البكتيريا

البكتيريا كائنات حية واسعة الانتشار، تعيش في الغالب بشكل حر، وتتكون عادةً من خلية بيولوجية واحدة . وهي تشكل نطاقًا واسعًا من الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة . يبلغ طول البكتيريا عادةً بضعة ميكرومترات ، وكانت من أوائل أشكال الحياة التي ظهرت على الأرض، وتتواجد في معظم بيئاتها . تعيش البكتيريا في الهواء والتربة والماء والينابيع الساخنة الحمضية والنفايات المشعة والمحيط الحيوي العميق لقشرة الأرض . تلعب البكتيريا دورًا حيويًا في العديد من مراحل دورة المغذيات من خلال إعادة تدوير المغذيات وتثبيت النيتروجين من الغلاف الجوي . تشمل دورة المغذيات تحلل الجثث ؛ والبكتيريا مسؤولة عن مرحلة التعفن في هذه العملية. في المجتمعات البيولوجية المحيطة بالفتحات الحرارية المائية والينابيع الباردة ، توفر البكتيريا المحبة للظروف القاسية المغذيات اللازمة لاستمرار الحياة عن طريق تحويل المركبات المذابة، مثل كبريتيد الهيدروجين والميثان ، إلى طاقة. تعيش البكتيريا أيضاً في علاقات تكافلية وتعايشية وتطفلية مع النباتات والحيوانات. لم يتم تصنيف معظم البكتيريا بعد ، وهناك العديد من الأنواع التي لا يمكن زراعتها في المختبر. يُعرف علم دراسة البكتيريا باسم علم البكتيريا ، وهو فرع من علم الأحياء الدقيقة .

كجميع الحيوانات، يحمل الإنسان أعدادًا هائلة من البكتيريا (ما يقارب ^10¹³ إلى ^{10¹⁴ ). [ 8 ]} تتواجد معظمها في الأمعاء ، مع وجود العديد منها على الجلد . معظم البكتيريا الموجودة في الجسم وعلى سطحه غير ضارة، أو يتم تحييدها بفعل التأثيرات الوقائية للجهاز المناعي ، والعديد منها مفيد ، ^{[ 9 ]} وخاصة تلك الموجودة في الأمعاء. مع ذلك، فإن العديد من أنواع البكتيريا ممرضة وتسبب أمراضًا معدية ، بما في ذلك الكوليرا ، والزهري ، والجمرة الخبيثة ، والجذام ، والسل ، والكزاز ، والطاعون الدبلي . تُعد التهابات الجهاز التنفسي أكثر الأمراض البكتيرية فتكًا شيوعًا . تُستخدم المضادات الحيوية لعلاج الالتهابات البكتيرية ، كما تُستخدم في الزراعة، مما يجعل مقاومة المضادات الحيوية مشكلة متنامية. تُعد البكتيريا مهمة في معالجة مياه الصرف الصحي وتفكيك بقع النفط ، وإنتاج الجبن والزبادي من خلال التخمير ، واستخلاص الذهب والبلاديوم والنحاس والمعادن الأخرى في قطاع التعدين ( التعدين الحيوي ، والترشيح الحيوي )، وكذلك في التكنولوجيا الحيوية ، وتصنيع المضادات الحيوية والمواد الكيميائية الأخرى.

كانت البكتيريا تُصنّف سابقًا ضمن النباتات التي تُشكّل فئة الفطريات الانشطارية ( Schizomycetes )، أما الآن فتُصنّف ضمن بدائيات النوى . وعلى عكس خلايا الحيوانات وحقيقيات النوى الأخرى ، تحتوي الخلايا البكتيرية على كروموسومات دائرية، ولا تحتوي على نواة ، ونادرًا ما تحتوي على عضيات محاطة بغشاء . مع أن مصطلح البكتيريا كان يشمل تقليديًا جميع بدائيات النوى، إلا أن التصنيف العلمي تغيّر بعد اكتشاف في تسعينيات القرن الماضي أن بدائيات النوى تتكون من مجموعتين مختلفتين تمامًا من الكائنات الحية التي تطورت من سلف مشترك قديم . تُسمى هاتان المجموعتان التطوريتان بالبكتيريا والعتائق . ^{[ 10 ]} على عكس العتائق ، تحتوي البكتيريا على دهون مرتبطة بروابط إسترية في غشاء الخلية، ^{[ 11 ]} وتمتلك عوامل استطالة مقاومة لعملية إضافة مجموعة ADP-ribose بواسطة ذيفان الخناق، ^{[ 12 ]} وتستخدم الفورميل ميثيونين في بدء تخليق البروتين، ^{[ 13 ]} ولديها العديد من الاختلافات الجينية، بما في ذلك اختلاف في الحمض النووي الريبوزي 16S . ^{[ 14 ]}

كلمة البكتيريا ( / b æ k ˈ t ɪəri ə /​^ⓘ (مفرد:بكتيريا) هو جمع الكلمةاللاتينية الحديثة bacterium ، وهيترجمة صوتيةللكلمةاليونانية القديمةβακτήριον( باكتيريون )، ^{[ 15 ]} وهيتصغيرللكلمةβακτηρία( باكتيريا )، والتي تعني "عصا" أو "قصبة"، ^{[ 16 ]} لأن أول البكتيريا التي تم اكتشافها كانتعصوية الشكل. ^{[ 17 ] [ 18 ]} وقد استُخدمت الكلمة لأول مرة للإشارة إلى البكتيريا في عام 1828. ^{[ 19 ]}

على الرغم من تسمية ما يُقدّر بنحو 43,000 نوع من البكتيريا، إلا أن معظمها لم يخضع للدراسة. ^{[ 20 ]} في الواقع، لا يُمثّل سوى 10 أنواع من البكتيريا نصف المنشورات العلمية، بينما لا يوجد بحث أكاديمي مُخصّص لنحو 75% من البكتيريا المُسمّاة. ^{[ 20 ]} أما بكتيريا الإشريكية القولونية ، وهي أكثر الأنواع دراسةً ، فقد نُشر عنها أكثر من 300,000 دراسة، ^{[ 20 ]} ولكن من المُرجّح أن العديد من هذه الأبحاث تستخدمها فقط كوسيلة استنساخ لدراسة أنواع أخرى، دون تقديم أي فهم لبيولوجيتها. ويركّز 90% من الدراسات العلمية على البكتيريا على أقل من 1% من الأنواع، ومعظمها بكتيريا مُمرضة ذات صلة بصحة الإنسان. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

