细菌

現今的細菌是從40億年前的單細胞生物演化而來。在此後的30億年間，細菌和古細菌都是主要的生物[13][14]。雖然細菌有化石存在，如疊層石等，但這些化石缺乏有效的形態學證據，很難與現生的細菌共同建構出細菌的演化史。幸運的是，日益成熟的基因定序技術讓我們有機會建立演化的樹狀圖，這些研究使我們明瞭了細菌演化的第一次大分歧是在真细菌及古细菌之間。[15]

之後，細菌又發生了第二次的劇烈演化，有一部分的古細菌與其他細菌內共生，成為了現今真核生物的祖先[16][17]。有部分科學家提出假說，認為真核生物的祖先吞下了一種α-變形菌門的細菌，成為後來的線粒體，或是氫酶體。之後，有些已經擁有粒線體的生物，吞下了類似藍菌類的生物，形成了後來的葉綠體，這一支後來演化成了藻類和植物。另外，有些藻類還有可能再吞入其他藻類進行內共生，此假說稱為二次內共生。

細菌的形態學

在俄勒冈州米奇温泉流出的嗜热细菌生物薄膜，约20毫米厚

細菌無論是在體型上或型態上都具有相當巨大的變異，有關細菌型態上的學門即被稱為形態學。

細菌細胞的大小大約是真核生物細胞的十分之一，大約 0.5–5.0 微米長。然而，有一些種類（如纳米比亚嗜硫珠菌）可以達半毫米長，甚至用肉眼就可以辨識[18][19]。最小的細菌則是黴漿菌，長度大概只有 0.3 微米，與最大的病毒差不多大。[20]有些細菌甚至更小，但這些超微細菌還沒有完全被研究，超微細菌並不是一個演化上的分類，而是對於這些細微細菌的通稱。[21]

細菌通常以外觀分為球狀的球菌、棒狀的桿菌，游泳時個體會有所延展[22]。另外還有逗點狀的弧菌，和螺旋體，還有一小部分的細菌是二十面體或是立方體[23]。最近，在地殼深處發現了細菌，這種細菌生長為具有星形橫截面的分枝絲狀類型。這種大表面積與體積比的形態可以使這些細菌在營養貧乏的環境中具有優勢[24]。

细菌以无性方式进行繁殖，最主要的方式是以二分裂法这种无性繁殖的方式：一个细菌细胞细胞壁横向分裂，形成两个子代细胞，在分裂的时候可以产生遗传重组。单个细胞也会通过如下几种方式发生遗传变异：突变（细胞自身的遗传密码发生随机改变），轉化（无修饰的DNA从一个细菌转移到溶液中另一个细菌中，并成功整合到该细菌DNA或质粒上，使之具有新的特征），轉染（病毒的或细菌的DNA，或者两者的DNA，通过噬菌体这种载体转移到另一个细菌中），细菌接合（一个细菌的DNA通过两细菌间形成的特殊的蛋白质结构，接合菌毛，转移到另一个细菌）。细菌可以通过这些方式获得基因片段，通过分裂，将重组的基因组传给后代。许多细菌都含有异源的DNA片段。

当细菌处于温度、湿度、空气、营养等丰富的环境中时，会快速繁殖，呈指数级增长，可以形成肉眼可见的集合体，例如菌落（colony）。

有些细菌可以形成芽孢结构，芽孢能够耐受高温、干旱、强辐射等极端恶劣，有利于其度过严峻的环境，保持自身的延续。

细菌具有许多不同的代谢方式。一些细菌只需要二氧化碳作为它们的碳源，被称作自养或自營生物。那些通过光合作用从光中获取能量的，称为光合自养生物。那些依靠氧化化合物中获取能量的，称为化能自养生物。依靠有机物形式的碳作为碳源，称为异养或異營生物。

異營細菌需從體外攝取有機物以維生，若有機物為屍體，則稱為腐生菌；若其有機物來自活體，則稱為寄生菌。自營細菌可以利用光能或化學能，將無機物自行合成有機養分。

光合自养菌包括蓝细菌（蓝藻），它是已知的最古老的生物，可能在制造地球大气的氧气中起了重要作用。其他的光合细菌进行一些不制造氧气的过程。包括绿硫细菌，绿非硫细菌，紫细菌和大腸桿菌。

