De bacteriën (Bacteria of Eubacteria) vormen een domein van eencellige, soms in kolonies levende micro-organismen. Een bacterie heeft geen celkern en is dus een prokaryoot: het erfelijk materiaal ligt los in het cytoplasma. Het DNA bestaat meestal uit één enkel ringvormig chromosoom, vaak vergezeld van een of meer plasmiden, die eveneens genetische informatie bevatten.
Bacteriën kunnen zich snel vermeerderen door binaire deling. Bacteriën zijn over het algemeen zo klein, dat zij alleen onder een microscoop zichtbaar zijn.
Bacteriën kunnen onderling plasmiden uitwisselen (conjugatie), waardoor zij recombineren. Op deze wijze ontstaan voortdurend nieuwe bacterievariëteiten.
In het algemeen spraakgebruik worden naast de Bacteria ("gewone" bacteriën) ook de Archaea ("oerbacteriën") als bacteriën aangeduid. De twee groepen vormen samen weliswaar de informele groep van de prokaryoten, eencelligen met een vergelijkbaar ontwikkelingsniveau, maar in de taxonomie vormen de Archaea een afzonderlijk domein, naast het domein van de Bacteria.
Anders dan hun naam doet vermoeden, behoren blauwalgen (blauwwieren, cyanobacteriën) niet tot de informele groep van de (eukaryote) algen maar tot het domein van de celkernloze bacteriën. Wel zijn blauwalgen net als algen in staat tot fotosynthese.
In staat tot fotosynthese
Bacteriën zijn bijna overal te vinden. De meeste bacteriën zijn zo'n 1-5 µm (0,001-0,005 mm) lang. De grootte kan per soort echter nogal variëren. De parasitaire bacterie Rickettsia kan 0,1 μm (0,0001 mm) meten, terwijl de "zwavel-etende" reuzenbacterie Thiomargarita namibiensis afmetingen tot 750 micrometer (0,75 mm) kan bereiken. Bacteriën zijn de kleinste organismen die nog met een lichtmicroscoop waarneembaar zijn.
De meeste bacteriën zijn niet schadelijk maar juist onmisbaar voor het leven op aarde en onontbeerlijk voor de gezondheid van plant, dier en mens. Plantenzaden hebben al een eigen zogeheten beschermend 'microbioom', soortspecifieke bacteriën die met de individuele plant (in aantal) 'meegroeien' en beschermen tegen andere, schadelijke, bacteriën, virussen en schimmels. Het microbioom in de darmen van mensen en dieren waar bacteriën en schimmels als symbionten met hun gastheer leven is de zogenaamde darmflora. De darmflora helpt bij de spijsvertering, bevordert de peristaltiek en maakt vitamine K aan. Ook houdt de darmflora schadelijke bacteriën tegen en vormt daarmee een deel van de afweer. Ook natuurlijk aanwezige bacteriën op de huid vormen een deel van de afweer.
Sommige plantensoorten leven, om in hun voedingsstoffen te voorzien, in symbiose met specifieke (bodem)bacteriën, bijvoorbeeld de vlinderbloemenfamilie waartoe de peulvruchten behoren. De zogeheten 'bodemfauna' bestaat überhaupt voor het grootste deel uit (al dan niet symbiotische) bacteriën en microscopische schimmels.
Zuurkool en yoghurt danken hun bestaan aan fermentatie van respectievelijk witte kool en melk door melkzuurbacteriën. In de industrie worden bacteriën gebruikt om organisch afval af te breken en om medicijnen te maken.
Het inwendige van een bacterie bestaat uit cytoplasma met daarin onder andere het DNA. Het cytoplasma wordt omgeven door een celmembraan. Bij de meeste bacteriesoorten zit hier omheen een celwand op basis van peptidoglycaan. Veel bacteriën kunnen om de celwand nog een kapsel, een slijmlaag of een celenvelop hebben. Bacteriën kunnen verder uitsteeksels hebben aan de buitenkant in de vorm van flagellen en/of pili.
Bacteriën kunnen op verschillende manieren van elkaar worden onderscheiden.
De vorm van de bacteriën wordt gebruikt voor de systematische indeling, zonder dat daardoor tegelijk ook relaties in verwantschap worden aangegeven. Op basis van vorm en ligging kan men al veel bacteriën van elkaar onderscheiden. Zo onderscheidt men kokken, die bolvormig zijn, staven, die een grote variatie in lengte, doorsnede en vorm kunnen hebben en spiraalvormige micro-organismen, die een kurkentrekkerstructuur of kommavorm hebben. De manier waarop de cellen ten opzichte van elkaar liggen kan ook verschillen, doordat na de deling de dochtercellen (de nieuw gevormde bacteriën) vaak op karakteristieke wijze bij elkaar blijven liggen.
