Definition

Eubakterien, oder „echte“ Bakterien, sind einzellige prokaryotische Mikroorganismen, die eine Reihe von Eigenschaften aufweisen und unter verschiedenen Bedingungen in allen Teilen der Welt vorkommen. Alle Arten von Bakterien fallen unter diese Bezeichnung, mit Ausnahme der Archaebakterien. Da Eubakterien so weit verbreitet sind, umfasst diese Gruppe eine der drei Domänen des Lebens: Bakterien.

Übersicht

Bei den prokaryotischen Organismen gibt es zwei Hauptabteilungen: Eubakterien (Eubacteria) und Archaebakterien (Archaebacteria). Die Eubakterien sind im Bereich Bacteria zu finden, während die Archaebakterien im Bereich Archaebacteria zu finden sind. Eubakterien haben die typischen Merkmale eines prokaryotischen Organismus, aber sie haben auch die Fähigkeit, Sporen zu bilden und können pathogene Organismen sein (d. h. Krankheiten bei Menschen und Tieren verursachen). Eubakterien können sich durch Binärspaltung oder Knospung vermehren und bilden oft große Kolonien, die extrazelluläre Strukturen wie „Biofilme“ bilden können, die die Kolonie auf einzigartige Weise schützen.

Merkmale von Eubakterien

Eubakterien oder Mikroorganismen, denen ein definierter Membrankern fehlt, haben mehrere allgemeine Merkmale. Als Prokaryoten haben sie keine membrangebundenen Organellen. Die meisten Eubakterien sind von einer Zellwand umgeben, die aus Peptidoglykanen in einem vernetzten Kettenmuster aufgebaut ist. Dies verleiht der Wand des Bakteriums die nötige Festigkeit, um seine Form und Größe durch wechselnde Umgebungen zu erhalten. Kleine Moleküle können durch die Zellwand diffundieren, aber größere Moleküle und Ionen benötigen Trägerproteine und Kanalproteine, um in die Zelle zu gelangen.

Einige Bakterien haben ein Flagellum (eine Struktur aus Proteinfilamenten, die zur Fortbewegung dient). Andere Bakterien haben Pili, das sind kleine Fortsätze an der Außenseite der Zelle, die dazu dienen, an Oberflächen zu haften und DNA zu übertragen. Wenn eine große Anzahl von Bakterien an einer Oberfläche anhaftet und von einem Polysaccharidsack umgeben ist, spricht man von einem Biofilm. Dieser Komplex weist eine hohe antimikrobielle Resistenz auf.

Die von der Plasmamembran der Bakterien umschlossene Flüssigkeit ist das Cytosol. Es besteht hauptsächlich aus Wasser (ca. 80 %), hat aber eine gelartige Konsistenz, da es mit gelösten Nährstoffen, Zytoskelettelementen, DNA und anderen Substanzen gefüllt ist. Eubakterien haben Ribosomen – Organellen, die aus RNA und Protein bestehen und den Prozess der Proteinübersetzung vollenden.

Bakterielle DNA schwimmt frei im Cytosol, ist aber im Nukleoid konzentriert. Bakterielle Chromosomen sind oft zirkulär, können aber auch eine lineare Form haben. Diese Form ist praktisch, wenn ein Bakterium eine Replikation durchführt. Bakterien können sich asexuell durch binäre Spaltung oder Knospung vermehren. Bakterien, die eine binäre Spaltung durchlaufen, müssen sich zunächst strecken und ihre DNA duplizieren, bevor sie sich in zwei neue, ähnlich große Zellen teilen. Knospung geschieht, wenn die Mutterzelle eine kleine Erweiterung der Zellmembran produziert und diese mit verdoppelter DNA füllt. Bei der binären Spaltung entstehen zwei gleich große Tochterzellen, während bei der Knospung eine kleine, neue Zelle entsteht, während die Mutterzelle recht groß bleibt.

In Zeiten extremer Bedingungen, die für die Replikation nicht förderlich sind, wie z.B. Hungersnot, haben Eubakterien die Fähigkeit, sich in Endosporen zu verwandeln. In diesem Zustand können die Bakterien extrem hohe und niedrige Temperaturen, saure und basische Bedingungen und große Mengen an Strahlung tolerieren. Endosporen sind extrem schwer abzutöten. Erstaunlicherweise können sie stundenlang gekocht werden und trotzdem überleben. Endosporen können nur von Gram-positiven Bakterien gebildet werden. Innerhalb der Endospore bleibt die bakterielle DNA, aber das Cytosol verliert Wasser und wird extrem konzentriert. Man nimmt an, dass dies zum Schutz vor großer Hitze beiträgt. Die Bakterien nehmen eine zähe Hülle aus Kalzium und Dipicolinsäure an, die eine dichte und unüberwindbare Barriere bildet, um die DNA innerhalb der Zelle zu stabilisieren. Auch DNA-Reparaturenzyme sind noch aktiv und tragen zur Widerstandsfähigkeit der Endospore bei.

Plasmide finden sich auch innerhalb von Bakterien, getrennt von der zirkulären DNA der Bakterien. Plasmide werden auch als „Replikons“ bezeichnet und sind eigenständig replizierende DNA-Moleküle. Im Wesentlichen ermöglichen diese kleinen DNA-Ringe den Bakterien den Gentransfer zwischen Organismen. Diese Elemente ermöglichen den horizontalen Gentransfer, wodurch ein Bakterium neue Gene und Eigenschaften – wie z. B. Antibiotikaresistenz – erlangen kann. Sie helfen vor allem bei der schnellen Mutation in Bakterien an sich ändernde Umweltbedingungen. Ähnlich wie anderes genetisches Material können die Plasmide bei der Replikation an Tochterzellen weitergegeben werden.

