แบคทีเรีย

แบคทีเรีย หรือ บัคเตรี (bacteria ) เป็นเซลล์ประเภทหนึ่ง ประกอบขึ้นจากโดเมนขนาดใหญ่ของจุลชีพที่เป็นโพรแคริโอต โดยมากมีความยาวไม่กี่ไมโครเมตร แบคทีเรียมีรูปร่างที่หลากหลาย ตั้งแต่ทรงกลมไปจนถึงแบบแท่งและแบบเกลียว แบคทีเรียเป็นหนึ่งในรูปแบบแรก ๆ ของชีวิตที่ปรากฏขึ้นบนโลก และพบได้ในสิ่งแวดล้อมเกือบทุกรูปแบบ แบคทีเรียอาศัยอยู่ในดิน, แหล่งน้ำ, น้ำพุร้อนที่มีความเป็นกรด, ขยะกัมมันตรังสี, และชีวมณฑลส่วนลึกของแผ่นเปลือกโลก นอกจากนี้ยังดำรงความสัมพันธ์แบบอยู่ร่วมกันและแบบปรสิตกับพืชและสัตว์ แบคทีเรียส่วนมากยังไม่ถูกอธิบายคุณลักษณะ และมีเพียงร้อยละ 27 จากไฟลัมแบคทีเรียทั้งหมดที่สามารถเติบโตในห้องปฏิบัติการณ์ สาขาวิชาที่ศึกษาแบคทีเรียรู้จักกันในชื่อ แบคทีเรียวิทยา (bacteriology) อันเป็นสาขาหนึ่งของจุลชีววิทยา
สัตว์เกือบทุกชนิดล้วนพึ่งพาแบคทีเรียเพื่อการดำรงชีวิต เนื่องจากมีเพียงแบคทีเรียและและอาร์เคียบางชนิดที่มีเอนไซม์จำเป็นสำหรับการสร้างวิตามินบี 12 (โคบาลามิน) และส่งผ่านวิตามินนี้ทางห่วงโซ่อาหาร วิตามินบี 12 เป็นวิตามินสามารถละลายในน้ำได้ที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการเมแทบอลิซึมของทุกเซลล์ในร่างกายมนุษย์, เป็นโคแฟกเตอร์ในกระบวนการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ และกระบวนการเมแทบอลิซึมของกรดไขมันกับกรดอะมิโน วิตามินบี 12 มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานตามปกติของระบบประสาทผ่านบทบาทในการสังเคราะห์ไมอีลิน ปกติมีแบคทีเรียประมาณ 40 ล้านเซลล์ในดินหนึ่งกรัม และประมาณหนึ่งล้านเซลล์ในน้ำจืดหนึ่งมิลลิลิตร ประมาณกันว่ามีแบคทีเรียประมาณ 5×1030 ตัวบนโลก ทำให้เกิดมวลชีวภาพที่เป็นรองเพียงแต่พืชเท่านั้น แบคทีเรียมีความจำเป็นสำหรับหลายขั้นในวัฏจักรของสารอาหาร ด้วยการนำสารอาหารกลับมาใช้ใหม่ ดังเช่นการตรึงไนโตรเจนจากชั้นบรรยากาศ วัฏจักรสารอาหารยังรวมถึงกระบวนการเน่าเปื่อย (decomposition) ของซากสิ่งมีชีวิต ซึ่งแบคทีเรียมีส่วนเกี่ยวข้องในขั้นตอนการเน่าสลาย (putrefaction) ของกระบวนการดังกล่าว กลุ่มสังคมทางชีววิทยาโดยรอบปล่องน้ำร้อนและปล่องน้ำเย็นใต้ทะเลมีแบคทีเรียอิกซ์ตรีโมไฟล์ (extremophile) เป็นผู้ให้สารอาหารที่จำเป็นสำหรับการดำรงชีวิตด้วยการเปลี่ยนรูปสารประกอบที่ละลายอยู่ในน้ำ (เช่นไฮโดรเจนซัลไฟด์และมีเทน) ให้เป็นพลังงาน