Te onderscheiden zijn:
De celwand van bacteriën bestaat uit peptidoglycaan. Door middel van een gramkleuring kan zichtbaar worden gemaakt of deze laag dik of dun is. De celwand omsluit de celmembraan van de bacterie-cel.
Tussen de bacteriën zijn heterotrofe en autotrofe bacteriën te vinden:
Bacteriën kunnen verschillende eisen stellen aan de omgeving om er te kunnen groeien. Voldoet de omgeving hier niet aan dan zullen bepaalde bacteriën zich niet vestigen of niet groeien. Omgekeerd kunnen gunstige omgevingsfactoren de groei en vermenigvuldiging weer stimuleren.
Naar gevoeligheid voor temperatuur zijn er drie groepen bacteriën te onderscheiden:
Wat de gevoeligheid voor de zuurgraad van de omgeving betreft kunnen bacteriën ingedeeld worden als
De meeste bacteriën groeien bij een neutrale pH van 7 en kunnen over het algemeen een pH bereik van 5 tot 8 tolereren.
De osmotische waarde wordt bepaald door de concentratie opgeloste stof in de omgeving.
Naar hun gevoeligheid voor zuurstofspanning worden bacteriën in vier groepen onderverdeeld:
Bacteriën komen op zeer veel plaatsen voor, maar 90% huist diep onder de grond, voornamelijk onder zee.[3] Ook bekend is dat sommige bacteriën die normaal op planten leven, tijdelijk kunnen overleven in een extreme omgeving als donderwolken.[4]
Bacteriën planten zich voort door binaire deling. De bacterie deelt zich in twee cellen zodanig dat de celinhoud van elke nieuwe cel of dochtercel dezelfde is als de moedercel. Er zijn bacteriesoorten die zich onder gunstige omstandigheden elke 20 minuten kunnen delen.
Bacteriën gedijen beter of slechter afhankelijk van de volgende omgevingsfactoren:
De omstandigheden zijn niet altijd ideaal, maar bacteriën hebben veel verschillende strategieën om te overleven. Bij ongunstige omstandigheden kunnen sommige bacteriën endosporen vormen: een inwendig kapsel rond een deel van de celinhoud waarmee ze zelfs na tientallen jaren invriezen of een uur koken toch weten stand te houden. Onder gunstige omstandigheden kiemt uit de endospore een nieuwe bacterie. Veel ziekteverwekkende bacteriën kunnen dit niet. Een andere overlevingsstrategie bestaat eruit dat de hele bacterie zich inkapselt, we noemen dit een cyste. Zo kan de bacterie een kritieke periode overbruggen doordat hij zich tijdelijk in een rusttoestand bevindt.
Bacteriën die diep in de aardkorst leven hebben te kampen met weinig voedselaanbod. In de voedselarme tropische Grote Oceaan, tussen Hawaï en Midden-Amerika, leven op 30 meter diepte sommige aerobe soorten zo traag dat ze in 1.000 jaar slechts een micromol zuurstof per liter water verbruiken. Op 20 meter diepte leven er zo'n 1.000 bacteriën per cm², wat erg weinig is, op nog grotere diepte wordt het onmogelijk om ze te tellen. Er zijn bacteriën bekend die in een sediment leven dat al 66 miljoen jaar begraven is. De hoeveelheid beschikbaar voedsel was er zo gering en de stofwisseling van de bacteriën zo traag, dat de bacteriën zich slechts eens in de duizend jaar delen. Het zijn hiermee de traagste organismen op aarde. Er zijn dus bacteriën in de tropische Grote Oceaan die zuurstof consumeren, maar verwacht wordt dat meeste van deze bacteriën van sulfaat of ijzer leven.[3]
Vele soorten bacteriën zijn altijd en overal aanwezig. Sommigen zijn nooit problematisch, sommigen zijn zelfs nuttig, andere kunnen bij ernstige verzwakking of onder speciale omstandigheden weleens tot ziekteverschijnselen aanleiding geven (pathogeen), weer andere doen dat geregeld. Bij de celstofwisseling van bacteriën kunnen voor de mens schadelijke toxines ontstaan, met als gevolg ziektes als cholera, pest, tetanus. Er zijn veel bacteriën die normaal niet in of op de mens voorkomen en bij contact tot ziekteverschijnselen leiden. Ook kunnen bacteriën zich ongemerkt verspreiden via bacillendragers die zelf geen last van de bacteriën hebben maar wel de bacterie afgeven via ontlasting, urine, bloed en speeksel.