على الرغم من أن بكتيريا الإشريكية القولونية تُعدّ على الأرجح أكثر البكتيريا دراسةً، إلا أن ربع جيناتها البالغ عددها 4000 جين لا تزال غير مدروسة جيدًا أو غير موصوفة. بعض البكتيريا ذات الجينومات البسيطة (أقل من 600 جين، مثل الميكوبلازما ) عادةً ما يكون جزء كبير من جيناتها موصوفًا وظيفيًا، نظرًا لأن معظمها أساسي ومحفوظ في العديد من الأنواع الأخرى. ^{[ 22 ]}

كانت أسلاف البكتيريا كائنات دقيقة وحيدة الخلية، وهي أولى أشكال الحياة التي ظهرت على الأرض،  منذ حوالي 4 مليارات سنة. ^{[ 24 ]} ولمدة 3  مليارات سنة تقريبًا، كانت معظم الكائنات الحية مجهرية، وكانت البكتيريا والعتائق هي الأشكال السائدة للحياة. ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} على الرغم من وجود أحافير بكتيرية ، مثل الستروماتوليت ، إلا أن افتقارها إلى شكل مميز يمنع استخدامها لدراسة تاريخ تطور البكتيريا، أو لتحديد تاريخ نشأة نوع بكتيري معين. ومع ذلك، يمكن استخدام تسلسلات الجينات لإعادة بناء السلالة البكتيرية ، وتشير هذه الدراسات إلى أن البكتيريا انفصلت أولًا عن سلالة العتائق/حقيقيات النوى. ^{[ 28 ]} من المحتمل أن يكون السلف المشترك الأحدث (MRCA) للبكتيريا والعتائق كائنًا محبًا للحرارة الشديدة عاش منذ حوالي 2.5  مليار إلى 3.2  مليار سنة. ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]} ربما كانت أقدم أشكال الحياة على اليابسة هي البكتيريا  قبل حوالي 3.22 مليار سنة. ^{[ 32 ]}

شاركت البكتيريا أيضًا في التباين التطوري الكبير الثاني، وهو تباين العتائق وحقيقيات النوى. ^{[ 33 ] [ 34 ]} هنا، نشأت حقيقيات النوى من دخول بكتيريا قديمة في علاقات تكافلية داخلية مع أسلاف خلايا حقيقيات النوى، والتي ربما كانت بدورها مرتبطة بالعتائق. ^{[ 35 ] [ 36 ]} تضمن ذلك ابتلاع خلايا حقيقية النوى الأولية للمتعايشات من نوع ألفا بروتيوبكتيريا لتكوين الميتوكوندريا أو الهيدروجينوسومات ، والتي لا تزال موجودة في جميع حقيقيات النوى المعروفة (أحيانًا في شكل مُختزل للغاية، كما هو الحال في أنواع الأوليات عديمة الميتوكوندريا). ^{[ 37 ] [ 38 ]} لاحقًا، ابتلعت بعض حقيقيات النوى التي كانت تحتوي بالفعل على الميتوكوندريا كائنات شبيهة بالبكتيريا الزرقاء ، مما أدى إلى تكوين البلاستيدات الخضراء في الطحالب والنباتات. يُعرف هذا باسم التكافل الداخلي الأولي . ^{[ 39 ]}

تنتشر البكتيريا في كل مكان، إذ تعيش في جميع البيئات الممكنة على كوكب الأرض، بما في ذلك التربة، وتحت الماء، وفي أعماق القشرة الأرضية، وحتى في البيئات القاسية مثل الينابيع الساخنة الحمضية والنفايات المشعة. ^{[ 40 ] [ 41 ]} يُعتقد أن هناك ما يقارب 2 × ^10³⁰ بكتيريا على الأرض، ^{[ 42 ]} مُشكّلةً كتلة حيوية لا تتجاوزها إلا النباتات. ^{[ 43 ]} وهي وفيرة في البحيرات والمحيطات، وفي الجليد القطبي، والينابيع الحرارية الأرضية، [44] حيث تُوفّر العناصر الغذائية اللازمة لاستمرار الحياة عن طريق تحويل المركبات الذائبة، مثل كبريتيد الهيدروجين والميثان ^{، إلى طاقة} . [ 45 ] ^{تعيش البكتيريا على} النباتات والحيوانات وداخلها. معظمها لا يُسبّب الأمراض، وهي مفيدة لبيئاتها، وضرورية للحياة. ^{[ 9 ] [ 46 ]} تُعدّ التربة مصدرًا غنيًا بالبكتيريا، إذ تحتوي بضعة غرامات منها على ما يقارب مليار بكتيريا. جميعها ضرورية لنظام التربة البيئي، حيث تُحلّل النفايات السامة وتُعيد تدوير العناصر الغذائية. توجد البكتيريا حتى في الغلاف الجوي، إذ يحتوي المتر المكعب الواحد من الهواء على ما يقارب مئة مليون خلية بكتيرية. وتضم المحيطات والبحار حوالي 3 × 10²⁶ ^{بكتيريا} ، تُساهم بنسبة تصل إلى 50% من الأكسجين الذي يتنفسه الإنسان. ^{[ 47 ]} ولم تتم دراسة سوى 2% فقط من أنواع البكتيريا دراسةً كاملة. ^{[ 48 ]}

تُظهر البكتيريا تنوعًا هائلًا في أنماطها الأيضية . ^{[ 119 ]} وقد استُخدم توزيع السمات الأيضية ضمن مجموعة من البكتيريا تقليديًا لتحديد تصنيفها ، إلا أن هذه السمات غالبًا لا تتوافق مع التصنيفات الجينية الحديثة. ^{[ 120 ]} يُصنَّف الأيض البكتيري إلى مجموعات غذائية بناءً على ثلاثة معايير رئيسية: مصدر الطاقة ، والمانحات الإلكترونية المستخدمة، ومصدر الكربون المستخدم للنمو. ^{[ 121 ]}