ในมนุษย์และสัตว์ส่วนมากมีแบคทีเรียอาศัยอยู่ในท่อทางเดินอาหารและผิวหนังเป็นจำนวนมาก แบคทีเรียส่วนใหญ่ที่อยู่ในร่างกายถูกทำให้ไร้พิษภัยโดยผลของระบบภูมิคุ้มกัน บางชนิดให้ประโยชน์ต่อร่างกาย โดยเฉพาะที่อยู่ในทางเดินอาหาร อย่างไรก็ตาม มีแบคทีเรียบางสปีชีส์เป็นเชื้อที่ก่อโรคติดเชื้อ อาทิ อหิวาตกโรค ซิฟิลิส แอนแทรกซ์ โรคเรื้อน กาฬโรคต่อมน้ำเหลือง โรคอันตรายถึงที่เกิดจากแบคทีเรียที่พบได้บ่อยคือ โรคติดเชื้อของระบบทางเดินหายใจ วัณโรคเพียงอย่างเดียวคร่าชีวิตประมาณ 2 ล้านคนในแต่ละปี ส่วนใหญ่มาจากแอฟริกาใต้สะฮารา ยาปฏิชีวนะถูกใช้เพื่อรักษาการติดเชื้อแบคทีเรีย และยังมีการใช้ในภาคเกษตรกรรมอีกด้วย ทำให้แบคทีเรียดื้อยาเป็นปัญหามากยิ่งขึ้น ในภาคอุตสาหกรรม แบคทีเรียมีความสำคัญต่อการบำบัดน้ำเสียและการย่อยสลายคราบน้ำมันรั่วไหล, การผลิตชีสและโยเกิร์ตด้วยการหมัก, การนำทอง พัลลาเดียม ทองแดง และโลหะอื่น ๆ กลับมาใช้ใหม่ในอุตสาหกรรมเหมืองแร่และเทคโนโลยีชีวภาพ, และการผลิตยาปฏิชีวนะกับสารเคมีอื่น ๆ
ปัจจุบันแบคทีเรียถูกจัดเป็นโพรแคริโอต จากแต่เดิมที่ถือว่าเป็นพืชที่อยู่ในชั้น Schizomycetes (เห็ดราที่แบ่งตัวแบบฟิชชัน) แบคทีเรียไม่มีนิวเคลียส น้อยนักที่จะพบออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม ซึ่งแตกต่างจากสัตว์และยูแคริโอตอื่น ๆ แม้เดิมคำว่า แบคทีเรีย จะหมายถึงโพรแคริโอตทุกชนิด การจำแนกชั้นทางวิทยาศาสตร์ก็ได้เปลี่ยนไปนับตั้งแต่การค้นพบในทศวรรษ 1990 ว่าโพรแคริโอตประกอบไปด้วยสองกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีชื่อเรียกโดเมนว่าแบคทีเรีย และอาร์เคีย ซึ่งแตกต่างกันมาก แต่วิวัฒน์มาจากบรรพบุรุษเดียวกัน
==ศัพทมูลวิทยา==
คำว่า bacteria เป็นรูปพหูพจน์ของ bacterium จากภาษาละตินสมัยใหม่ ซึ่งเป็นการแปลง βακτήριον (bakterion) ในภาษากรีกให้เป็นภาษาละติน ซึ่ง βακτήριον เป็นตัวบอกความเล็ก (diminutive) ของ βακτηρία (bakteria) อันแปลว่า "คทา, ไม้เท้า" เนื่องจากแบคทีเรียชนิดแรกที่ถูกค้นพบมีรูปร่างเป็นแท่ง
==ต้นกำเนิดและวิวัฒนาการในช่วงแรก==
บรรพบุรุษของแบคทีเรียสมัยใหม่คือจุลชีพเซลล์เดียวที่เป็นรูปแบบแรกของชีวิตบนโลก เมื่อประมาณ 4 พันล้านปีที่แล้ว เป็นเวลากว่า 3 พันล้านปีที่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่มีขนาดเล็กระดับที่มองด้วยตาเปล่าไม่เห็น และแบคทีเรียกับอาร์เคียเป็นรูปแบบเด่นของชีวิต แม้ว่าจะมีซากดึกดำบรรพ์ของแบคทีเรีย เช่น สโตรมาโทไลต์อยู่ก็ตาม ก็ยังขาดสัณฐานวิทยาที่เด่นชัดพอสำหรับการตรวจสอบประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของแบคทีเรีย