باکتری ها
باکتِری‌ها (bacteria)
موجودات ذره‌بینی تک‌یاخته‌ای فاقد هسته. باکتریها، مانند قارچ‌ها و ویروس‌ها، موجوداتی ذره‌بینی‌اند. این موجودات را به‌سبب کوچکی‌شان فقط با میکروسکوپ می‌توان دید. باکتریها به‌علت فقدان هسته ساده‌تر از یاخته‌های جانوران، گیاهان، و قارچ‌هایند. باکتریها در همه‌جا به‌وفور یافت می‌شوند و به‌صورت انگل در سطح یا درون بدن سایر موجودات زنده نیز به‌سر می‌برند. برخی باکتری‌های انگل با تولید سم موجب بیماری می‌شوند، ولی برخی دیگر بی‌ضررند و حتی به میزبان خویش سود می‌رسانند. باکتریها معمولاً از راه تقسیم دوتایی، تقسیم به دو بخش مساوی، تولیدمثل می‌کنند. این تقسیم هر بیست دقیقه یک‌بار رخ می‌دهد. تا ۱۹۹۸، فقط ۴هزار گونه باکتری شناخته شده بود، گرچه باکتری‌شناسان اعتقاد دارند که حدود ۳میلیون گونه باکتری وجود دارد. وجود برخی از انواع باکتریها در تعدادی از فرآیندهای غذایی و صنعتی ضروری است. برخی دیگر از باکتریها در چرخۀ نیتروژن، که باروری خاک را حفظ می‌کند، نقش اساسی دارند. باکتریها با تجزیۀ بقایای پیکر جانوران و گیاهان مرده نخستین موجود زندۀ زنجیرۀ غذایی‌اند. این عمل به بازیافت مواد غذایی در طبیعت کمک می‌کند. باکتریها را در سطح ژلۀ آگار، درون ظروف کشت آزمایشگاه، پرورش می‌دهند و به همین وسیله آن‌ها را دقیقاً مطالعه می‌کنند. این مطالعات منجر به توسعۀ آنتی‌بیوتیک‌هایی شد که موجودات ذره‌بینی دیگر، ازجمله باکتریها، را از بین می‌برند، یا از رشد آن‌ها جلوگیری می‌کنند. برخی آنتی‌بیوتیک‌ها، مانند پنی‌سیلین[۱]، علیه طیفی از باکتریها و در موقعیت‌های متعدد مؤثرند، در حالی‌که سایر آنتی‌بیوتیک‌ها کاملاً اختصاصی‌اند. نئومایسین سولفات[۲] اختصاصاً علیه باکتری‌های عامل عفونت در گوش میانی فعال است. با این‌همه، تعداد باکتری‌هایی که به آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم‌اند رو به افزایش است. برای ازبین‌بردن باکتری‌های مقاوم به آنتیبیوتیک لازم است آنتی‌بیوتیک‌های جدید کشف شوند، ولی این فرآیند به کندی پیش می‌رود. در ۱۹۲۸، اَلگزاندر فلمینگ[۳] پی برد که نوعی قارچ در حال رشد روی محیط کشت آگار موجب توقف رشد باکتریها شده است. دَه سال بعد، هوارد فلوری[۴] و ارنست چِین[۵] ماده‌ای شیمیایی را جدا کردند که بر باکتریها مؤثر بود. این ماده پنی‌سیلین، اولین و پراستفاده‌ترین آنتیبیوتیک برای درمان بیماری‌های باکتریایی، بود. این آنتیبیوتیک و شکل‌های تغییریافتۀ آن موجب شفای میلیون‌ها نفر از مردم شده است. پیش از دسترسی به پنی‌سیلین، بسیاری از مردم از زخم‌های آلوده به باکتری می‌مردند.
گندزداها و ضد عفونی‌کننده‌ها. موادی شیمیایی‌اند که موجب کشتن باکتریها شده یا از رشد آن‌ها در سطوح، مانند سطوح لوازم پزشکی و پوست، جلوگیری می‌کنند. انواع خاصی از باکتریها در بسیاری از فرآیندهای غذایی و صنعتی حیاتی‌اند. از باکتریها برای تجزیۀ پسماندها، مانند فاضلاب، برای تولید کره، پنیر و ماست، به عمل آوردن توتون، دباغی چرم، و حتی برای استخراج کانی‌ها استفاده می‌کنند. به‌سبب توانایی برخی از باکتریها در حمله به فلزات، از آن‌ها برای پاک‌کردن کشتی‌ها و زنگ‌زدایی مخازن استفاده می کنند. آنزیم‌های حاصل از باکتریها، به‌ویژه باکتری‌هایی که در مناطق گرم رشد می‌کنند، به فراوانی در صنعت استفاده می‌شوند. پاک‌کننده‌های زیستی آنزیمی مشابه دارند که پروتیئن را تجزیه می‌کند و در آب گرم ماشین رخت‌شویی دوام می‌آورد. چندین گونه از باکتری‌های معدۀ نوعی نهنگ قادرند مواد آلوده‌کننده را هضم کنند. کاربرد باکتریها نیز در مهندسی ژنتیک معمول است.
