8.6A: Bakteerien yleiset piirteet

Keskeiset termit

• archaea: taksonominen alue yksisoluisia organismeja, joilla ei ole tumia, joita aiemmin kutsuttiin arkebakteereiksi, mutta joiden tiedetään nykyään eroavan olennaisesti bakteereista.
• binäärinen jakautuminen: suvuton lisääntymis- ja solunjakautumismuoto, jota käyttävät kaikki prokaryootit (bakteerit ja arkkibakteerit)

Bakteerit muodostavat prokaryoottisten mikro-organismien laajan alueen. Bakteerit olivat ensimmäisiä maapallolle ilmaantuneita elämänmuotoja, ja niitä esiintyy useimmissa planeetan elinympäristöissä. Bakteereja kasvaa maaperässä, happamissa kuumissa lähteissä, radioaktiivisessa jätteessä, vedessä ja syvällä maankuoressa. Lisäksi ne kasvavat orgaanisessa aineessa sekä kasvien ja eläinten elävissä ruumiissa, ja ne tarjoavat erinomaisia esimerkkejä vastavuoroisuudesta ihmisten, termiittien ja torakoiden ruoansulatuskanavissa.

Mutta mikä määrittelee bakteerin? Bakteereilla prokaryooteina on monia yhteisiä piirteitä, kuten:

1. Kalvoon sidottujen organellien puuttuminen
2. Ensoluisuus ja siten jakautuminen binäärisen jakautumisen avulla
3. Yleisesti pieni koko

Bakteereilla ei yleensä ole kalvoon sidottuja organelleja sytoplasmassaan, ja näin ollen niissä on vain vähän isoja solunsisäisiä rakenteita. Niiltä puuttuu näin ollen varsinainen tuma, mitokondriot, kloroplastit ja muut eukaryoottisoluissa esiintyvät organellit, kuten Golgin laitteisto ja endoplasminen retikulum. Bakteereja pidettiin aikoinaan yksinkertaisina sytoplasmapusseina, mutta prokaryoottisen sytoskeletin kaltaisten elementtien ja proteiinien lokalisoitumisen tiettyihin paikkoihin sytoplasmassa on havaittu olevan monimutkaisia. Näitä subcellulaarisia lokeroita on kutsuttu ”bakteerien hyperrakenteiksi”.

Toisin kuin monisoluisissa eliöissä, solun koon kasvu (solun kasvu ja lisääntyminen solunjakautumalla) on yksisoluisissa eliöissä tiukasti sidoksissa toisiinsa. Bakteerit kasvavat kiinteään kokoon ja lisääntyvät sitten binäärisen jakautumisen avulla, joka on suvuttoman lisääntymisen muoto.

Bakteerien ehkä selvin rakenteellinen ominaisuus on (joitakin poikkeuksia lukuun ottamatta) niiden pieni koko. Esimerkiksi Escherichia coli -bakteerin solut, ”keskikokoinen” bakteeri, ovat noin 2 mikrometriä (μm) pitkiä ja 0,5 μm halkaisijaltaan. Pieni koko on äärimmäisen tärkeä, koska se mahdollistaa suuren pinta-alan ja tilavuuden suhteen, joka mahdollistaa ravinteiden nopean imeytymisen ja solunsisäisen jakautumisen sekä jätteiden erittymisen.

Termiä ”bakteeri” käytettiin perinteisesti kaikkiin mikroskooppisen pienikokoisiin yksisoluisiin prokaryootteihin, joilla on edellä kuvatut samankaltaiset piirteet. Molekyylisystematiikka osoittaa kuitenkin, että prokaryoottinen elämä koostuu kahdesta erillisestä alueesta, joita alun perin kutsuttiin eubakteereiksi ja arkebakteereiksi, mutta joita nykyään kutsutaan bakteereiksi ja arkeoiksi ja jotka ovat kehittyneet itsenäisesti muinaisesta yhteisestä esi-isästä. Arkeotit ja eukaryootit ovat läheisempää sukua toisilleen kuin kumpikaan bakteereille. On huomattava, että bakteerit ja arkeoat ovat fyysisesti samankaltaisia, mutta niillä on erilainen esi-isä, kuten eri prokaryootteja koodaavien genomien DNA:n perusteella voidaan päätellä.