Ποια είναι τα κοινά χαρακτηριστικά σε όλα τα βακτήρια;

Συχνά θεωρείται ως οι απλούστερες μορφές ζωής, τα βακτήρια αποτελούν μια διαφορετική ομάδα οργανισμών. Η ποικιλία των βακτηρίων οδήγησε αυτή την ομάδα να χωριστεί σε δύο τομείς της ζωής, τα Eubacteria και Archaea. Παρά την ποικιλομορφία αυτή, τα βακτήρια μοιράζονται ορισμένα χαρακτηριστικά, κυρίως με προκαρυωτικά κύτταρα. Επιπλέον, υπάρχει ένας αριθμός χαρακτηριστικών όπως η σύνθεση κυτταρικού τοιχώματος που μοιράζεται ευρέως μεταξύ των ευβακτηρίων και Αρχαίοι, αν και η ύπαρξη ορισμένων βακτηρίων χωρίς αυτά τα σχεδόν πανταχού παρόντα χαρακτηριστικά υπογραμμίζει τους ποικιλία.

Ίσως το πιο απλό χαρακτηριστικό των βακτηρίων είναι η ύπαρξή τους ως μονοκύτταρων οργανισμών. Ενώ τα περισσότερα βακτήρια, οι αρχαιοί και τα ευβακτήρια, ξοδεύουν ολόκληρο τον μικροσκοπικό κύκλο ζωής τους ως ανεξάρτητο κύτταρα, μερικά όπως τα μυκοβακτήρια που κατοικούν στο έδαφος θα σχηματίσουν πολυκύτταρα καρποφόρα σώματα ως μέρος της ζωής τους κύκλος.

Τα ευκαρυωτικά κύτταρα, όπως εκείνα των φυτών, των ζώων και των μυκήτων, έχουν έναν πυρήνα συνδεδεμένο με μεμβράνη που διαιρεί το DNA του κυττάρου από το υπόλοιπο κύτταρο. Άλλες λειτουργίες εντός αυτών των κυττάρων διαχωρίζονται επίσης σε εξειδικευμένα οργανίδια που συνδέονται με μεμβράνη, όπως μιτοχόνδρια για κυτταρική αναπνοή και χλωροπλάστες για φωτοσύνθεση. Τα βακτήρια στερούνται πυρήνα και πολύπλοκα οργανίδια εντός των κυττάρων τους. Αυτό δεν σημαίνει ότι τα βακτήρια δεν διαθέτουν εσωτερική οργάνωση, καθώς το DNA τους συχνά αποσπάται σε μια περιοχή του βακτηριακού κυττάρου που είναι γνωστό ως νουκλεοειδές. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το νουκλεοειδές δεν διαχωρίζεται φυσικά από το υπόλοιπο κύτταρο από μια μεμβράνη.

Ενώ οι μεμβράνες πλάσματος είναι κοινές σε άλλα ζωντανά κύτταρα, αυτές οι μεμβράνες δεν είναι χαρακτηριστικό των βακτηρίων. Η απουσία εσωτερικών οργάνων υποβιβάζει πολλές λειτουργίες που συμβαίνουν εντός των ευκαρυωτικών κυττάρων για να εμφανιστούν στη μεμβράνη πλάσματος των βακτηρίων. Για παράδειγμα, οι ειδικές πτυχώσεις της μεμβράνης του πλάσματος επιτρέπουν στα φωτοσυνθετικά βακτήρια να εκτελέσουν την εξαρτώμενη από το φως αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης που φωτοσυνθετικά ευκαρυωτικά διεξάγουν στις μεμβράνες του θυλοκαλοειδούς χλωροπλάστης.

Ένα κυτταρικό τοίχωμα πεπτιδογλυκάνης είναι ένα κοινό χαρακτηριστικό μεταξύ των ευβακτηρίων. Αυτό το κυτταρικό τοίχωμα περιβάλλει το κύτταρο βακτηρίων, παρέχοντας αντοχή και αποτρέποντας τη ρήξη σε μεταβαλλόμενα περιβάλλοντα. Μία από τις θεμελιώδεις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν για τον εντοπισμό βακτηρίων είναι η χρώση Gram, η οποία κατηγοριοποιεί ευβακτήρια ως Gram θετικά ή Gram αρνητικά με βάση την ικανότητα του κυτταρικού τοιχώματος να συγκρατεί κρύσταλλο βιολετί βαφή. Το κυτταρικό τοίχωμα είναι ο στόχος της αντιβιοτικής πενικιλίνης και των παραγώγων του. Η πενικιλίνη αναστέλλει το σχηματισμό κυτταρικών τοιχωμάτων και μπορεί να καταστρέψει τα τοιχώματα, ειδικά σε ταχέως αναπτυσσόμενα και πολλαπλασιαστικά βακτήρια. Και πάλι υπογραμμίζοντας την ποικιλομορφία αυτής της ομάδας, δεν διαθέτουν όλα τα ευβακτήρια ένα κυτταρικό τοίχωμα πεπτιδογλυκάνης. Το κυτταρικό τοίχωμα των χλαμυδίων στερείται πεπτιδογλυκάνης. Το μυκόπλασμα στερείται κυτταρικού τοιχώματος. Οι Αρχαίοι διαθέτουν επίσης κυτταρικό τοίχωμα αλλά χρησιμοποιούν ουσίες διαφορετικές από την πεπτιδογλυκάνη.

Τα πολλαπλά, γραμμικά χρωμοσώματα που αντιπροσωπεύονται συχνά γραφικά σε βιβλία βιολογίας είναι ειδικά για ευκαρυωτικά. Αντίθετα, τόσο οι αρχαιοί όσο και τα ευβακτήρια διαθέτουν ένα μονό-κυκλικό χρωμόσωμα και μια αλληλουχία DNA πολύ μικρότερη από εκείνη που βρίσκεται στα ευκαρυωτικά. Η συντομότερη αλληλουχία DNA μπορεί εν μέρει να εξηγηθεί από τη συγκριτικά μειωμένη πολυπλοκότητα βακτηριακών κυττάρων αλλά επίσης προκύπτει από τη μειωμένη παρουσία ιντρονίων - τμημάτων ενός γονιδίου που αφαιρούνται κατά τη μετάφραση του DNA σε πρωτεΐνη. Το βακτηριακό γονιδίωμα αυξάνεται από μικρότερα θραύσματα DNA γνωστά ως πλασμίδια, αν και αυτά δεν είναι μοναδικά για τα βακτήρια και βρίσκονται επίσης σε ευκαρυωτικά. Τα πλασμίδια αντιγράφονται εντός του βακτηριακού κυττάρου ανεξάρτητα από το βακτηριακό χρωμόσωμα και μπορούν να ανταλλάσσονται μεταξύ διαφορετικών βακτηριακών οργανισμών. Τα πλασμίδια μπορεί να προσδίδουν ιδιότητες στο κύτταρο ξενιστή, όπως αντοχή στα αντιβιοτικά.