تستمد البكتيريا الضوئية الطاقة من الضوء باستخدام عملية التمثيل الضوئي ، بينما تقوم البكتيريا الكيميائية بتحليل المركبات الكيميائية من خلال الأكسدة ، ^{[ 122 ]} مما يحفز عملية الأيض عن طريق نقل الإلكترونات من مانح إلكترونات إلى مستقبل إلكترونات نهائي في تفاعل أكسدة واختزال . تُصنف البكتيريا الكيميائية أيضًا حسب أنواع المركبات التي تستخدمها لنقل الإلكترونات. تُسمى البكتيريا التي تستمد الإلكترونات من مركبات غير عضوية مثل الهيدروجين أو أول أكسيد الكربون أو الأمونيا بالبكتيريا الليثوتروفية ، بينما تُسمى تلك التي تستخدم مركبات عضوية بالبكتيريا العضوية . ^{[ 122 ]} وبشكل أكثر تحديدًا، تستخدم الكائنات الهوائية الأكسجين كمستقبل نهائي للإلكترونات، بينما تستخدم الكائنات اللاهوائية مركبات أخرى مثل النترات أو الكبريتات أو ثاني أكسيد الكربون. ^{[ 122 ]}

تستمد العديد من البكتيريا، التي تُسمى غيرية التغذية ، الكربون من مصادر عضوية أخرى . بينما تُعدّ أنواع أخرى، مثل البكتيريا الزرقاء وبعض أنواع البكتيريا الأرجوانية ، ذاتية التغذية ، أي أنها تحصل على الكربون الخلوي عن طريق تثبيت ثاني أكسيد الكربون . ^{[ 123 ]} في ظروف استثنائية، يمكن للبكتيريا الميثانوترافية استخدام غاز الميثان كمصدر للإلكترونات وركيزة لعملية بناء الكربون . ^{[ 124 ]}

تُوفّر عمليات الأيض البكتيرية، من نواحٍ عديدة، سماتٍ تُفيد الاستقرار البيئي والمجتمع البشري. فعلى سبيل المثال، تمتلك البكتيريا المثبتة للنيتروجين القدرة على تثبيت غاز النيتروجين باستخدام إنزيم النيتروجيناز . ^{[ 125 ]} هذه السمة، الموجودة في معظم أنواع البكتيريا الأيضية المذكورة أعلاه، ^{[ 126 ]} تُؤدي إلى عملياتٍ بيئيةٍ هامةٍ، وهي نزع النيتروجين ، واختزال الكبريتات ، وتكوين الأسيتات ، على التوالي. ^{[ 127 ]} تُعدّ عمليات الأيض البكتيرية محركاتٍ مهمةً في الاستجابات البيولوجية للتلوث ؛ فعلى سبيل المثال، تُعدّ البكتيريا المختزلة للكبريتات مسؤولةً إلى حدٍ كبيرٍ عن إنتاج أشكال الزئبق شديدة السمية ( ميثيل الزئبق وثنائي ميثيل الزئبق ) في البيئة. ^{[ 128 ]} تستخدم البكتيريا اللاهوائية غير التنفسية التخمر لتوليد الطاقة والقدرة على الاختزال، وتُفرز نواتج أيضية ثانوية (مثل الإيثانول في صناعة البيرة) كنفايات. تستطيع الكائنات اللاهوائية الاختيارية التبديل بين التخمر ومستقبلات الإلكترون النهائية المختلفة اعتمادًا على الظروف البيئية التي تجد نفسها فيها. ^{[ 129 ]}

على عكس الكائنات متعددة الخلايا، يرتبط ازدياد حجم الخلية ( نمو الخلية ) والتكاثر عن طريق الانقسام الخلوي ارتباطًا وثيقًا في الكائنات وحيدة الخلية. تنمو البكتيريا إلى حجم ثابت ثم تتكاثر من خلال الانشطار الثنائي ، وهو شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي . ^{[ 130 ]} في ظل الظروف المثلى، يمكن للبكتيريا أن تنمو وتنقسم بسرعة فائقة، ويمكن لبعض تجمعات البكتيريا أن تتضاعف كل 17  دقيقة. ^{[ 131 ]} في الانقسام الخلوي، تُنتج خليتان بنويتان متطابقتان . بعض البكتيريا، مع استمرارها في التكاثر اللاجنسي، تُكوّن تراكيب تكاثرية أكثر تعقيدًا تُساعد على نشر الخلايا البنوية المتكونة حديثًا. تشمل الأمثلة تكوين الجسم الثمري بواسطة بكتيريا الميكسوبكتيريا وتكوين الخيوط الهوائية بواسطة أنواع الستربتوميسيس ، أو التبرعم. يتضمن التبرعم تكوين نتوء من الخلية ينفصل عنها ويُنتج خلية بنوية. ^{[ 132 ]}

في المختبر، تُزرع البكتيريا عادةً باستخدام أوساط صلبة أو سائلة. ^{[ 133 ]} تُستخدم أوساط النمو الصلبة ، مثل أطباق الآجار ، لعزل مزارع نقية من سلالة بكتيرية. أما أوساط النمو السائلة فتُستخدم عند الحاجة إلى قياس النمو أو الحصول على كميات كبيرة من الخلايا. ينمو البكتيريا في الأوساط السائلة المُحَرَّكة على شكل معلق خلوي متجانس، مما يُسهِّل تقسيم المزارع ونقلها، على الرغم من صعوبة عزل بكتيريا منفردة من هذه الأوساط. يُمكن استخدام الأوساط الانتقائية (أوساط تحتوي على مغذيات مُحدَّدة أو تفتقر إليها، أو تحتوي على مضادات حيوية) للمساعدة في تحديد الكائنات الحية المُحدَّدة. ^{[ 134 ]}

تعتمد معظم تقنيات المختبر لزراعة البكتيريا على مستويات عالية من المغذيات لإنتاج كميات كبيرة من الخلايا بتكلفة منخفضة وسرعة عالية. ^{[ 133 ]} مع ذلك، في البيئات الطبيعية، تكون المغذيات محدودة، مما يعني أن البكتيريا لا تستطيع الاستمرار في التكاثر إلى ما لا نهاية. وقد أدى هذا النقص في المغذيات إلى تطور استراتيجيات نمو مختلفة (انظر نظرية اختيار r/K ). تستطيع بعض الكائنات الحية النمو بسرعة فائقة عند توفر المغذيات، مثل ازدهار الطحالب والبكتيريا الزرقاء الذي يحدث غالبًا في البحيرات خلال فصل الصيف. ^{[ 135 ]} بينما تمتلك كائنات أخرى تكيفات مع البيئات القاسية، مثل إنتاج أنواع متعددة من المضادات الحيوية بواسطة بكتيريا الستربتوميسيس التي تثبط نمو الكائنات الدقيقة المنافسة. ^{[ 136 ]} في الطبيعة، تعيش العديد من الكائنات الحية في مجتمعات (مثل الأغشية الحيوية ) التي قد تسمح بزيادة إمدادها بالمغذيات وحمايتها من الضغوط البيئية. ^{[ 70 ]} قد تكون هذه العلاقات ضرورية لنمو كائن حي معين أو مجموعة من الكائنات الحية ( التكافل الغذائي ). ^{[ 137 ]}