หรือเพื่อการระบุเวลาถือกำเนิดของแบคที่เรียบางสปีชีส์ อย่างไรก็ตาม สามารถใช้การหาลำดับยีน (gene sequencing) เพื่อสร้างสายวิวัฒนาการชาติพันธุ์ของแบคทีเรียได้ ซึ่งทำให้ทราบว่าแบคทีเรียแตกออกมาจากเชื้อสายของอาร์เคีย/แบคทีเรียเป็นลำดับแรก บรรพบุรุษร่วมล่าสุดของแบคทีเรียและอาร์เคียอาจเป็นไฮเพอร์เทอร์โมไฟล์ที่มีชีวิตอยู่เมื่อประมาณ 2.5 พันล้าน–พันล้านปีที่แล้ว ชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดบนผืนดินอาจเป็นแบคทีเรียเมื่อ 3.22 พันล้านปีที่แล้ว
แบคทีเรียยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับการแตกสายวิวัฒนาการใหญ่ครั้งที่สอง ซึ่งแบ่งแยกอาร์เคียและยูแคริโอตออกจากกัน ในเหตุการณ์นี้ ยูแคริโอตเกิดขึ้นมาจากการที่แบคทีเรียโบราณเข้าไปมีความสัมพันธ์แบบเอนโดซิมไบโอติกกับบรรพบุรุษของเซลล์ยูแคริโอต ซึ่งมีความเป็นไปได้ที่บรรพบุรุษของยูแคริโอตจะมีความสัมพันธ์กับอาร์เคีย เหตุการณ์นี้ยังเกี่ยวข้องกับการกลืนกินอัลฟาโพรทีโอแบคทีเรียร่วมอาศัยของเซลล์ยูแคริโอตแรกเริ่ม (proto-eukaryotic cell) เพื่อพัฒนาเป็นไมโทคอนเดรียหรือไฮโดรเจโนโซม ซึ่งยังคงพบในยูแคริโอตทุกชนิด (บางครั้งอาจพบว่าลดรูปไปอย่างมาก เช่นที่พบในแบคทีเรียโบราณที่ขาดไมโทคอนเดรีย; amitocondrial protozoa) ในเวลาต่อมา ยูแคริโอตบางชนิดที่มีไมโทคอนเดรียอยู่แล้วได้กลืนกินสิ่งมีชีวิตคล้ายไซยาโนแบคทีเรียเข้าไป นำไปสู่กำเนิดของคลอโรพลาสต์ในสาหร่ายและพืช เหตุการณ์นี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อเอนโดซิมไบโอซิสปฐมภูมิ (primary endosymbiosis)
== สัณฐานวิทยา ==

แบคทีเรียแสดงให้เห็นถึงความหลากหลายอย่างยิ่งของรูปร่างและขนาด เรียกว่า พหุสัณฐาน (morphologies) เซลล์ของแบคทีเรียมีขนาดประมาณหนึ่งในสิบของเซลล์ยูแคริโอต และมีความยาวประมาณ 0.5–5.0 ไมโครเมตร อย่างไรก็ตาม บางสปีชีส์มีขนาดใหญ่จนสามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า เช่น Thiomargarita namibiensis ที่มีความยาวประมาณครึ่งมิลลิเมตร และ Epulopiscium fishelsoni ที่ยาวถึง 0.7 มิลลิเมตร หนึ่งในแบคทีเรียที่ขนาดเล็กที่สุดคือแบคทีเรียในสกุล Mycoplasma ซึ่งมีความยาวเพียง 0.3 ไมโครเมตร หรือประมาณไวรัสที่มีขนาดใหญ่ที่สุด บางชนิดอาจมีขนาดเล็กกว่านี้ได้ เรียกว่า ไมโครแบคทีเรียขนาดเล็กยิ่งยวด (ultramicrobacteria) แต่ว่ายังไม่ได้รับการศึกษามากนัก
