细菌是什么?
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细菌是生物的主要类群之一,属于细菌域、细菌界。也是所有生物中数量最多的一类,据估计,其总数约有5×10^30个。细菌是非常古老的生物,大约出现于37亿年前。真核生物细胞中的两种细胞器:线粒体和叶绿体,通常被认为是来源于内共生细菌。微生物无处不在,只要是有生命的地方,都会有微生物的存在。它们存在于人类呼吸的空气中,喝的水中,吃的食物中。细菌可以被气流从一个地方带到另一个地方。人体是大量细菌的栖息地;可以在皮肤表面、肠道、口腔、鼻子和其他身体部位找到。
细菌的个体非常小,目前已知最小的细菌只有0.2微米长,因此大多只能在显微镜下看到它们;而世界上最大的细菌可以用肉眼直接看见,有0.2-0.6毫米大,是一种叫纳米比亚嗜硫珠菌的细菌。细菌一般是单细胞,细胞结构简单,缺乏细胞核以及膜状胞器,例如线粒体和叶绿体。基于这些特征,细菌属于原核生物。原核生物中还有另一类生物称做古细菌,是科学家依据演化关系而另辟的类别。为了区别,本类生物也被称做真细菌(Eubacteria)。古细菌与真细菌在生活环境、营养方式以及遗传上有所不同。细菌的形状相当多样,主要有球状、杆状,以及螺旋状。
细菌广泛分布于土壤和水中,或者与其他生物共生。人体身上也带有相当多的细菌。此外,也有部分种类分布在极端的环境中,例如温泉,甚至是放射性废弃物中,它们被归类为嗜极生物,其中最著名的种类之一是海栖热袍菌,科学家是在意大利的一座海底火山中发现这种细菌的。甚至在航天飞机上也能生长。然而,细菌种类是如此多,科学家研究过并命名的种类只占其中的小部分。细菌域下所有门中,只有约一半能在实验室培养的种类。
细菌的营养方式有自养及异养,其中异养的腐生细菌是生态系统中重要的分解者,使碳循环能顺利进行。部分细菌会进行固氮作用,使氮元素得以转换为生物能利用的形式。细菌也对人类活动有很大的影响。一方面,细菌是许多疾病的病原体,包括肺结核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由细菌所引发。然而,人类也时常利用细菌,例如乳酪及酸奶和酒酿的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等,都与细菌有关。在生物科技领域中,细菌有也著广泛的运用。
在一般的情况下,一公克的土壤会大约含有4000万只细菌,一毫升的纯水则约含有100万只细菌。总的来说,这世界上约有5×10 ^30 只细菌。其生物量远大于世界上所有动植物体内细胞数量的总和。细菌还在营养素循环上扮演相当重要的角色,像是微生物造成的腐败作用,就与氮循环相关。而在海底火山和在冷泉中,细菌则是靠硫化氢和甲烷来产生能量。2013年3月17日,研究者在深约11公里的马里亚纳海沟中发现了细菌。其他研究则指出,在美国西北边离岸2600米的海床下580米深处,仍有许多的微生物根据这些研究人员的说法:"你可以在任何地方找到他们,他们的适应力远比你想像的还要强,可以在任何地方存活。"
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