يمر نمو البكتيريا بأربع مراحل. عندما تدخل مجموعة من البكتيريا بيئة غنية بالمغذيات تسمح بنموها، تحتاج الخلايا إلى التكيف مع هذه البيئة الجديدة. المرحلة الأولى هي مرحلة التباطؤ ، وهي فترة نمو بطيء تتكيف خلالها الخلايا مع البيئة الغنية بالمغذيات وتستعد للنمو السريع. تتميز مرحلة التباطؤ بمعدلات عالية للتخليق الحيوي، حيث تُنتج البروتينات الضرورية للنمو السريع. ^{[ 138 ] [ 139 ]} المرحلة الثانية هي المرحلة اللوغاريتمية ، والمعروفة أيضًا بالمرحلة الأسية. تتميز هذه المرحلة بنمو أسي سريع . يُعرف معدل نمو الخلايا خلال هذه المرحلة بمعدل النمو ( k )، ويُعرف الوقت اللازم لتضاعف عدد الخلايا بزمن الجيل ( g ). خلال المرحلة اللوغاريتمية، تُستقلب المغذيات بأقصى سرعة حتى ينضب أحدها ويبدأ في الحد من النمو. المرحلة الثالثة هي مرحلة الثبات ، وتنتج عن نضوب المغذيات. تُقلل الخلايا من نشاطها الأيضي وتستهلك البروتينات الخلوية غير الأساسية. المرحلة الثابتة هي مرحلة انتقالية من النمو السريع إلى حالة استجابة للإجهاد، ويصاحبها زيادة في التعبير عن الجينات المشاركة في إصلاح الحمض النووي ، واستقلاب مضادات الأكسدة ، ونقل المغذيات . ^{[ 140 ]} أما المرحلة الأخيرة فهي مرحلة الموت، حيث تنفد المغذيات من البكتيريا وتموت. ^{[ 141 ]}

تحتوي معظم البكتيريا على كروموسوم دائري واحد يتراوح حجمه من 160,000 زوج قاعدي فقط في بكتيريا التكافل الداخلي كارسونيلا رودي ، ^{[ 143 ]} إلى 12,200,000 زوج قاعدي (12.2 مليون زوج قاعدي) في بكتيريا التربة سورانجيوم سيلولوزوم ، ^{[ 144 ]} إلى 16.0 مليون زوج قاعدي في بكتيريا أخرى تعيش في التربة، مينيسيستيس روزيا . ^{[ 145 ]} وهناك العديد من الاستثناءات لهذه القاعدة؛ على سبيل المثال، تحتوي بعض أنواع ستربتوميسيس وبوريليا على كروموسوم خطي واحد، ^{[ 146 ] [ 147 ]} بينما تحتوي بعض البكتيريا، بما في ذلك أنواع من فيبريو ، على أكثر من كروموسوم واحد. ^{[ 148 ] [ 149 ]} تحتوي بعض البكتيريا على بلازميدات ، وهي جزيئات صغيرة من الحمض النووي خارج الكروموسومات قد تحتوي على جينات لوظائف مفيدة مختلفة مثل مقاومة المضادات الحيوية ، أو القدرات الأيضية، أو عوامل الضراوة المختلفة . ^{[ 150 ]}

سواءً أكانت البكتيريا تحتوي على كروموسوم واحد أو أكثر، فإن معظمها يمتلك جينومًا أحادي المجموعة الكروموسومية . وهذا يعني أنها تمتلك نسخة واحدة فقط من كل جين يُشفّر البروتينات. وهذا يختلف عن حقيقيات النوى ، التي تكون ثنائية المجموعة الكروموسومية أو متعددة المجموعة الكروموسومية، أي أنها تمتلك نسختين أو أكثر من كل جين. وهذا يعني أنه على عكس البشر، الذين قد يظلون قادرين على إنتاج البروتين حتى في حال حدوث طفرة في الجين (نظرًا لوجود نسخة إضافية في كل خلية من جينوم الإنسان)، فإن البكتيريا ستكون عاجزة تمامًا عن إنتاج البروتين إذا تعرض جينها لطفرة مُعطِّلة . ^{[ 151 ]}

تحتوي الجينومات البكتيرية عادةً على ما بين بضع مئات إلى بضعة آلاف من الجينات. وتكون الجينات في الجينومات البكتيرية عادةً عبارة عن امتداد متصل واحد من الحمض النووي. وعلى الرغم من وجود أنواع مختلفة من الإنترونات في البكتيريا، إلا أنها أقل شيوعًا بكثير مما هي عليه في حقيقيات النوى. ^{[ 152 ]}

ترث البكتيريا، باعتبارها كائنات لا جنسية، نسخةً متطابقةً من جينوم الكائن الأم، وهي كائنات مستنسخة . مع ذلك، يمكن لجميع البكتيريا أن تتطور عن طريق الانتقاء الطبيعي للتغيرات التي تطرأ على مادتها الوراثية ( الحمض النووي) نتيجةً لإعادة التركيب الجيني أو الطفرات . تنشأ الطفرات من أخطاء تحدث أثناء تضاعف الحمض النووي أو من التعرض لمواد مطفرة . تختلف معدلات الطفرات اختلافًا كبيرًا بين أنواع البكتيريا المختلفة، وحتى بين السلالات المختلفة من النوع الواحد. ^{[ 153 ]} تنشأ التغيرات الجينية في جينومات البكتيريا إما من طفرات عشوائية أثناء التضاعف أو من "طفرات موجهة بالإجهاد"، حيث تزداد معدلات الطفرات في الجينات المشاركة في عملية معينة تحد من النمو. ^{[ 154 ]}

