БАКТЕРИИ

БАКТЕРИИ (от греческого bakterion — палочка), домен микроорганизмов с прокариотным типом строения клетки. Традиционно под собственно бактериями подразумевают одноклеточные или объединённые в организованные группы палочки и кокки, неподвижные или со жгутиками, противопоставляя их морфологически более сложным прокариотам — актиномицетам, цианобактериям, спирохетам, простекобактериям, миксобактериям, почкующимся бактериям, риккетсиям. Впервые бактерии описал Антони ван Левенгук в 1676 году, наблюдая их с помощью однолинзового микроскопа собственной конструкции. Он назвал их «Animalcule» и опубликовал свои наблюдения в серии писем в Королевское общество. В последующем бактерии рассматривались, как часть царства растений в составе класса Schizomycetes. В 1925 году французский биолог Эдуар Шаттон предложил выделить бактерии в отдельное царство прокариот. В 1990-х годах американский ученый Карл Вёзе предложил разделение прокариот на бактерий и архей (Bacteria и Archaea, сначала Eubacteria и Archaebacteria) из-за существенных генетических различий между этими группами. Система разделения на эукариот, бактерий и архей сейчас считается признанной и называется Системой трех доменов. Современная классификация бактерий базируется на методах молекулярной филогенетики (определение GC-состава генома, гибридизация геномов, а также секвенирование генов, которые не подверглись интенсивному горизонтальному переносу, такие как гены рРНК). Релевантная классификация бактерий публикуется «Международным журналом систематической бактериологии» (англ. International Journal of Systematic Bacteriology) и руководством по систематической бактериологии Берджи (англ. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology). Международный комитет систематики прокариот (англ. International Committee on Systematics of Prokaryotes) регулирует международные правила именования таксонов бактерий и определение их рангов согласно правилам Международного кодекса номенклатуры прокариот (англ. International Code of Nomenclature of Prokaryotes). Классификация бактерий на основе строения клетки, метаболизма, а также различий в химическом составе клеток (наличия или отсутствия некоторых жирных кислот, пигментов, антигенов, хинонов) носит прагматический характер и необходима для решения практических задач в медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве, биотехнологии и т.д. Морфология бактерий определяется небольшими размерами клетки (обычно около 1 мкм), не разделённой мембранами на внутренние отделы (некомпартментализованной). Очень мелкие бактерии (около 0,2 мкм) — преимущественно паразиты, очень крупные (более 10 мкм) — цианобактерии — имеют развитый мембранный аппарат и включения. По общему строению клетки и её агрегатов бактерии представляют собой аналогию низшим эукариотам, что даёт основание предполагать общие законы морфогенеза для эукариот и прокариот. Физиология бактерий по разнообразию превосходит физиологию всех остальных органических форм. Для получения энергии они используют различные органические и неорганические соединения (хемотрофы), солнечный свет (фототрофы). В зависимости от природы окисляемого соединения, используемого в обмене веществ, каждая из этих групп бактерий подразделяется на органотрофы (источник энергии — органическое вещество) и литотрофы, получающие энергию за счёт окисления неорганических веществ. Среди внутриклеточных паразитов имеются так называемые энергетические паразиты, использующие энергодающие реакции хозяина. Практически все природные соединения разлагаются бактериями не только в окислительных реакциях с участием О₂, но и анаэробно с такими акцепторами электрона, как нитрат, сульфат, сера, СО₂. Бактерии участвуют в циклах всех биологически важных элементов и обеспечивают круговорот веществ в биосфере. Многие ключевые реакции круговорота веществ (например, нитрификация, денитрификация, азотфиксация, окисление и восстановление соединений серы) осуществляются только бактериями. Вследствие этого роль бактерий в процессах деструкции является определяющей. Продукционная роль бактерий невелика, хотя они обладают разнообразными путями ассимиляции СО₂ помимо пентозофосфатного пути, свойственного эукариотам. На основе физиологического многообразия реакций катаболизма бактерии разделены на физиологические группы, служащие практическим целям. Бактерии относятся к космополитам: одни и те же виды бактерий можно найти на всех материках, т. е. почти повсеместно. Бактерии приспособились к самым разным экологическим условиям. Так возникли термофильные, психрофильные, галофильные и другие бактерии. Свойства бактерий, как и любых других организмов, определяются набором присущих им генов. У бактерий были обнаружены разнообразные пути однонаправленного переноса генетического материала, составляющего обычно небольшую часть генома, но масштабы и значимость этого процесса для эволюции ещё не ясны. Остатки морфологически дифференцированных прокариот обнаружены в породах возраста более 3,5 млрд. лет. Таким образом, бактерии функционировали на протяжении всей геологической истории Земли. Примерно 2 млрд. лет назад бактерии сформировали биосферу, сходную с современной (с появлением цианобактерии в атмосфере начал накапливаться молекулярный кислород, создавая условия, необходимые для эволюции организмов, получающих энергию путём аэробного дыхания). К тому же времени относится установление характерного для океанов цикла серы, включающего сульфаты. Бактерии — классический объект для решения общих вопросов генетики, биохимии, биофизики, космической биологии и др. Широко используются в современной биотехнологии.