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從單細胞到萬物之靈

細菌的演化歷史可以追溯到約40億年前。在那之後的30億年間,細菌和古細菌是地球上主要的生物。雖然細菌化石缺乏確定的形態學證據,但基因定序技術的進步幫助我們勾勒出細菌的演化樹。細菌的第二次重大演化事件發生在古細菌與其他細菌內共生,進而成為真核生物的祖先。有假説認為,真核生物的出現可能是某種古細菌吞噬了α-變形菌門的細菌,進化為線粒體,或氫酶體。

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從單細胞到萬物之靈

細菌的演化歷史可以追溯到約40億年前。在那之後的30億年間,細菌和古細菌是地球上主要的生物。雖然細菌化石缺乏確定的形態學證據,但基因定序技術的進步幫助我們勾勒出細菌的演化樹。細菌的第二次重大演化事件發生在古細菌與其他細菌內共生,進而成為真核生物的祖先。有假説認為,真核生物的出現可能是某種古細菌吞噬了α-變形菌門的細菌,進化為線粒體,或氫酶體。

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多姿多彩的細菌世界

細菌在體型和形態上呈現出極大的多樣性,這一學門被稱為形態學。細菌細胞的大小通常在0.5至5.0微米長之間,但有些種類,如納米比亞嗜硫珠菌,可以長至半毫米,甚至可以用肉眼觀察到。最小的是黴漿菌,其長度僅為0.3微米。細菌的形態多樣,有球狀的球菌、棒狀的桿菌,以及呈逗點狀的弧菌和螺旋體。

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細菌- 維基百科,自由的百科全書

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類型

在地殼深處發現了具有星形橫截面的細菌


最近的研究揭示,一些細菌生長為具有星形橫截面的分枝絲狀結構。這種細胞形態提供了更大的表面積與體積比,使這些細菌在營養資源稀缺的環境中具有競爭優勢。


細菌分類的歷史演變


細菌的分類經歷了顯著的變化,這反映了生物學家對生命演化史理解的變化。許多細菌類別的命名甚至經常變動或更新。隨着DNA測序和基因組學等技術的發展,細菌學得到了進一步的闡明。


細菌作為獨立的生物種類


在發現了細菌特有的原核細胞結構後,它們被確認為與所有其他生物(真核生物)截然不同的種類。一般認為真核生物起源於原核生物。


細菌的繁殖與遺傳變異


細菌主要以二分裂法進行無性繁殖,這意味著一個細菌細胞會橫向分裂,產生兩個具有相同遺傳特徵的子細胞。細菌的遺傳物質可以發生突變、轉化、轉染或接合等變異,這些過程涉及DNA片段的交換或轉移,從而使細菌能夠獲得新的遺傳特徵並將其傳給子代。


細菌的生長與繁殖


在適宜的環境條件下,細菌能夠快速繁殖,形成菌落等可見集合體。一些細菌還能夠形成芽孢,這有助於它們在惡劣環境中存活。


細菌的代謝多樣性


細菌擁有各種代謝途徑,能夠利用不同的底物和能源。這使得它們能夠生存在各種各樣的環境中。




一些細菌只需二氧化碳作為碳源,被稱為自養或自營生物。這些細菌可以通過光合作用從光中獲取能量,或者依靠氧化化合物中獲取能量。而依靠有機物形式的碳作為碳源的細菌則是異養或異營生物,它們需要從體外攝取有機物來維生。

光合自養菌包括藍細菌(藍藻),它在製造地球大氣的氧氣中起到了重要作用。其他的光合細菌則進行不產生氧氣的光合作用。

正常生長所需的營養物質包括氮、硫、磷、維生素和金屬元素,如鈉、鉀、鈣、鎂、鐵、鋅和鈷。

根據它們對氧氣的反應,細菌可以分為三類:需氧菌、厭氧菌和兼性厭氧菌。不少細菌能在極端環境中生長,如温泉中的嗜熱細菌、高鹽湖中的嗜鹽生物等。

細菌的分裂速度非常快,每隔數十分鐘即可分裂一次,因此在短短一小時內就能產生2至3代。由於其驚人的增殖速度,細菌可能會面臨養分不足和代謝廢物過多的問題,這會妨礙其生長甚至導致其死亡。

運動型細菌可以依靠鞭毛或細菌滑行來移動,而螺旋體則具有類似鞭毛的結構,稱為軸絲,它們在移動時身體會呈現扭曲的螺旋形。

細菌類型