تنقل بعض البكتيريا المادة الوراثية بين الخلايا. ويحدث هذا بثلاث طرق رئيسية. أولًا، تستطيع البكتيريا امتصاص الحمض النووي الخارجي من بيئتها في عملية تُسمى التحول . ^{[ 155 ]} تستطيع العديد من البكتيريا امتصاص الحمض النووي من البيئة بشكل طبيعي ، بينما تحتاج أنواع أخرى إلى تعديل كيميائي لحثها على امتصاصه. ^{[ 156 ]} يرتبط تطور هذه القدرة في الطبيعة عادةً بظروف بيئية قاسية، ويبدو أنه تكيف لتسهيل إصلاح تلف الحمض النووي في الخلايا المستقبلة. ^{[ 157 ]} ثانيًا، يمكن للعاثيات أن تندمج في كروموسوم البكتيريا، مُدخلةً حمضًا نوويًا غريبًا في عملية تُعرف باسم النقل الجيني . توجد أنواع عديدة من العاثيات؛ بعضها يُصيب البكتيريا المضيفة ويُحللها ، بينما يندمج البعض الآخر في كروموسوم البكتيريا. ^{[ 158 ]} تقاوم البكتيريا عدوى العاثيات من خلال أنظمة تعديل التقييد التي تُحلل الحمض النووي الغريب ^{[ 159 ]} ونظام يستخدم تسلسلات CRISPR للاحتفاظ بأجزاء من جينومات العاثيات التي سبق أن تلامست معها البكتيريا، مما يسمح لها بمنع تكاثر الفيروس من خلال شكل من أشكال التداخل الرناوي . ^{[ 160 ] [ 161 ]} ثالثًا، يمكن للبكتيريا نقل المادة الوراثية من خلال الاتصال الخلوي المباشر عبر الاقتران . ^{[ 162 ]}

في الظروف العادية، تتضمن عمليات النقل الجيني والاقتران والتحول نقل الحمض النووي بين بكتيريا من النوع نفسه، ولكن قد يحدث النقل أحيانًا بين أفراد من أنواع بكتيرية مختلفة، وقد تترتب على ذلك عواقب وخيمة، مثل نقل مقاومة المضادات الحيوية. ^{[ 163 ] [ 164 ]} في مثل هذه الحالات، يُطلق على اكتساب الجينات من بكتيريا أخرى أو من البيئة اسم النقل الجيني الأفقي ، وقد يكون شائعًا في الظروف الطبيعية. ^{[ 165 ]}

يسعى التصنيف إلى وصف تنوع أنواع البكتيريا من خلال تسمية الكائنات الحية وتجميعها بناءً على أوجه التشابه. يمكن تصنيف البكتيريا بناءً على بنية الخلية، أو استقلابها ، أو على الاختلافات في مكونات الخلية، مثل الحمض النووي ، والأحماض الدهنية ، والأصباغ، والمستضدات ، والكينونات . ^{[ 134 ]} في حين سمحت هذه المخططات بتحديد وتصنيف سلالات البكتيريا ، لم يكن من الواضح ما إذا كانت هذه الاختلافات تمثل تباينًا بين أنواع متميزة أو بين سلالات من النوع نفسه. ويعود هذا الغموض إلى افتقار معظم البكتيريا إلى بنى مميزة، بالإضافة إلى انتقال الجينات الأفقي بين الأنواع غير ذات الصلة. ^{[ 186 ]} وبسبب انتقال الجينات الأفقي، قد تمتلك بعض البكتيريا وثيقة الصلة أشكالًا وعمليات استقلاب مختلفة تمامًا. وللتغلب على هذا الغموض، يركز التصنيف البكتيري الحديث على التصنيف الجزيئي ، باستخدام تقنيات وراثية مثل تحديد نسبة الجوانين إلى السيتوزين ، وتهجين الجينوم، بالإضافة إلى تسلسل الجينات التي لم تخضع لانتقال جيني أفقي واسع النطاق، مثل جين الحمض النووي الريبوزي (rRNA) . ^{[ 187 ]} يُحدد تصنيف البكتيريا من خلال النشر في المجلة الدولية لعلم البكتيريا المنهجي، ودليل بيرجي لعلم البكتيريا المنهجي. ^{[ 188 ]} تحتفظ اللجنة الدولية لعلم البكتيريا المنهجي (ICSB) بقواعد دولية لتسمية البكتيريا والفئات التصنيفية وترتيبها في المدونة الدولية لتسمية البكتيريا . ^{[ 189 ]}

تاريخيًا، اعتُبرت البكتيريا جزءًا من مملكة النبات ، وسُميت "الفطريات الانشطارية" (Schizomycetes). ^{[ 190 ]} ولهذا السبب، يُطلق على مجموعة البكتيريا والكائنات الدقيقة الأخرى الموجودة في العائل اسم "الفلورا". ^{[ 191 ]} كان مصطلح "البكتيريا" يُطلق تقليديًا على جميع بدائيات النوى المجهرية وحيدة الخلية. ومع ذلك، أظهر التصنيف الجزيئي أن حياة بدائيات النوى تتكون من نطاقين منفصلين ، كانا يُطلق عليهما في الأصل البكتيريا الحقيقية والبكتيريا القديمة، ولكنهما يُطلق عليهما الآن البكتيريا والعتائق، وقد تطورا بشكل مستقل من سلف مشترك قديم. ^{[ 10 ]} ترتبط العتائق وحقيقيات النوى ببعضها البعض ارتباطًا أوثق من ارتباط أي منهما بالبكتيريا. يُشكل هذان النطاقان، إلى جانب حقيقيات النوى، أساس نظام النطاقات الثلاثة ، وهو نظام التصنيف الأكثر استخدامًا حاليًا في علم الأحياء الدقيقة. ^{[ 192 ]} مع ذلك، ونظرًا لحداثة علم التصنيف الجزيئي والزيادة السريعة في عدد تسلسلات الجينوم المتاحة، لا يزال تصنيف البكتيريا مجالًا متطورًا ومتناميًا. ^{[ 193 ] [ 194 ]} فعلى سبيل المثال، جادل كافاليير-سميث بأن العتائق وحقيقيات النوى تطورت من البكتيريا موجبة الجرام. ^{[ 195 ]}

يُعدّ تحديد البكتيريا في المختبر ذا أهمية بالغة في الطب ، حيث يُحدّد نوع البكتيريا المُسبّبة للعدوى العلاجَ الأمثل. ونتيجةً لذلك، شكّلت الحاجة إلى تحديد مُسبّبات الأمراض البشرية دافعًا رئيسيًا لتطوير تقنيات تحديد البكتيريا. ^{[ 196 ]} وبمجرد عزل الكائن المُمرض، يُمكن توصيفه بشكلٍ أدقّ من خلال شكله، وأنماط نموه (مثل النمو الهوائي أو اللاهوائي )، وأنماط تحلّل الدم ، وطريقة تلوينه. ^{[ 197 ]}