正常生长所需要的营养物质包括氮，硫，磷，维生素和金属元素，例如钠，钾，钙，镁，铁，锌和钴。

根据它们对氧气的反应，大部分细菌可以被分为以下三类：一些只能在氧气存在的情况下生长，称为需氧菌；相反，只能在缺氧气情况下生长的，称为厌氧菌；还有些无论有氧无氧都能生长，称为兼性厌氧菌。细菌也能在人类认为是极端的环境中旺盛得生长，这类生物被称为嗜极生物。例如生存在于温泉中，称为嗜热细菌；一些生存在高盐湖中，称为嗜盐生物；还有存在酸性或碱性环境中，称为嗜酸细菌和嗜碱细菌；更有存在于阿尔卑斯山冰川中，称为嗜冷细菌。

細菌分裂速度相當快，約每隔數十分鐘即分裂一次，故在短短一小時內，就有2-3代產生。由於驚人的增值速度，可能會造成其所需的養分不足，並且形成過多代謝廢物，會妨礙細菌的生長，甚至造成死亡。

革兰氏阴性细菌的鞭毛。底座驱动钩和长丝的旋转

运动型细菌可以依靠鞭毛，细菌滑行或改变浮力来四处移动。另一类细菌，螺旋體，具有一些类似鞭毛的结构，称为轴丝，连接周质的两细胞膜。当他们移动时，身体呈现扭曲的螺旋型。螺旋菌則不具軸絲，但其具有鞭毛。

细菌鞭毛以不同方式排布。细菌一端可以有单独的极鞭毛，或者一丛鞭毛。周毛菌表面具有分散的鞭毛。

运动型细菌可以被特定刺激吸引或驱逐，这个行为称作趋性，例如，趋化性，趋光性，趋磁性、趋机械性等。在一种特殊的细菌，粘细菌中，个体细菌互相吸引，聚集成团，形成子实体。

细菌这个名词最初由德国科学家埃倫伯格在1828年提出，原文「bacteria」一詞是新拉丁語，為「」的複數格。是由希臘文（bakterion）拉丁化而來[28]。意為“小棍子”[29]，因為一開始發現的細菌是桿狀的。[30][31] 1866年，德国动物学家海克尔建议使用“原生生物”，包括所有单细胞生物（细菌、藻类、真菌和原生动物）。

1878年，法国外科医生塞迪悅（Charles Emmanuel Sedillot，1804-1883）提出“微生物”来描述细菌细胞或者更普遍的用来指微小生物体。

因为细菌是单细胞微生物，用肉眼无法看见，需要用显微镜来观察。1683年，列文虎克最先使用自己设计的单透镜显微镜观察到了细菌，大概放大200倍。路易斯·巴斯德和罗伯特·科赫指出细菌可导致疾病。

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• Bacteria that affect crops and other plants
• Bacterial Nomenclature Up-To-Date from DSMZ （页面存档备份，存于）
• Genera of the domain Bacteria – list of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature
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• Tree of Life: Eubacteria （页面存档备份，存于）
• 細菌游泳和翻滾的影片 （页面存档备份，存于）
• 細菌星球 （页面存档备份，存于） 史蒂芬·古爾德著
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• Animated guide to bacterial cell structure. （页面存档备份，存于）
• Bacteria Make Major Evolutionary Shift in the Lab （页面存档备份，存于）
• Online collaboration for bacterial taxonomy. （页面存档备份，存于）
• PATRIC （页面存档备份，存于）, a Bioinformatics Resource Center for bacterial pathogens, funded by NIAID （页面存档备份，存于）
• Bacterial Chemotaxis Interactive Simulator （页面存档备份，存于） – A web-app that uses several simple algorithms to simulate bacterial chemotaxis.
• Cell-Cell Communication in Bacteria on-line lecture by Bonnie Bassler, and TED: Discovering bacteria's amazing communication system （页面存档备份，存于）
• Sulfur-cycling fossil bacteria from the 1.8-Ga Duck Creek Formation provide promising evidence of evolution's null hypothesis （页面存档备份，存于）, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.   Summarized in: Scientists discover bacteria that haven't evolved in more than 2 billion years （页面存档备份，存于）, LiveScience and BusinessInsider