สปีชีส์เกือบทั้งหมดของแบคทีเรียมีรูปทรงเป็นทั้งทรงกลม เรียกว่า ค็อกไซ (เอกพจน์: ค็อกคัส; จากภาษากรีก kókkos เมล็ดธัญพืช, เมล็ด), หรือรูปทรงท่อน เรียกว่า บาซิลไล (เอกพจน์: บาซิลลัส; จากภาษาละติน baculus ไม้ถือ) แบคทีเรียบางชนิดที่เรียกว่า ไวบริโอ รูปร่างคล้ายแท่งไม้ที่มีความโค้งเล็กน้อย หรือรูปร่างเป็นเครื่องหมายจุลภาค บางชนิดมีรูปร่างเป็นเกลียว เรียกว่า สไปริลา, หรือมีการขดตัวในระดับสูง เรียกว่า สไปโรคีตส์ มีแบคทีเรียที่มีรูปร่างวิกลจำหนึ่งที่ได้รับการอธิบาย เช่นแบคทีเรียรูปดาว การมีรูปทรงหลากหลายเช่นนี้ถูกกำหนดด้วยผนังเซลล์และไซโทสเกเลทอนของตัวแบคทีเรีย ซึ่งมีความสำคัญเนื่องจากการมีรูปร่างที่หลากหลายจะช่วยเสริมความสามารถของแบคทีเรียในการได้มาซึ่งสารอาหาร, การยึดติดกับพื้นผิว, การว่ายผ่านของเหลว และการหลบหนีผู้ล่า

แบคทีเรียหลายสปีชีส์ดำรงชีวิตในรูปแบบเซลล์โดดเดี่ยว บางสปีชีส์อาศัยอยู่รวมกันเป็นแบบแผนที่มีลักณระเฉพาะ เช่น Neisseria ที่อยู่เป็นดิพลอยด์ (คู่), Streptococcus อยู่รวมกันเป็นสายยาว, และ Staphylococcus เกาะกลุ่มกันเป็นกระจุกคล้ายพวงองุ่น แบคทีเรียยังสามารถรวมกันเพื่อสร้างโครงสร้างหลายเซลล์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นได้ ดังการต่อสายฟิลาเมนต์ของ Actinobacteria, การเกาะกลุ่มของ Myxobacteria, และเส้นใยไฮฟาที่ซับซ้อนของ Streptomyces โครงสร้างที่ประกอบขึ้นจากหลายเซลล์เช่นนี้สามารถพบได้ในบางสภาวะ ตัวอย่างเช่น เมื่อขาดกรดอะมิโน Myxobacteria จะตรวจหาเซลล์ที่อยู่โดยรอบด้วยกระบวนการที่เรียกว่า ควอรัมเซนซิง (quorum sensing) จากนั้นจะเคลื่อนย้ายเข้ามาหากันและรวมกลุ่มกันเป็นฟรุตติงบอดี (fruiting body) ที่มีความยาวได้ถึง 500 ไมโครเมตรและประกอบขึ้นจากแบคทีเรียประมาณ 100,000 ตัว ในฟรุตติงบอดี แบคทีเรียจะทำหน้าที่ต่าง ๆ แยกกัน ตัวอย่าง เซลล์ประมาณหนึ่งในสิบจะขึ้นไปสู่ยอดของฟรุตติงบอดีและมีการเปลี่ยนแปลงหน้าที่ของเซลล์ (differentiation) ไปสู่สถานะพักตัวที่เรียกว่า มิกโซสปอร์ (myxospore) ซึ่งมีความทนทานต่อการขาดน้ำและสิ่งแวดล้อมที่เป็นอันตรายอื่น ๆ สูงกว่าสถานะปกติ
แบคทีเรียมักจะเกาะตัวอยู่บนพื้นผิวและเกาะเป็นกลุ่มหนาแน่นที่เรียกว่า ฟิล์มชีวภาพ (biofilm) และกลุ่มที่ใหญ่กว่าเรียกว่า พรมจุลชีพ (microbial mat) ฟิล์มชีวภาพและพรมจุลชีพมีความหนาตั้งแต่ไม่กี่ไมโครเมตรไปจนถึงครึ่งเมตร และอาจมีแบคทีเรีย, โพรทิสต์ และอาร์เคียอาศัยอยู่หลายสปีชีส์ แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในฟิล์มชีวภาพแสดงการจัดเรียงเซลล์และองค์ประกอบนอกเซลล์ที่มีความซับซ้อน