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細菌(學名:Bacteria)是生物的主要類群之一,屬於細菌域。細菌是所有生物中數量最多的一類,據估計,其總數約有 5×1030個[1]。細菌的個體非常小,目前已知最小的細菌只有0.2微米長[2] ,因此大多只能在顯微鏡下看到它們。細菌一般是單細胞,細胞結構簡單,缺乏細胞核、細胞骨架以及膜狀胞器,例如粒線體和葉綠體。基於這些特徵,細菌屬於原核生物(Prokaryota)。原核生物中還有另一類生物稱做古細菌(Archaea),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)。
細菌廣泛分佈於土壤和水中,或著與其他生物共生。人體身上也帶有相當多的細菌。據估計,人體內及表皮上的細菌細胞總數約是人體細胞總數的十倍[3]。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[4],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(Thermotoga maritima),科學家是在義大利的一座海底火山中發現這種細菌的[5]。然而,細菌的種類是如此之多,科學家研究過並命名的種類只佔其中的小部份。細菌域下所有門中,只有約一半包含能在實驗室培養的種類[6]。
細菌的營養方式有自營及異營,其中異營的腐生細菌是生態系中重要的分解者,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,例如乳酪及優格的製作、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。
繁殖
細菌可以以無性或者遺傳重組兩種方式繁殖,最主要的方式是以二分裂法這種無性繁殖的方式:一個細菌細胞細胞壁橫向分裂,形成兩個子代細胞。並且單個細胞也會通過如下幾種方式發生遺傳變異:突變(細胞自身的遺傳密碼發生隨機改變),轉化(無修飾的DNA從一個細菌轉移到溶液中另一個細菌中),轉染(病毒的或細菌的DNA,或者兩者的DNA,通過噬菌體轉移到另一個細菌中),細菌接合(一個細菌的DNA通過兩細菌間形成的特殊的蛋白質結構,接合菌毛,轉移到另一個細菌)。細菌可以通過這些方式獲得DNA,然後進行分裂,將重組的基因組傳給後代。許多細菌都含有包含染色體外DNA的質體。
處於有利環境中時,細菌可以形成肉眼可見的集合體,例如菌簇。
用處和危害
細菌對環境,人類和動物既有用處又有危害。一些細菌成為病原體,導致了破傷風、傷寒、肺炎、梅毒、霍亂和肺結核。在植物中,細菌導致葉斑病、火疫病和萎蔫。感染方式包括接觸、空氣傳播、食物、水和帶菌微生物。病原體可以用抗菌素處理,抗菌素分為殺菌型和抑菌型。
細菌通常與酵母菌及其他種類的真菌一起用於醱酵食物,例如在醋的傳統製造過程中,就是利用空氣中的醋酸菌(Acetobacter)使酒轉變成醋。其他利用細菌製造的食品還有乳酪、泡菜、醬油、醋、酒、優格等[7][8]。細菌也能夠分泌多種抗生素,例如鏈黴素即是由鏈黴菌(Steptomyces)所分泌的[9]。
細菌能降解多種有機化合物的能力也常被用來清除污染,稱做生物復育(bioremediation )。舉例來說,科學家利用嗜甲烷菌(methanotroph)來分解美國喬治亞州的三氯乙烯和四氯乙烯污染[9]。