Tegen ziekten die door bacteriën worden veroorzaakt kunnen meestal antibiotica worden gebruikt.
De wetenschap die zich bezighoudt met het bestuderen van deze ziekteverwekkers is de medische microbiologie.
Voorbeelden van deze bacteriën of ziekten zijn:
Omdat bacteriën voedsel laten bederven en schadelijk kunnen zijn, is het noodzakelijk dat ze bestreden worden in voedsel, dit gebeurt a.d.h.v. verschillende bewaringstechnieken.
De eerste linie van verdediging bestaat uit het vermijden van een bacteriële infectie door o.a. een goede hygiëne te houden, de hand voor de mond te houden tijdens het hoesten, veilige seks te hebben ..., maar iedereen zal ooit een bacteriële infectie oplopen.[bron?] De tweede linie van verdediging is de algemene weerstand: huid en slijmvliezen vormen een barrière tegen micro-organismen, zoutzuur in de maag doodt micro-organismen en fagocyten nemen lichaamsvreemde deeltjes op en doden ze tot fagocytose. Als de tweede linie erin faalt om de infectie onder controle te houden, wordt de specifieke weerstand opgeroepen (de derde linie): specifieke weerstand houdt in dat B-lymfocyten (cellen van het immuunsysteem) antilichamen aanmaken tegen het specifieke soort bacterie als reactie op de infectie. Deze antilichamen binden op de onbekende bacterie of met delen ervan, waardoor ze geneutraliseerd worden/moeilijker kunnen voortbewegen en het afweersysteem ze kan uitschakelen. De gevormde antilichamen blijven in het lichaam aanwezig. De besmette persoon is dan immuun tegen die specifieke soort bacterie, dit is echter niet altijd levenslang.
Bacteriën kunnen bestreden worden met antibiotica (zie antibiotica maar als een vierde linie van verdediging). Als het immuunsysteem faalt om de bacterie onder controle te houden, kan antibiotica ingeschakeld worden om de bacterie te doden en/of bacteriële groei te verhinderen (opmerking: bacteriën kunnen resistent worden tegen antibiotica). Als dit nog niet genoeg is en iemand sterk verzwakt is, kan er een laatste linie van verdediging opgeroepen worden (de zevende linie), nl. serumtherapie: bij sterk verzwakte patiënten wordt dit toegepast om extra (noodzakelijke) tijd te winnen, dit zorgt echter niet voor immuniteit tegen de bacterie.
Bacteriële infecties kunnen ook preventief behandeld worden, onder andere met vaccinaties: een sterk verzwakt bacterie wordt in het lichaam geïnjecteerd, wat een reactie van ons immuunsysteem oplevert, waarbij er ook immuniteit wordt aangemaakt; de immuniteit is echter niet altijd levenslang. Tot slot wordt een infectie preventief behandeld met ontsmetting: als iemand een schaafwonde heeft opgelopen, is het belangrijk de wonde goed schoon te maken, te ontsmetten met een ethanol (70%)-oplossing[bron?] en er een pleister over te doen om een bacteriële infectie te voorkomen.[bron?]
Een speciale toepassing van kunstmatige bestrijding is de faagtherapie: bacteriofagen zijn virussen die bacteriën kunnen uitschakelen. De faagtherapie is beter dan een therapie met antibiotica, omdat bacteriën resistent kunnen worden tegen antibiotica; ze kunnen niet resistent worden tegen virussen. Bacteriofagen schakelen echter alleen de pathogene (ziekteverwekkende, slechte) bacteriën uit, antibiotica schakelt zowel de 'goede' als de 'slechte' bacteriën uit. Het enige bezwaar tegen de faagtherapie is de hoge kostprijs, omdat voor iedere bacterie een aparte faagtherapie ontwikkelt en getest moet worden.
Bacteriën kunnen ook plantenziekten veroorzaken. Bestrijding is eigenlijk niet mogelijk omdat antibiotica niet voorhanden zijn. De ziekten zijn vrij besmettelijk. Hygiënisch werken is de manier om verspreiding te voorkomen. Voorbeelden zijn:
Andere bacteriën leven in symbiose met planten, zoals de Rhizobium bacterie die stikstofbindende wortelknolletjes vormt op vlinderbloemigen. Sommige Cyanobacteria (blauwalgen) leven in symbiose met schimmels in verschillende groepen korstmossen.