จนกลายเป็นโครงสร้างขั้นทุติยภูมิ ดังเช่นไมโครคอลอนี (microcolony) อันปรากฏโครงข่ายของช่องเปิด เพื่อให้การแพร่สารอาหารดียิ่งขึ้น ในสิ่งแวดล้อมตามธรรมชาติ ดังในดินหรือบนพื้นผิวของพืช แบคทีเรียส่วนใหญ่เกาะกลุ่มกันบนพืนผิวในรูปของฟิล์มชีวภาพ ฟิล์มชีวภาพ ยังมีความสำคัญทางแพทยศาสตร์ เนื่องจากโครงสร้างเช่นนี้มักปรากฏในช่วงที่เกิดการติดเชื้อแบคทีเรียเรื้อรัง (chronic bacterial infection) หรือการติดเชื้อในอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ปลูกถ่ายเข้าไป และแบคทีเรียที่ได้รับการปกป้องจากฟิล์มชีวภาพจะกำจัดได้ยากกว่าแบคทีเรียที่อยู่โดดเดี่ยว
==โครงสร้างระดับเซลล์==

===โครงสร้างภายในเซลล์===
เซลล์ของแบคทีเรียถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งประกอบด้วยฟอสโฟลิพิดเป็นหลัก เยื่อหุ้มเซลล์ห่อหุ้มสารต่าง ๆ ที่อยู่ภายในเซลล์และทำหน้าที่เป็นแนวกั้นสำหรับกักสารอาหาร โปรตีน และองค์ประกอบอื่นที่จำเป็นของไซโทพลาซึมเอาไว้ในเซลล์ ต่างจากเซลล์ยูแคริโอต ไซโทพลาซึมของแบคทีเรียมักขาดโครงสร้างขนาดใหญ่ที่มีเยื่อหุ้ม เช่น นิวเคลียส ไมโทคอนเดรีย คลอโรพลาสต์ และออร์แกเนลล์อื่นที่ปรากฏในเซลล์ยูแคริโอต อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียบางชนิดมีออร์แกเนลล์ที่มีโปรตีนหุ้ม (protein-bound organelle) อยู่ในไซโทพลาซึม  เช่นคาร์บอกซิโซม (carboxysome) ซึ่งทำให้เกิดการจัดส่วนการทำงาน (compartmentalisation) สำหรับกระบวนการเมแทบอลิซึมของแบคทีเรีย นอกจากนี้แบคทีเรียยังมีไซโทสเกเลทอนที่มีองค์ประกอบหลายชนิด เพื่อควบคุมการจัดตำแหน่ง (localisation) ของโปรตีนและกรดนิวคลิอิกภายในเซลล์ และเพื่อจัดการกระบวนการแบ่งเซลล์
ปฏิกิริยาชีวเคมีที่สำคัญ เช่นการสร้างพลังงาน เกิดขึ้นจากความลดหลั่นในความเข้มข้นระหว่างสองฝั่งของเยื่อหุ้ม ทำใหเกิดความต่างศักย์ในที่คล้ายคลึงกับแบตเตอรี การขาดเยื่อหุ้มภายใน ซึ่งเป็นปกติของแบคทีเรีย หมายความว่าปฏิกิริยาดังเช่นการขนส่งอิเล็กตรอน เกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มเซลล์ ระหว่างไซโทพลาซึมกับภายนอกเซลล์หรือเพอริพลาซึม (periplasm) อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้หลายชนิดมีเยื่อหุ้มเซลล์ที่พับทบไปมาหลายครั้ง และกินพื้นที่ส่วนใหญ่ของเซลล์ด้วยเยื่อสำหรับรวบรวมแสง (light-gathering membrane) ซึ่งโครงสร้างรวบรวมแสงนี้อาจก่อตัวเป็นโครงสร้างหุ้มด้วยลิพิดที่เรียกว่า คลอโรโซม (chlorosome) ในแบคทีเรียกำมะถันสีเขียว