ساختار. باکتریها نوعی دی‌اِن‌اِی حلقوی بزرگ دارند که گاهی کروموزوم باکتریایی خوانده می‌شود. به‌علاوه، غالباً قطعات حلقوی کوچکی از دی‌اِن‌اِی، معروف پلاسمید[۶]، دارند که اطلاعات ژنتیکی اضافی را در خود نگه می‌دارد. این پلاسمیدها به آسانی از یک باکتری به دیگری، حتی به باکتری‌هایی از گونۀ متفاوت، منتقل می‌شوند. به‌عبارتی، پلاسمیدها انگل‌های درون‌یاختۀ باکتریایی‌اند و به‌سبب رمزگذاری خصوصیاتی که به بقای میزبان کمک می‌کند حفظ می‌شوند. برخی پلاسمیدها میزبانشان را نسبت به آنتیبیوتیک مقاوم می‌کنند.
طبقه‌بندی. باکتریها را اکنون بر پایۀ خواص زیست‌شیمیایی طبقه‌بندی می‌کنند، ولی شکل‌های متنوع آن‌ها نیز راهی برای طبقه‌بندی اولیه و تقریبی به‌دست می‌دهد. مثلاً، کوکوس‌ها باکتری‌هایی کروی یا بیضوی، باسیل‌ها[۷] استوانه‌ای‌شکل، اسپیرال[۸]ها مارپیچی، و ویبریوها[۹] باکتری‌هایی به‌شکل کامایند. نوعی باکتری، با نام علمی Gemmata obscvriglobuc، یافت شده است که استثنائاً هسته دارد. باکتریها را همچنین به دو ردۀ بزرگ گرم مثبت و گرم منفی، براساس واکنش آن‌ها به برخی رنگ‌ها در رنگ‌آمیزی میکروسکوپی، تقسیم‌بندی کرده‌اند. روش رنگ‌آمیزی که به افتخار کاشف آن، باکتری‌شناس دانمارکی، هانس گرم[۱۰]، رنگ‌آمیزی گرم نامگذاری شده است، باعث می‌شود پزشکان به‌سرعت بسیاری از باکتریها را شناسایی کنند.
محیط. باکتریها معمولاً در دماهای بالای ۱۰۰ درجۀ سلسیوس، که معمولاً برای پاستوریزه‌کردن به‌کار می‌رود، زنده نمی‌مانند، ولی برخی که در جریان‌های گرم اعماق اقیانوس آرام شرقی زندگی می‌کنند، دماهایی تا ۳۵۰ درجۀ سلسیوس را تحمل می‌کنند. Thermus aquatius یا تک[۱۱] در آب‌های جوشان چشمه‌های آب گرم رشد می‌کند و آنزیم حاصل از آن را در مهندسی ژنتیک برای تکثیر میلیون‌ها نسخه از هر توالی دی‌اِن‌اِی به‌کار می‌برند. این تکثیر طی واکنشی صورت می‌گیرد که نیازمند دماهای بسیار بالاست.
برهم‌کنش باکتریها. برخی باکتریها بر رشد سایر باکتریها تأثیر می‌گذارند. باکتری‌های اسید لاکتیک شرایط را برای باکتری‌های سالمونلا[۱۲] نامطلوب می‌سازند. سایر سویه‌ها نیسین[۱۳] می‌سازند که از رشد باکتری‌های لیستریا[۱۴] و باکتری مواد بوتولیسم[۱۵] جلوگیری می‌کند. در صنایع غذایی، برنامه‌هایی در دست اجراست که سویه‌های قوی باکتری‌های اسید لاکتیک تولید و از سمیّت مواد غذایی جلوگیری کنند. بنا به برآوردها، ۹۹ درصد از باکتریها به‌جای کلنی‌های تک‌گونه، به‌شکل زیست‌فیلم[۱۶] زندگی می‌کنند. زیست‌فیلم‌ها پرگنه‌های پیچیده‌ای متشکل از تعدادی از گونه‌های متفاوت باکتری‌هایند که در لایه‌ای از مخاطی قرار می‌گیرند که باکتری آن را تولید می‌کند. قارچ‌ها، جلبک‌ها، و تک‌یاخته‌های جانوری نیز ممکن است در این زیست‌فیلم‌ها زندگی کنند.
باکتری‌های پیش از تاریخ. در ۱۹۹۵، دانشمندان امریکایی هاگ‌هایی باکتریایی با عمر ۴۰میلیون سال، متعلق به زنبورهای سنگواره‌ای، را جدا کردند و با موفقیت کشت دادند. در سال ۲۰۰۰، هاگ‌هایی باکتریایی از شوره‌زارهای نیومکزیکوی ایالات متحد امریکا جدا شدند و باکتری‌شناسان امریکایی آن‌ها را کشت دادند. باکتری‌های Bacillus Permians ۲۵۰میلیون سال قدمت داشتند. امید می‌رود که باکتری‌های پیش از تاریخ منبع جدید مواد صنایع دارویی باشند. در این میان، هر باکتری که به بیماری‌زاهای مضر کنونی شباهت داشته باشد، تخریب خواهد شد.