細(xì)菌（英文名：Bacteria）是生物的主要類(lèi)群之一，屬于細(xì)菌域。細(xì)菌是所有生物中數(shù)量最多的一類(lèi)，據(jù)估計(jì)，其總數(shù)約有 5×1030個(gè)[1].細(xì)菌的個(gè)體非常小，目前已知最小的細(xì)菌只有0.2微米長(zhǎng)[2] ，因此大多只能在顯微鏡下看到它們。細(xì)菌一般是單細(xì)胞，細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺乏細(xì)胞核、細(xì)胞骨架以及膜狀胞器，例如粒線體和葉綠體?；谶@些特征，細(xì)菌屬于原核生物（Prokaryota）。原核生物中還有另一類(lèi)生物稱(chēng)做古細(xì)菌（Archaea），是科學(xué)家依據(jù)演化關(guān)系而另辟的類(lèi)別。為了區(qū)別，本類(lèi)生物也被稱(chēng)做真細(xì)菌（Eubacteria）。

　　細(xì)菌廣泛分布于土壤和水中，或著與其他生物共生。人體身上也帶有相當(dāng)多的細(xì)菌。據(jù)估計(jì)，人體內(nèi)及表皮上的細(xì)菌細(xì)胞總數(shù)約是人體細(xì)胞總數(shù)的十倍[3].此外，也有部分種類(lèi)分布在極端的環(huán)境中，例如溫泉，甚至是放射性廢棄物中[4]，它們被歸類(lèi)為嗜極生物，其中最著名的種類(lèi)之一是海棲熱袍菌（Thermotoga maritima），科學(xué)家是在意大利的一座海底火山中發(fā)現(xiàn)這種細(xì)菌的[5].然而，細(xì)菌的種類(lèi)是如此之多，醫(yī)學(xué)教|育網(wǎng)|收集整理科學(xué)家研究過(guò)并命名的種類(lèi)只占其中的小部份。細(xì)菌域下所有門(mén)中，只有約一半能在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的種類(lèi)[6].

　　細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)方式有自營(yíng)及異營(yíng)，其中異營(yíng)的腐生細(xì)菌是生態(tài)系中重要的分解者，使碳循環(huán)能順利進(jìn)行。部分細(xì)菌會(huì)進(jìn)行固氮作用，使氮元素得以轉(zhuǎn)換為生物能利用的形式。細(xì)菌也對(duì)人類(lèi)活動(dòng)有很大的影響。一方面，細(xì)菌是許多疾病的病原體，包括肺結(jié)核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由細(xì)菌所引發(fā)。然而，人類(lèi)也時(shí)常利用細(xì)菌，例如奶酪及酸奶的制作、部分抗生素的制造、廢水的處理等，都與細(xì)菌有關(guān)。在生物科技領(lǐng)域中，細(xì)菌有也著廣泛的運(yùn)用。

　　歷史

　　細(xì)菌這個(gè)名詞最初由德國(guó)科學(xué)家埃倫伯格（Christian Gottfried Ehrenberg， 1795-1876）在1828年提出，用來(lái)指代某種細(xì)菌。這個(gè)詞來(lái)源于希臘語(yǔ)βακτηριον，意為“小棍子”。

　　1866年，德國(guó)動(dòng)物學(xué)家?？藸枺‥rnst Haeckel， 1834-1919）建議使用“原生生物”，包括所有單細(xì)胞生物（細(xì)菌、藻類(lèi)、真菌和原生動(dòng)物）。

　　1878年，法國(guó)外科醫(yī)生塞迪悅（Charles Emmanuel Sedillot， 1804-1883）提出“微生物”來(lái)描述細(xì)菌細(xì)胞或者更普遍的用來(lái)指微小生物體。

　　因?yàn)榧?xì)菌是單細(xì)胞微生物，用肉眼無(wú)法看見(jiàn)，需要用顯微鏡來(lái)觀察。1683年，列文虎克（Antony van Leeuwenhoek， 1632–1723）最先使用自己設(shè)計(jì)的單透鏡顯微鏡觀察到了細(xì)菌，大概放大200倍。路易。巴斯德（Louis Pasteur， 1822-1895）和羅伯特?？坪眨≧obert Koch， 1843-1910）指出細(xì)菌可導(dǎo)致疾病。