على الرغم من بساطتها الظاهرية، تستطيع البكتيريا تكوين علاقات معقدة مع الكائنات الحية الأخرى. ويمكن تقسيم هذه العلاقات التكافلية إلى التطفل ، والتبادل المنفعي ، والتعايش . ^{[ 215 ]}

المتعاونون

تُشكّل بعض أنواع البكتيريا ارتباطات مكانية وثيقة ضرورية لبقائها. أحد هذه الارتباطات التكافلية، يُسمى نقل الهيدروجين بين الأنواع، يحدث بين مجموعات من البكتيريا اللاهوائية التي تستهلك الأحماض العضوية ، مثل حمض الزبدة أو حمض البروبيونيك ، وتُنتج الهيدروجين ، وبين العتائق المُنتجة للميثان التي تستهلك الهيدروجين. ^{[ 227 ]} بدون العتائق، لن تتمكن البكتيريا في هذا الارتباط من استهلاك الأحماض العضوية باستمرار، لأن هذا التفاعل يُنتج الهيدروجين الذي سيتراكم في محيطها. فقط الارتباط الوثيق مع العتائق المستهلكة للهيدروجين يُبقي تركيز الهيدروجين منخفضًا بما يكفي للسماح للبكتيريا بالنمو. ^{[ 228 ]}

في التربة، تقوم الكائنات الدقيقة التي تعيش في منطقة الجذور (وهي منطقة تشمل سطح الجذر والتربة الملتصقة به بعد هزّها برفق) بتثبيت النيتروجين ، محولةً غاز النيتروجين إلى مركبات نيتروجينية. ^{[ 229 ]} يوفر هذا شكلاً سهل الامتصاص من النيتروجين للعديد من النباتات التي لا تستطيع تثبيت النيتروجين بنفسها. توجد أنواع أخرى كثيرة من البكتيريا كمتعايشات في الإنسان والكائنات الحية الأخرى. على سبيل المثال، يمكن أن يساهم وجود أكثر من 1000 نوع من البكتيريا في البكتيريا المعوية الطبيعية للإنسان في تعزيز مناعة الأمعاء ، وتخليق الفيتامينات ، مثل حمض الفوليك وفيتامين ك والبيوتين ، وتحويل السكريات إلى حمض اللاكتيك (انظر بكتيريا العصيات اللبنية )، بالإضافة إلى تخمير الكربوهيدرات المعقدة غير القابلة للهضم . ^{[ 230 ] [ 231 ] [ 232 ]} كما يثبط وجود هذه البكتيريا المعوية نمو البكتيريا الممرضة المحتملة (عادةً من خلال الإقصاء التنافسي )، ولذلك تُباع هذه البكتيريا المفيدة كمكملات غذائية بروبيوتيكية . ^{[ 233 ]}

تعتمد جميع أشكال الحياة الحيوانية تقريبًا على البكتيريا للبقاء، إذ أن البكتيريا وبعض أنواع العتائق هي الكائنات الوحيدة التي تمتلك الجينات والإنزيمات اللازمة لتصنيع فيتامين ب ₁₂ ، المعروف أيضًا باسم الكوبالامين ، وتوفيره عبر السلسلة الغذائية. فيتامين ب _{12 هو} فيتامين قابل للذوبان في الماء، ويشارك في استقلاب جميع خلايا جسم الإنسان. وهو عامل مساعد في تخليق الحمض النووي (DNA) وفي استقلاب الأحماض الدهنية والأحماض الأمينية . وله أهمية خاصة في الأداء الطبيعي للجهاز العصبي من خلال دوره في تخليق الميالين . ^{[ 234 ]}

مسببات الأمراض

يتعرض الجسم باستمرار لأنواع عديدة من البكتيريا، بما في ذلك البكتيريا المتعايشة المفيدة التي تنمو على الجلد والأغشية المخاطية ، والبكتيريا الرمية التي تنمو بشكل رئيسي في التربة والمواد المتحللة . يحتوي الدم وسوائل الأنسجة على مغذيات كافية لدعم نمو العديد من البكتيريا. يمتلك الجسم آليات دفاعية تمكنه من مقاومة غزو الميكروبات لأنسجته، وتمنحه مناعة طبيعية أو مقاومة فطرية ضد العديد من الكائنات الدقيقة . ^{[ 235 ]} على عكس بعض الفيروسات ، تتطور البكتيريا ببطء نسبيًا، لذا فإن العديد من الأمراض البكتيرية تحدث أيضًا في حيوانات أخرى. ^{[ 236 ]}

إذا شكلت البكتيريا علاقة تطفلية مع كائنات حية أخرى، تُصنف على أنها مسببات للأمراض. ^{[ 237 ]} تُعد البكتيريا الممرضة سببًا رئيسيًا للوفاة والمرض لدى البشر، وتسبب عدوى مثل الكزاز (الذي تسببه بكتيريا المطثية الكزازية )، وحمى التيفوئيد ، والخناق ، والزهري، والكوليرا ، والأمراض المنقولة بالغذاء ، والجذام (الذي تسببه بكتيريا المتفطرة الجذامية )، والسل (الذي تسببه بكتيريا المتفطرة السلية ). ^{[ 238 ]} قد لا يُكتشف السبب الممرض لمرض طبي معروف إلا بعد سنوات عديدة، كما هو الحال مع جرثومة الملوية البوابية وقرحة المعدة . ^{[ 239 ]} تُعد الأمراض البكتيرية مهمة أيضًا في الزراعة ، حيث تسبب البكتيريا تبقع الأوراق ، واللفحة النارية ، والذبول في النباتات، بالإضافة إلى داء جون ، والتهاب الضرع ، والسالمونيلا ، والجمرة الخبيثة في حيوانات المزرعة. ^{[ 240 ]}