De bacteriën worden onderscheiden naar vorm (morfologie), voedingswijze (metabolisme) en in de moderne taxonomie vooral naar de samenstelling van het DNA.[5] In de loop der tijd zijn de bacteriën op verschillende wijzen ingedeeld. In grote lijnen komen de indelingen in het algemeen echter wel met elkaar overeen.
De bacteriën worden thans wetenschappelijk ingedeeld naar fylum, klasse (Engels: class), subklasse, orde (Engels: order), suborde, familie (Engels: family), tribus (Engels: tribe), geslacht (Engels: genus) en soort (Engels: species). In de Bacteriological Code (zie hieronder) komen ook nog de rangen subfamilie en subtribus voor, maar deze worden niet gebruikt. De rang fylum komt daarin helemaal niet voor, net als de oudere rang Afdeling (Engels: division), die hiermee gelijkwaardig is.
Soorten worden nog verder onderverdeeld in ondergeslachten (subgenus) en ondersoorten (subspecies). Ondersoorten worden aangeduid met een toevoeging aan de tweedelige soortnaam, bijvoorbeeld Campylobacter pylori subsp. mustelae. Zo ontstaat een ternaire naam.
We kennen bij de bacteriën ook nog de term stam (in het Engels strain) voor een zuivere cultuur van genetisch identieke bacteriën die afkomstig is van een bepaalde bacterie-soort. Zo'n cultuur van identieke bacteriën wordt gewoonlijk verkregen door middel van een reincultuur.
Bij een stam wordt aan de soortnaam van de oorspronkelijke soort een naam of letter-cijfercombinatie toegevoegd, bijvoorbeeld Lactobacillus casei Shirota of Bifidobacterium longum BB536.
De Nederlandse term stam moet echter niet verward worden met de Engelse aanduiding Tribe. Tribe is een rang die ligt tussen Familie en Genus en omvat dus een groter aantal verschillende (maar wel sterk aan elkaar verwante) soorten.
De naamgeving is internationaal geregeld in de International Code of Nomenclature of Bacteria (Bacteriological Code).[6] Alle erkende soorten die voldoen aan deze nomenclatuur worden na goedkeuring gepubliceerd in de International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (IJSEM) en opgenomen in de Approved Lists of Bacterial Names (Skerman et al., 1980).[7]
De namen van rangen komen tot stand door aan de naam van het geslacht een suffix toe te voegen [8]:
Rang Engels Wetensch. Suffix Voorbeeld Stam, fylum phylum phylum - Klasse class Classis - Subklasse subclass subclassis - Orde order ordo -ales Pseudomonadales Suborde Suborder Subordo -ineae Pseudomonadineae Familie family familia -aceae Pseudomonadaceae Onderfamilie subfamily subfamilia -oideae Pseudomonadoideae Tribus Tribe -eae Pseudomonadeae Subtribus Subtribe -inae Pseudomonadinae Geslacht Genus Genus - Pseudomonas Ondergeslacht subgenus subgenus (subgen.) Pseudomonas (subgen. novum) Soort species species - Pseudomonas aeruginosa Ondersoort subspecies subspecies (subsp.) Pseudomonas aeruginosa subsp. novumDe bacteriën (Bacteria of Eubacteria) vormen een domein van eencellige, soms in kolonies levende micro-organismen. Een bacterie heeft geen celkern en is dus een prokaryoot: het erfelijk materiaal ligt los in het cytoplasma. Het DNA bestaat meestal uit één enkel ringvormig chromosoom, vaak vergezeld van een of meer plasmiden, die eveneens genetische informatie bevatten.
Bacteriën kunnen zich snel vermeerderen door binaire deling. Bacteriën zijn over het algemeen zo klein, dat zij alleen onder een microscoop zichtbaar zijn.
Bacteriën kunnen onderling plasmiden uitwisselen (conjugatie), waardoor zij recombineren. Op deze wijze ontstaan voortdurend nieuwe bacterievariëteiten.
In het algemeen spraakgebruik worden naast de Bacteria ("gewone" bacteriën) ook de Archaea ("oerbacteriën") als bacteriën aangeduid. De twee groepen vormen samen weliswaar de informele groep van de prokaryoten, eencelligen met een vergelijkbaar ontwikkelingsniveau, maar in de taxonomie vormen de Archaea een afzonderlijk domein, naast het domein van de Bacteria.
Anders dan hun naam doet vermoeden, behoren blauwalgen (blauwwieren, cyanobacteriën) niet tot de informele groep van de (eukaryote) algen maar tot het domein van de celkernloze bacteriën. Wel zijn blauwalgen net als algen in staat tot fotosynthese.
