,5 μm im Durchmesser. Die geringe Größe ist äußerst wichtig, da sie ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ermöglicht, das eine schnelle Aufnahme und intrazelluläre Verteilung von Nährstoffen und die Ausscheidung von Abfallstoffen erlaubt.

Der Begriff „Bakterien“ wurde traditionell auf alle mikroskopisch kleinen, einzelligen Prokaryonten angewandt, die die oben beschriebenen Merkmale aufweisen. Die molekulare Systematik zeigt jedoch, dass das prokaryotische Leben aus zwei getrennten Bereichen besteht, die ursprünglich als Eubakterien und Archaebakterien bezeichnet wurden, heute aber als Bakterien und Archaeen bezeichnet werden, die sich unabhängig voneinander aus einem alten gemeinsamen Vorfahren entwickelt haben. Die Archaeen und Eukaryoten sind enger miteinander verwandt als die Bakterien. Es ist anzumerken, dass Bakterien und Archaeen sich physisch ähneln, aber einen unterschiedlichen Ursprung haben, wie die DNA der Genome zeigt, die für verschiedene Prokaryoten kodieren.