لكل نوع من مسببات الأمراض طيف مميز من التفاعلات مع مضيفيه من البشر . بعض الكائنات الحية، مثل المكورات العنقودية والمكورات العقدية ، يمكن أن تسبب التهابات جلدية، والتهابًا رئويًا ، والتهابًا سحائيًا ، وتسمم الدم ، وهو استجابة التهابية جهازية تُسبب صدمة ، وتوسعًا شديدًا في الأوعية الدموية، وقد تؤدي إلى الوفاة. ^{[ 241 ]} ومع ذلك، تُعد هذه الكائنات أيضًا جزءًا من الفلورا الطبيعية للإنسان، وعادةً ما توجد على الجلد أو في الأنف دون أن تُسبب أي مرض على الإطلاق. في المقابل، تُسبب كائنات حية أخرى أمراضًا للإنسان حتمًا، مثل الريكتسيا ، وهي طفيليات داخلية إجبارية قادرة على النمو والتكاثر فقط داخل خلايا الكائنات الحية الأخرى. يُسبب أحد أنواع الريكتسيا التيفوس ، بينما يُسبب نوع آخر حمى جبال روكي المبقعة . أما الكلاميديا ، وهي شعبة أخرى من الطفيليات الداخلية الإجبارية، فتحتوي على أنواع يمكن أن تُسبب التهابًا رئويًا أو التهابًا في المسالك البولية ، وقد تكون متورطة في أمراض القلب التاجية . ^{[ 242 ]} بعض الأنواع، مثل الزائفة الزنجارية ، والبوركولديريا سينوسيباسيا ، والمتفطرة الطيرية ، هي مسببات أمراض انتهازية ، وتسبب المرض بشكل رئيسي لدى الأشخاص الذين يعانون من نقص المناعة أو التليف الكيسي . ^{[ 243 ] [ 244 ] [ 245 ]} تنتج بعض البكتيريا سمومًا تسبب الأمراض. ^{[ 246 ]} هذه السموم هي سموم داخلية ، تنتج عن تحلل الخلايا البكتيرية، وسموم خارجية ، تنتجها البكتيريا وتطلقها في البيئة. ^{[ 247 ]} على سبيل المثال، تنتج بكتيريا المطثية الوشيقية سمًا خارجيًا قويًا يسبب شلل الجهاز التنفسي، وتنتج السالمونيلا سمًا داخليًا يسبب التهاب المعدة والأمعاء. ^{[ 247 ]} يمكن تحويل بعض السموم الخارجية إلى توكسويدات ، والتي تُستخدم كلقاحات للوقاية من المرض. ^{[ 248 ]}

يمكن علاج العدوى البكتيرية بالمضادات الحيوية ، التي تُصنف إلى قاتلة للبكتيريا إذا كانت تقضي عليها، ومثبطة لنموها إذا كانت تمنع نموها فقط. توجد أنواع عديدة من المضادات الحيوية، وكل فئة منها تثبط عمليةً تختلف في العامل الممرض عن تلك الموجودة في المضيف. ومن الأمثلة على السمية الانتقائية للمضادات الحيوية الكلورامفينيكول والبوروميسين ، اللذان يثبطان الريبوسوم البكتيري دون الريبوسوم حقيقي النواة المختلف بنيويًا. ^{[ 249 ]} تُستخدم المضادات الحيوية في علاج الأمراض البشرية وفي الزراعة المكثفة لتعزيز نمو الحيوانات، حيث قد تُساهم في التطور السريع لمقاومة المضادات الحيوية في التجمعات البكتيرية. ^{[ 250 ]} يمكن الوقاية من العدوى باتباع إجراءات التعقيم ، مثل تعقيم الجلد قبل وخزه بإبرة الحقنة، والعناية السليمة بالقسطرة البولية. كما تُعقم الأدوات الجراحية وأدوات طب الأسنان لمنع تلوثها بالبكتيريا. تُستخدم المطهرات مثل المبيضات لقتل البكتيريا أو مسببات الأمراض الأخرى على الأسطح لمنع التلوث وتقليل خطر العدوى بشكل أكبر. ^{[ 251 ]}

تُستخدم البكتيريا، وخاصة بكتيريا حمض اللاكتيك ، مثل أنواع اللاكتوباسيلس واللاكتوكوكس ، بالاشتراك مع الخمائر والأعفان ، منذ آلاف ^{السنين في تحضير الأطعمة} المخمرة ^، مثل الجبن والمخللات وصلصة الصويا والملفوف المخلل والخل والنبيذ والزبادي . [ ²⁵² ] ^{[ 253} ]

تُعدّ قدرة البكتيريا على تحليل مجموعة متنوعة من المركبات العضوية مذهلة، وقد استُخدمت في معالجة النفايات والمعالجة الحيوية . غالبًا ما تُستخدم البكتيريا القادرة على هضم الهيدروكربونات الموجودة في البترول لتنظيف بقع النفط . ^{[ 254 ]} أُضيف السماد إلى بعض شواطئ مضيق الأمير ويليام في محاولة لتعزيز نمو هذه البكتيريا الموجودة بشكل طبيعي بعد كارثة تسرب النفط من ناقلة إكسون فالديز عام 1989. وقد أثبتت هذه الجهود فعاليتها على الشواطئ التي لم تكن مغطاة بطبقة سميكة من النفط. كما تُستخدم البكتيريا في المعالجة الحيوية للنفايات الصناعية السامة . ^{[ 255 ]} وفي الصناعة الكيميائية ، تُعدّ البكتيريا بالغة الأهمية في إنتاج مواد كيميائية نقية ضوئيًا تُستخدم في صناعة الأدوية أو المبيدات الزراعية . ^{[ 256 ]}

يمكن أيضًا استخدام البكتيريا بدلاً من المبيدات في المكافحة البيولوجية للآفات . ويشمل ذلك عادةً بكتيريا Bacillus thuringiensis (المعروفة أيضًا باسم BT)، وهي بكتيريا موجبة الغرام تعيش في التربة. تُستخدم أنواع فرعية من هذه البكتيريا كمبيدات حشرية متخصصة في حرشفيات الأجنحة تحت أسماء تجارية مثل Dipel وThuricide. ^{[ 257 ]} نظرًا لتخصصها، تُعتبر هذه المبيدات صديقة للبيئة ، مع تأثير ضئيل أو معدوم على الإنسان ^{والحياة} البرية والملقحات ومعظم الحشرات النافعة الأخرى . ^{[ 258 ]} [ ^{259 ]}