แบคทีเรียไม่มีนิวเคลียสที่มีเยื่อหุ้ม และสารพันธุกรรมมักเป็นโครโมโซมแบบวงกลมของดีเอ็นเอเพียงหนึ่งวงอยู่ภายในไซโทพลาซึมที่มีรูปร่างไม่แน่นอน เรียกว่า นิวคลีออยด์ (nucleoid) นิวคลีออยด์บรรจุโครโมโซมที่มีโปรตีนมาเกาะ และอาร์เอ็นเอ ไว้ภายใน เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่น แบคทีเรียมีไรโบโซมสำหรับการผลิตโปรตีน แต่โครงสร้างของไรโบโซมในแบคทีเรียแตกต่างจากของยูแคริโอตและอาร์เคีย
แบคทีเรียบางชนิดสร้างแกรนูลลเพื่อกักเก็บสารอาหารไว้ภายในเซลล์ เช่น ไกลโคเจน, โพลิฟอสเฟต, ซัลเฟอร์, หรือโพลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอต บางชนิด เช่นไซยาโนแบคทีเรียที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ สามารถสร้างแวคิวโอลแก๊สสำหรับควบคุมการลอยตัว ทำให้แบคทีเรียสามารถเคลื่อนที่ขึ้นหรือลงไปที่ระดับความลึกต่าง ๆ ของแหล่งน้ำ ซึ่งมีความเข้มแสงและความเข้มข้นของสารอาหารแตกต่างกันไป
===โครงสร้างภายนอกเซลล์===
ถัดจากเยื่อหุ้มเซลล์ออกมาคือผนังเซลล์ อันประกอบขึ้นจากเปปทิโดไกลแคน (เรียกอีกอย่างว่ามูรีน; peptidoglycan, murein) ซึ่งประกอบด้วยสายพอลิแซ็กคาไรด์ที่เชื่อมกันด้วยเพปไทด์ที่มีกรดอะมิโนแบบเด็กซ์โทร ผนังเซลล์ของแบคทีเรียต่างจากของพืชและเห็ดรา ซึ่งสร้างขึ้นจากเซลลูโลสและไคทินตามลำดับ นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างจากผนังเซลล์ของอาร์เคีย ซึ่งไม่มีเพปทิโดไกลแคน ผนังเซลล์มีความสำคัญต่อการอยู่รอดของแบคทีเรียหลายชนิด ยาปฏิชีวนะเพนิซิลิน (สร้างโดยเห็ดราทีเรียกว่า Penicillium) สามารถฆ่าแบคทีเรียด้วยการยับยั้งขั้นตอนหนึ่งของการสังเคราะห์เพปทิโดไกลแคน
แบคทีเรียมีผนังเซลล์สองประเภทคร่าว ๆ ซึ่งจำแนกแบคทีเรียออกเป็นแบคทีเรียแกรมบวก (Gram-positive bacteria) และแบคทีเรียแกรมลบ (Gram-negative bacteria) โดยต้นกำเนิดของชื่อมาจากปฏิกิริยาของเซลล์ที่มีต่อการย้อมสีแกรม (Gram stain) อันเป็นการทดสอบเพื่อจำแนกสปีชีส์ของแบคทีเรียที่ปฏิบัติกันมาอย่างยาวนาน
แบคทีเรียแกรมบวกมีมีผนังเซลล์ที่หนา อันประกอบเพปทิโดไกลแคนและกรดเทโคอิกหลายชั้น ในทางตรงกันข้าม แบคทีเรียแกรมลบมีผนังเซลล์ที่ค่อนข้างบาง ประกอบด้วยชั้นเพปทิโดไกลแคนไม่กี่ชั้นล้อมรอบด้วยเยื่อลิพิดชั้นที่สองที่มีลิโพพอลิแซกคาไรด์และลิโพโปรตีน แบคทีเรียส่วนมากมีผนังเซลล์แบบแกรมลบ และมีเพียงแบคทีเรียในไฟลัม Firmicutes และ Actinobacteria (ซึ่งก่อนหน้านี้รู้จักกันในชื่อแบคทีเรียแกรมบวกที่มี C+G ต่ำ และ C+G สูง