細菌是什麼?



細菌是生物的主要類群之一,屬於細菌域、細菌界。也是所有生物中數量最多的一類,據估計,其總數約有5×10^30個。細菌是非常古老的生物,大約出現於37億年前。真核生物細胞中的兩種細胞器:線粒體和葉綠體,通常被認為是來源於內共生細菌。微生物無處不在,只要是有生命的地方,都會有微生物的存在。它們存在於人類呼吸的空氣中,喝的水中,吃的食物中。細菌可以被氣流從一個地方帶到另一個地方。人體是大量細菌的棲息地;可以在皮膚表面、腸道、口腔、鼻子和其他身體部位找到。

細菌的個體非常小,目前已知最小的細菌只有0.2微米長,因此大多隻能在顯微鏡下看到它們;而世界上最大的細菌可以用肉眼直接看見,有0.2-0.6毫米大,是一種叫納米比亞嗜硫珠菌的細菌。細菌一般是單細胞,細胞結構簡單,缺乏細胞核以及膜狀胞器,例如線粒體和葉綠體。基於這些特徵,細菌屬於原核生物。原核生物中還有另一類生物稱做古細菌,是科學家依據演化關係而另闢的類別。為了區別,本類生物也被稱做真細菌(Eubacteria)。古細菌與真細菌在生活環境、營養方式以及遺傳上有所不同。細菌的形狀相當多樣,主要有球狀、桿狀,以及螺旋狀。

細菌廣泛分佈於土壤和水中,或者與其他生物共生。人體身上也帶有相當多的細菌。此外,也有部分種類分佈在極端的環境中,例如溫泉,甚至是放射性廢棄物中,它們被歸類為嗜極生物,其中最著名的種類之一是海棲熱袍菌,科學家是在意大利的一座海底火山中發現這種細菌的。甚至在航天飛機上也能生長。然而,細菌種類是如此多,科學家研究過並命名的種類只佔其中的小部分。細菌域下所有門中,只有約一半能在實驗室培養的種類。

細菌的營養方式有自養及異養,其中異養的腐生細菌是生態系統中重要的分解者,使碳循環能順利進行。部分細菌會進行固氮作用,使氮元素得以轉換為生物能利用的形式。細菌也對人類活動有很大的影響。一方面,細菌是許多疾病的病原體,包括肺結核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由細菌所引發。然而,人類也時常利用細菌,例如乳酪及酸奶和酒釀的製作、部分抗生素的製造、廢水的處理等,都與細菌有關。在生物科技領域中,細菌有也著廣泛的運用。

在一般的情況下,一公克的土壤會大約含有4000萬隻細菌,一毫升的純水則約含有100萬隻細菌。總的來說,這世界上約有5×10 ^30 只細菌。其生物量遠大於世界上所有動植物體內細胞數量的總和。細菌還在營養素循環上扮演相當重要的角色,像是微生物造成的腐敗作用,就與氮循環相關。而在海底火山和在冷泉中,細菌則是靠硫化氫和甲烷來產生能量。2013年3月17日,研究者在深約11公里的馬裡亞納海溝中發現了細菌。其他研究則指出,在美國西北邊離岸2600米的海床下580米深處,仍有許多的微生物根據這些研究人員的說法:“你可以在任何地方找到他們,他們的適應力遠比你想像的還要強,可以在任何地方存活。”


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