Archaebakterien vs. Eubakterien

Archaebakterien und Eubakterien sind beide prokaryotisch, obwohl diese Organismen in verschiedenen biologischen Domänen existieren, weil sie genetisch so unterschiedlich sind. Man nimmt an, dass Archaebakterien zu den ältesten Lebensformen der Erde gehören, während Eubakterien erst später in der Evolutionsgeschichte entstanden sind. Eubakterien sind heute in fast allen Umgebungen zu finden, während Archaebakterien nur in die extremsten Umgebungen gedrängt wurden – wie Seen mit hohem Salzgehalt, heiße Thermalquellen und tief in der Erdkruste.

Es gibt noch ein paar andere Unterschiede zwischen diesen Gruppen. Zum Beispiel sind Archaebakterien nicht anfällig für Antibiotika, während die meisten Eubakterien es sind (es sei denn, sie haben eine Resistenz entwickelt). Archaebakterien infizieren typischerweise keine Menschen (oder helfen bei der Verdauung), so dass dies im Allgemeinen kein Problem für die menschliche Gesundheit darstellt. Außerdem haben Eubakterien die Fähigkeit, Sporen zu bilden, um widrige Bedingungen zu überleben, während Archaebakterien diese Fähigkeit nicht haben.

Typen von Eubakterien

Bakterien nehmen im Allgemeinen eine von drei Formen an: Bazillen, Kokken und Spirillen. Bazillen haben eine Stäbchenform, Kokken haben eine Kugelform und Spirillen haben eine Spiral- oder Wellenform. Ihre Form wurde oft als Klassifizierungssystem verwendet, bis neuere DNA-Studien Zweifel an diesen Klassifizierungen aufkommen ließen. Bakterien können nach der Teilung verbunden bleiben und andere Formen wie Cluster, Filamente und enge Windungen bilden.

Eubakterien werden typischerweise in Gram-positive, Gram-negative und Sonstige unterteilt. Während es viele Phyla von Eubakterien unter der Domäne Bacteria gibt, ändern sich diese Beziehungen oft und werden immer noch auf der Grundlage neuer DNA-Experimente definiert.

Einige Bakterien haben eine zusätzliche Schicht, die die Zellwand umschließt, die als bakterielle Außenmembran bezeichnet wird. Diese zusätzliche Schicht kann nicht mit einer Gram-Färbung angefärbt werden, die von Forschern oft zur Klassifizierung von Bakterien verwendet wird. Daher werden sie als „Gram-negative“ Bakterien bezeichnet. Bakterien, die mit einer Gram-Färbung sichtbar gemacht werden können, werden als Gram-positiv bezeichnet. Typischerweise enthalten Gram-negative Bakterien mehr Arten, die für den Menschen pathogen sind, während Gram-positive Bakterien entweder nützlich oder nicht schädlich für die menschliche Gesundheit sind.

Beispiele für Eubakterien

Escherichia coli, abgekürzt E. coli, gehört zur Domäne der Eubakterien. Es wird in den Stamm der Proteobakterien eingeordnet. Es ist stäbchenförmig und gramnegativ, hat also eine zusätzliche Membran, die seine Zellwand umgibt. E. coli ist im Darm vieler verschiedener warmblütiger Wirte, einschließlich des Menschen, zu finden – obwohl es unter den richtigen Bedingungen pathogen werden kann. Die meisten Stämme sind harmlos (und möglicherweise nützlich), aber einige können Lebensmittelvergiftungen und andere Krankheiten verursachen. Das Bakterium kann nur für eine begrenzte Zeit außerhalb eines Wirts überleben.

Streptococcus pneumoniae, abgekürzt S. pneumoniae, ist ein weiteres verbreitetes Eubakterium. Es gehört zum Phylum der Firmicutes. Er hat eine kugelförmige Gestalt und ist Gram-positiv. S. pneumoniae kann auf gesunden Wirten in den Atemwegen, der Nasenhöhle und den Nebenhöhlen gefunden werden. Das Bakterium kann jedoch pathogen werden und sich auf andere Teile des Körpers ausbreiten und bei immungeschwächten Wirten häufig Lungenentzündung und Meningitis verursachen. Die Bakterien können in großen Mengen auch andere Krankheiten verursachen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Bronchitis, akute Sinusitis und Sepsis.

Diese beiden Beispiele zeigen, wie die Gram-positive vs. Gram-negative Klassifizierung von pathogenen Bakterien irreführend sein kann. Viele Arten von Bakterien können unter verschiedenen Bedingungen hilfreich oder schädlich sein.

Quiz

1. Welches Phylum gehört nicht zu den Eubakterien?
A. Chlamydien
B. Blaualgen
C. Proteobacteria
D. Archaebacteria

2. Was ist KEINE der üblichen Formen von Bakterien?
A. Spirillen
B. Kokken
C. Bazillen
D. Plattenepithelien

3. Wie vermehren sich Eubakterien?
A. Binäre Spaltung
B. Knospung
C. Alle oben genannten
D. Keine der oben genannten