نظرًا لقدرتها على النمو السريع وسهولة التلاعب بها نسبيًا، تُعدّ البكتيريا ركيزة أساسية في مجالات البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة والكيمياء الحيوية . فمن خلال إحداث طفرات في الحمض النووي البكتيري ودراسة الأنماط الظاهرية الناتجة، يستطيع العلماء تحديد وظائف الجينات والإنزيمات والمسارات الأيضية في البكتيريا، ثم تطبيق هذه المعرفة على كائنات حية أكثر تعقيدًا. ^{[ 260 ]} ويبلغ هذا الهدف المتمثل في فهم الكيمياء الحيوية للخلية أقصى درجات تعقيده في دمج كميات هائلة من بيانات حركية الإنزيمات وبيانات التعبير الجيني في نماذج رياضية للكائنات الحية بأكملها. وهذا ممكن في بعض أنواع البكتيريا المدروسة جيدًا، حيث يجري حاليًا إنتاج نماذج لأيض بكتيريا الإشريكية القولونية واختبارها. ^{[ 261 ] [ 262 ]} ويتيح هذا الفهم لأيض البكتيريا وعلم الوراثة استخدام التقنية الحيوية لهندسة البكتيريا حيويًا لإنتاج بروتينات علاجية، مثل الأنسولين وعوامل النمو والأجسام المضادة . ^{[ 263 ] [ 264 ]}

نظراً لأهميتها في البحث العلمي عموماً، تُعزل عينات من السلالات البكتيرية وتُحفظ في مراكز الموارد البيولوجية . وهذا يضمن توافر السلالة للعلماء في جميع أنحاء العالم. ^{[ 265 ]}

رُصدت البكتيريا لأول مرة على يد عالم المجهر الهولندي أنطوني فان ليفينهوك عام 1676، باستخدام مجهر أحادي العدسة من تصميمه. لم يُصنّف ليفينهوك البكتيريا كفئة مستقلة من الكائنات الدقيقة، بل أشار إلى جميع الكائنات الدقيقة التي رصدها، بما في ذلك البكتيريا والطلائعيات والحيوانات المجهرية، باسم "الحيوانات الدقيقة" . ونشر ملاحظاته في سلسلة من الرسائل إلى الجمعية الملكية في لندن . ^{[ 266 ]} كانت البكتيريا أبرز اكتشافات ليفينهوك المجهرية. كان حجمها عند الحد الأقصى لما تستطيع عدساته البسيطة تمييزه، وفي واحدة من أبرز الفجوات في تاريخ العلم، لم يرها أحدٌ بعد ذلك لأكثر من قرن. ^{[ 267 ]} شملت ملاحظاته أيضًا الأوليات، وأُعيد النظر في نتائجه في ضوء الاكتشافات الحديثة لنظرية الخلية . ^{[ 268 ]}

قدم كريستيان جوتفريد إهرنبرغ كلمة "بكتيريا" في عام 1828. ^{[ 19 ]} في الواقع، كانت بكتيريا إهرنبرغ جنسًا يحتوي على بكتيريا عصوية الشكل غير مكونة للأبواغ، ^{[ 269 ]} على عكس جنس العصوية ، وهو جنس من البكتيريا العصوية الشكل المكونة للأبواغ والذي حدده إهرنبرغ في عام 1835. ^{[ 270 ]}

أثبت لويس باستور عام 1859 أن نمو الكائنات الدقيقة هو ما يُسبب عملية التخمر، وأن هذا النمو لا يعود إلى التولد التلقائي ( فالخمائر والأعفان ، المرتبطة عادةً بالتخمر، ليست بكتيريا، بل فطريات ). وكان باستور، إلى جانب معاصره روبرت كوخ ، من أوائل الداعين إلى نظرية جرثومية الأمراض . ^{[ 271 ]} وقبلهما، أدرك إغناز سيميلويس وجوزيف ليستر أهمية تعقيم اليدين في العمل الطبي. وقد عزا سيميلويس، الذي وضع في أربعينيات القرن التاسع عشر قواعده لغسل اليدين في المستشفى، قبل ظهور نظرية الجراثيم، المرض إلى "تحلل المواد العضوية الحيوانية". رُفضت أفكاره، وأدانت الأوساط الطبية كتابه حول هذا الموضوع. ولكن بعد ليستر، بدأ الأطباء بتعقيم أيديهم في سبعينيات القرن التاسع عشر. ^{[ 272 ]}

عمل روبرت كوخ، الرائد في علم الأحياء الدقيقة الطبية، على الكوليرا والجمرة الخبيثة والسل . وفي بحثه عن السل، أثبت كوخ نظرية الجراثيم، التي نال عنها جائزة نوبل عام 1905. ^{[ 273 ]} وضع كوخ في مسلماته معايير لاختبار ما إذا كان كائن حي ما هو سبب المرض ، ولا تزال هذه المسلمات مستخدمة حتى اليوم. ^{[ 274 ]}

يُقال إن فرديناند كوهن هو أحد مؤسسي علم البكتيريا ، حيث درس البكتيريا منذ عام 1870. وكان كوهن أول من صنف البكتيريا بناءً على شكلها. ^{[ 275 ] [ 276 ]}

على الرغم من أنه كان معروفًا في القرن التاسع عشر أن البكتيريا هي سبب العديد من الأمراض، إلا أنه لم تكن هناك علاجات فعالة مضادة للبكتيريا متاحة. ^{[ 277 ]} في عام 1910، طور بول إرليخ أول مضاد حيوي، وذلك بتغيير الأصباغ التي كانت تصبغ بشكل انتقائي بكتيريا اللولبية الشاحبة (Treponema pallidum) - وهي البكتيريا الحلزونية المسببة لمرض الزهري - إلى مركبات تقتل العامل الممرض بشكل انتقائي. ^{[ 278 ]} وكان إرليخ، الحائز على جائزة نوبل عام 1908 لأبحاثه في علم المناعة ، رائدًا في استخدام الأصباغ للكشف عن البكتيريا وتحديدها، حيث شكل عمله أساسًا لصبغة غرام وصبغة زيل-نيلسن . ^{[ 279 ]}

شهد عام 1977 تقدماً كبيراً في دراسة البكتيريا عندما أدرك كارل ووز أن العتائق لها سلالة تطورية منفصلة عن البكتيريا. ^{[ 280 ]} اعتمد هذا التصنيف الوراثي الجديد على تسلسل الحمض النووي الريبوزي 16S ، وقسم بدائيات النوى إلى نطاقين تطوريين، كجزء من نظام النطاقات الثلاثة . ^{[ 10 ]}

• بكتيريوهوبانيبوليول
• البكتيريا المعدلة وراثيًا
• بدائيات النوى البحرية