　　繁殖

　　細(xì)菌可以以無(wú)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(wú)性繁殖的方式：一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞細(xì)胞壁橫向分裂，形成兩個(gè)子代細(xì)胞。并且單個(gè)細(xì)胞也會(huì)通過(guò)如下幾種方式發(fā)生遺傳變異：突變（細(xì)胞自身的遺傳密碼發(fā)生隨機(jī)改變），轉(zhuǎn)化（無(wú)修飾的DNA從一個(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移到溶液中另一個(gè)細(xì)菌中），轉(zhuǎn)染（病毒的或細(xì)菌的DNA，或者兩者的DNA，通過(guò)噬菌體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)菌中），細(xì)菌接合（一個(gè)細(xì)菌的DNA通過(guò)兩細(xì)菌間形成的特殊的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，接合菌毛，轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)菌）。細(xì)菌可以通過(guò)這些方式獲得DNA，然后進(jìn)行分裂，將重組的基因組傳給后代。許多細(xì)菌都含有包含染色體外DNA的質(zhì)粒。

　　處于有利環(huán)境中時(shí)，細(xì)菌可以形成肉眼可見(jiàn)的集合體，例如菌簇。

　　代謝

　　細(xì)菌具有許多不同的代謝方式。一些細(xì)菌只需要二氧化碳作為它們的碳源，被稱(chēng)作自養(yǎng)生物。那些通過(guò)光合作用從光中獲取能量的，稱(chēng)為光合自養(yǎng)生物。那些依靠氧化化合物中獲取能量的，稱(chēng)為化能自養(yǎng)生物。另外一些細(xì)菌依靠有機(jī)物形式的碳作為碳源，稱(chēng)為異養(yǎng)生物。

　　光合自養(yǎng)菌包括藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria），它是已知的最古老的生物，可能在制造地球大氣的氧氣中起了重要作用。其他的光合細(xì)菌進(jìn)行一些不制造氧氣的過(guò)程。包括綠硫細(xì)菌，綠非硫細(xì)菌，紫硫細(xì)菌，紫非硫細(xì)菌和太陽(yáng)桿菌。

　　正常生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括氮，硫，磷，維生素和金屬元素，例如鈉，鉀，鈣，鎂，鐵，鋅和鈷。

　　根據(jù)它們對(duì)氧氣的反應(yīng)，大部分細(xì)菌可以被分為以下三類(lèi)：一些只能在氧氣存在的情況下生長(zhǎng)，稱(chēng)為需氧菌；另一些只能在沒(méi)有氧氣存在的情況下生長(zhǎng)，稱(chēng)為厭氧菌；還有一些無(wú)論有氧無(wú)氧都能生長(zhǎng)，稱(chēng)為兼性厭氧菌。細(xì)菌也能在人類(lèi)認(rèn)為是極端的環(huán)境中旺盛得生長(zhǎng)，這類(lèi)生物被稱(chēng)為極端微生物。一些細(xì)菌存在于溫泉中，被稱(chēng)為嗜熱細(xì)菌；另一些居住在高鹽湖中，稱(chēng)為喜鹽微生物；還有一些存在于酸性或堿性環(huán)境中，被稱(chēng)為嗜酸細(xì)菌和嗜堿細(xì)菌；另有一些存在于阿爾卑斯山冰川中，被稱(chēng)為嗜冷細(xì)菌。

　　運(yùn)動(dòng)

　　運(yùn)動(dòng)型細(xì)菌可以依靠鞭毛，細(xì)菌滑行或改變浮力來(lái)四處移動(dòng)。另一類(lèi)細(xì)菌，螺旋體，具有一些類(lèi)似鞭毛的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為軸絲，連接周質(zhì)的兩細(xì)胞膜。當(dāng)他們移動(dòng)時(shí)，身體呈現(xiàn)扭曲的螺旋型。螺旋菌則不具軸絲，但其具有鞭毛。

　　細(xì)菌鞭毛以不同方式排布。細(xì)菌一端可以有單獨(dú)的極鞭毛，或者一叢鞭毛。周毛菌表面具有分散的鞭毛。

　　運(yùn)動(dòng)型細(xì)菌可以被特定刺激吸引或驅(qū)逐，這個(gè)行為稱(chēng)作趨性，例如，趨化性，趨光性，趨機(jī)械性。在一種特殊的細(xì)菌，粘細(xì)菌中，個(gè)體細(xì)菌互相吸引，聚集成團(tuán)，形成子實(shí)體。

　　形態(tài)

　　桿菌，球菌，螺旋菌，弧菌

　　分類(lèi)地位

　　細(xì)菌的分類(lèi)的變化根本上反應(yīng)了發(fā)展史思想的變化，許多種類(lèi)甚至經(jīng)常改變或改名。最近隨著基因測(cè)序，基因組學(xué)，生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué)的發(fā)展，細(xì)菌學(xué)被放到了一個(gè)合適的位置。

