Bakterien (Bacteria)
Die Bakterien stellen ebenfalls eine Domäne der Lebewesen dar. Sie besitzen wie die Archaeen keinen Zellkern, sondern in sich geschlossene DNA-Moleküle, die ohne Hülle im Zellplasma (in einem engen Raum, Nucleoid genannt) vorliegen; sie werden mit den Archaeen zu den Prokaryoten zusammengefasst. Als Destruenten erfüllen sie in der Natur eine wichtige Aufgabe.
Meist besitzen die Bakterien eine Zellwand; alle verfügen über eine Zellmembran, die das Cytoplasma und die Ribosomen umschließt. Die DNA liegt als strangförmiges, in sich geschlossenes Molekül, dem sogenannten Bakterienchromosom, vor. Sie schwimmt frei im Cytoplasma - einige Bakterien weisen auch zwei solcher Bakterienchromosomen auf und auch Plasmide können vorkommen (kleinere, ebenfalls strangförmige und in sich geschlossenen DNA-Moleküle). Es sei im Zusammenhang mit diesem Abschnitt die bekannte Gram-Färbung erwähnt, eine Methode zur differenzierenden Färbung von Bakterien. Sie ermöglichst es, Bakterien in zwei große Gruppen, die sich im Aufbau ihrer Zellwände unterscheiden, einzuteilen (grampositive und gramnegative Bakterien).
Bau einer Bakterienzelle (Beispiel): 1 - Kernäquivalent, 2 - Zytoplasma, 3 - Ribosom, 4 - Reservestoffe, 5 - Zellmembran, 6 - Zellwand, 7 - Pili, 8 - Flagellum.
Vertreter der Bakterien: Stäbchenbakterien in Gram-Färbung, Cyanobakterium Prochlorococcus marinus, Kultur des Bakteriums Proteus mirabilis, Coxiella burnetii, Escherichia coli. Bilder: Gemeinfrei.
Sie treten in Kugelform (sog. Kokken), Stäbchenform (sog. Bazillen), Kommaform oder Spirillenform auf. Es existieren auch weitere Formen, etwa sternförmige Bakterien. Oft kommen sie in Aggregaten vor, etwa als Kokkenpaar (Diplokokken), Kugelketten (Streptokokken), in Traubenform (Staphylokokken), als Stäbchenpaar (Diplobazillus) oder als Stäbchenketten (Streptobazillus). Die Fortbewegung kann einerseits über die Flagellen (Geißeln) erfolgen, die anders aufgebaut sind als bei den Eukaryoten und aus einem langen, wendelförmigen Proteinfaden bestehen. Sie treiben nicht durch Formveränderung wie bei den Eukaryoten an, sondern durch eine Art Propellerbewegung. Aber auch kriechende Bewegungen kommen vor; einige Bakterien bewegen sich hingegen durch Eigenrotation schraubend durch das Medium.
Einige Formen und Aggregate von Bakterien.
Hinsichtlich des Stoffwechsels kann gesagt werden, dass Bakterien sehr verschieden sind; so kommen etwa Aerobier (benötigen Sauerstoff), fakultative Anaerobier (sind tolerant gegenüber Sauerstoff) oder obligate Anaerobier (Sauerstoff ist giftig) vor. Ebenso phototrophe, also fotosynthesebetreibende Bakterien (bsw. Cyanobakterien), wobei die Mehrzahl aber chemotroph ist, die meisten chemotrophen Bakterien sind heterotroph. Einige Bakterien sind auch in der Lage, Sporen zu bilden - Dauerstadien, in denen der Stoffwechsel gegen Null geht. Auch Extremophile, wie bei den Archaeen, kommen vor - sie haben eine andere "Strategie" entwickelt und ihren Stoffwechsel direkt an extreme Umweltbedingungen angepasst.
Bakterien kommen auf der ganzen Welt im Boden, in der Luft, im Süß- und im Meerwasser vor; sie sind für viele Krankheiten verantwortlich, ermöglichen aber auch erst bestimmte Vorgänge, die für das Leben wichtig sind (so spielen sie etwa bei der Verdauung eine wichtige Rolle). Bekannte, bakterienausgelöste Krankheiten sind bsw. Cholera, Tuberkulose, Diphtherie, Pest, Syphilis, Keuchhusten und Scharlach. Sie lagern sich oft an Oberflächen an und bilden sogenannte Biofilme oder mikrobielle Matten.
Sog. Blaualge im Aquarium; tat-
sächlich handelt es sich aber um
Cyanobakterien.
Parodontitis ist eine durch Bakterien initiierte Erkrankung.
Die natürliche Darmflora ist wichtig für Gesundheit und Funktionalität.
Steine im Fluss sind von einem bakteriellen Biofilm besetzt.
Die Löcher im Käse entstehen durch die Bildung von CO2 infolge des Abbaus von Laktose durch Bakterien.
Die Vermehrung erfolgt asexuell durch Zellteilung (Querteilung, Knospung oder auch multiple Sporenbildung). Alle Nachkommen der asexuellen Vermehrung weisen ein identisches Genom auf und bilden so einen Klon. Ein Gentransfer kann auch vorkommen, wobei die Bakterien durch Sepili, Proteinröhren, DNA untereinander austauschen; dies wurde auch bei den Archaeen schon beobachtet. Es können sogar fossile DNA-Fragmente aufgenommen und in die eigene DNA eingebaut werden (Anachronistische Evolution).
Die Systematik der Bakterien ist nicht unumstritten und Gegenstand aktueller Forschung. Bei dem Versuch, eine moderne, auf Phylogenie (tatsächliche Verwandtschaft) basierende Klassifikation zu erstellen, spielen hier morphologische Merkmale und Merkmale zur Physiologie des Stoffwechsels in der Regel keine Rolle. Stattdessen wird die Molekülstruktur der Bakterien untersucht und es gibt immer wieder neue Erkenntnisse, die berücksichtigt werden müssen. So existieren verschiedene Systematiken; eine weitgehend anerkannte gibt die List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN). Mit dem Stand vom Oktober 2020 werden 47 Phyla beschrieben, denen zahlreiche Klassen untergeordnet werden mit wiederum zahlreichen Ordnungen und Familien. Die Veröffentlichung A new view of the tree of life von 2016 ordnet die Bakterien auch in zwei große Superphyla ein, PVC und CPR.