ตามลำดับ) ที่การจัดเรียงผนังเซลล์ผิดไปจากแบคทีเรียแกรมบวกชนิดอื่น การที่แบคทีเรียมีโครงสร้างผนังเซลล์ที่หลากหลายทำให้แต่ละชนิดมีความไวต่อต่อยาปฏิชีวนะแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น แวนโคมัยซินสามารถฆ่าได้เพียงแบคทีเรียแกรมบวก และไม่มีประสิทธิภาพต่อเชื้อแบคทีเรียแกรมลบเช่น Haemophilus influenzae หรือ Pseudomonas aeruginosa แบคทีเรียบางชนิดมีผนังเซลล์ที่ไม่สามารถจัดจำแนกได้ว่าเป็นแบบแกรมบวกหรือแบบแกรมลบ กลุ่มนี้มีแบคทีเรียที่มีความสำคัญทางคลินิกรวมอยู่ด้วย เช่น Mycobacteria ที่มีผนังเพปทิโดไกลแคนที่หนา แต่ก็มีเยื่อลิพิดที่สองมาหุ้มอีกชั้นหนึ่ง
แบคทีเรียหลายชนิดมีชั้นเอส (S-layer, surface layer) เป็นโมเลกุลเป็นโปรตีนที่เรียงตัวกันอย่างแน่นหนามาปกคลุมด้านนอกเซลล์ ชั้นนี้ช่วยป้องกันพื้นผิวของเวลล์จากปัจจัยภายนอกเชิงกายภาพและเคมี และยังสามารถทำหน้าที่เป็นฉนวนป้องกันการแพร่ของมหโมเลกุล ชั้นเอสนี้มีหน้าที่ที่หลากหลาย เป็นต้นว่าทำหน้าที่เป็นปัจจัยก่อ่โรคใน Campylobacter และบรรจุเอนไซม์พื้นผิวใน Bacillus stearothermophilus แต่ส่วนใหญ่ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ

แฟลเจลลาเป็นโครงสร้างโปรตีนแข็งเกร็ง มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 นาโนเมตร และยาวได้ถึง 20 ไมโครเมตร ใช้สำหรับการเคลื่อนที่ แฟลเจลลาถูกขับเคลื่อนโดยพลังงานที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากการแลกเปลี่ยนไอออนไปตามระดับศักย์ไฟฟ้าเคมีระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์
ฟิมเบรีย (fimbriae) หรือ "พิไลยึดเกาะ (attachment pili)" เป็นเส้นใยละเอียดของโปรตีน มักมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2–10 นาโนเมตร และมีความยาวได้หลายนาโนเมตร ฟิมเบรียมีกระจายอยู่ทั่วพื้นผิวของเซลล์ และมีลักษณะคล้ายเส้นขนละเอียดเมื่อนำไปส่องดูใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เชื่อกันว่าฟิมเบรียมีส่วนเกี่ยวข้องต่อการยึดเกาะกับพื้นผิวแข็งหรือกับเซลล์อื่น และมีส่วนสำคัญต่อความรุนแรงของแบคทีเรียก่อโรคบางชนิด พิไล (pili; พหูพจน์ pilus) เป็นรยางค์ในระดับเซลล์ มีขนาดใหญ่กว่าฟิมเบรียเล็กน้อย สามารถใช้เพื่อขนส่งสารพันธุกรรมระหว่างเซลล์แบคทีเรียระหว่างกระบวนที่เรียกว่าคอนจูเกชัน (conjugation) โดยมีชื่อเรียกว่า คอนจูเกชันพิไล หรือเซ็กส์พิไล (ดูที่หัวข้อพันธุศาสตร์แบคทีเรียด้านล่าง) นอกจากนี้ยังสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนไหว ซึ่งพิไลชนิดนี้จะเรียกว่า พิไลชนิด 4 (type IV pili)