　　最初除了藍(lán)細(xì)菌外（它完全沒(méi)有被歸為細(xì)菌，而是歸為藍(lán)綠藻），其他細(xì)菌被認(rèn)為是一類(lèi)真菌。隨著它們的特殊的原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)，這明顯不同于其他生物（它們都是真核生物），導(dǎo)致細(xì)菌歸為一個(gè)單獨(dú)的種類(lèi)，在不同時(shí)期被稱(chēng)為原核生物，細(xì)菌，原核生物界。一般認(rèn)為真核生物來(lái)源于原核生物。

　　通過(guò)研究rRNA序列，美國(guó)家伍茲（Carl Woese）于1976年提出，原核生物包含兩個(gè)大的類(lèi)群。他將其稱(chēng)為真細(xì)菌（Eubacteria）和古細(xì)菌（Archaebacteria），后來(lái)被改名為細(xì)菌（Bacteria）和古菌（Archaea）。伍茲指出，這兩類(lèi)細(xì)菌與真核細(xì)胞是由一個(gè)原始的生物分別起源的不同的種類(lèi)。研究者已經(jīng)拋棄了這個(gè)模型，但是三域系統(tǒng)獲得了普遍的認(rèn)同。這樣，細(xì)菌就可以被分為幾個(gè)界，而在其他體系中被認(rèn)為是一個(gè)界。它們通常被認(rèn)為是一個(gè)單源的群體，但是這種方法仍有爭(zhēng)議。

　　細(xì)菌分類(lèi)

　　細(xì)菌可以按照不同的方式分類(lèi)。細(xì)菌具有不同的形狀。大部分細(xì)菌是如下三類(lèi)：桿菌是棒狀；球菌是球形（例如鏈球菌或葡萄球菌）；螺旋菌是螺旋形。另一類(lèi)，弧菌，是逗號(hào)形。

　　細(xì)菌的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，原核生物，沒(méi)有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器例如線粒體和葉綠體，但是有細(xì)胞壁。根據(jù)細(xì)胞壁的組成成分，細(xì)菌分為革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌。“革蘭氏”來(lái)源于丹麥細(xì)菌學(xué)家革蘭（Hans Christian Gram），他發(fā)明了革蘭氏染色。

　　有些細(xì)菌細(xì)胞壁外有多糖形成的莢膜，形成了一層遮蓋物或包膜。莢膜可以幫助細(xì)菌在干旱季節(jié)處于休眠狀態(tài)，并能儲(chǔ)存食物和處理廢物。

　　用處和危害

　　細(xì)菌對(duì)環(huán)境，人類(lèi)和動(dòng)物既有用處又有危害。一些細(xì)菌成為病原體，導(dǎo)致了破傷風(fēng)、傷寒、肺炎、梅毒、霍亂和肺結(jié)核。在植物中，細(xì)菌導(dǎo)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。病原體可以用抗生素處理，抗生素分為殺菌型和抑菌型。

　　細(xì)菌通常與酵母菌及其他種類(lèi)的真菌一起用于酦酵食物，例如在醋的傳統(tǒng)制造過(guò)程中，就是利用空氣中的醋酸菌（Acetobacter）使酒轉(zhuǎn)變成醋。其他利用細(xì)菌制造的食品還有奶酪、泡菜、醬油、醋、酒、酸奶等[7][8].細(xì)菌也能夠分泌多種抗生素，例如鏈霉素即是由鏈霉菌（Steptomyces）所分泌的[9].

　　細(xì)菌能降解多種有機(jī)化合物的能力也常被用來(lái)清除污染，稱(chēng)做生物復(fù)育（bioremediation ）。舉例來(lái)說(shuō)，科學(xué)家利用嗜甲烷菌（methanotroph）來(lái)分解美國(guó)佐治亞州的三氯乙烯和四氯乙烯污染[9].

　　其他細(xì)菌是非常古老的生物，大約出現(xiàn)于37億年前。

　　真核生物細(xì)胞中的兩種細(xì)胞器：線粒體和葉綠體，通常被認(rèn)為是來(lái)源于內(nèi)共生細(xì)菌。

　　微生物大量分布于有食物，潮濕，合適的溫度，適于它們繁殖和生長(zhǎng)的地方。細(xì)菌可以被氣流從一個(gè)地方帶到另一個(gè)地方。人體是大量細(xì)菌的棲息地；可以在皮膚表面、腸道、口腔、鼻子和其他身體部位找到。它們存在于人類(lèi)呼吸的空氣中，喝的水中，吃的食物中。