แบคทีเรียหลายชนิดสร้างไกลโคแคลิกซ์ขึ้นมาล้อมรอบเซลล์ ซึ่งมีความซับซ้อนของโครงสร้างแตกต่างกันไป  มีตั้งแต่ชั้นเมือกของอิกซ์ตราเซลลูลาร์พอลิเมอริกซับสแตนซ์ (extracellular polymeric substance) ที่ไร้ระเบียบ ไปจนถึงแคปซูลที่มีโครงสร้างจัดตัวเป็นระเบียบ โครงสร้างเหล่านี้ช่วยปกป้องเซลล์จากการถูกเซลล์ยูแคริโอต เช่น แมโครฟาจ (ส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกัน) กลืนกิน นอกจากนี้ยังสามารถทำหน้าที่เป็นแอนติเจน (antigen), เกี่ยวข้องกับการรู้จำของเซลล์, ช่วยในการยึดเกาะกับพื้นผิว ไปจนถึงการสร้างฟิล์มชีวภาพ
การประกอบหน่วยต่าง ๆ โครงสร้างภายนอกเซลล์ขึ้นอยู่กับระบบการหลั่งสารของแบคทีเรียที่มีอยู่หลายระบบ ระบบเหล่านี้ขนส่งโปรตีนจากไซโทพลาซึมออกไปยังเพอริพลาซึม หรือออกไปยังสิ่งแวดล้อมรอบเซลล์ ระบบการหลั่งหลายประเภทเป็นที่รู้จักและมักมีความสำคัญต่อศักยภาพก่อโรคของเชื้อ จึงมีการศึกษากันอย่างเข้มข้น
===เอนโดสปอร์===

แบคทีเรียแกรมบวกบางสกุลเช่น Bacillus, Clostridium, Sporohalobacter, Anaerobacter, และ Heliobacterium สามารถสร้างโครงสร้างสำหรับพักตัวที่มีความทนทานสูง เรียกว่า เอนโดสปอร์ (endospore) โดยพัฒนาขึ้นอยู่ภายในไซโทพลาซึมของเซลล์ ปกติหนึ่งสปอร์ต่อหนึ่งเซลล์ แต่ละเอนโดสปอร์มีแกนกลางเป็นดีเอ็นเอและไรโบโซม ล้อมรอบด้วยชั้นคอร์เทกซ์ (cortex layer) ซึ่งมีเปลือกอันประกอบขึ้นจากเพปทิโดไกลแคนและโปรตีนหลายชนิดมาหุ้มอีกชั้นหนึ่ง
เอนโดสปอร์ไม่แสดงกระบวนการเมแทบอลิซึมที่สามารถตรวจพบได้ และสามารถเอาชีวิตรอดจากสิ่งกดดันทางเคมีและฟิสิกส์ในระดับสุดขั้วได้ เช่นรังสียูวีความเข้มข้นสูง, การแผ่รังสีแกมมา, สารซักฟอก, สารฆ่าเชื้อ, ความร้อน, การแช่แข็ง, ความดัน, และการทำแห้งสนิท ในสภาพจำศีลเช่นนี้ แบคทีเรียสามารถมีชีวิตได้ถึงหลายล้านปี เอนโดสปอร์ยังทำให้แบคทีเรียมีชีวิตรอดจากสภาวะสุญญากาศและรังสีในอวกาศ เป็นไปได้ว่าแบคทีเรียกระจายไปทั่วเอกภพด้วยฝุ่นอวกาศ, สะเก็ดดาว, ดาวเคราะห์น้อย, ดาวหาง, วัตถุคล้ายดาวเคราะห์ (planetoid), หรือผ่านกระบวนการแพนสเปอร์เมียแบบมีการกำกับ (directed panspermia) แบคทีเรียที่สร้างเอนโดสปอร์สามารถทำให้เกิดโรคได้ ตัวอย่างเช่น แอนแทรกซ์ซึ่งเกิดจากการหายใจเอาเอนโดสปอร์ของ Bacillus anthracis เข้าสู่ร่างกาย, และบาดทะยักที่เกิดจากบาดแผลถูกแทงปนเปื้อนเอนโดสปอร์ของ Clostridium tetani
==เมแทบอลิซึม==
แบคทีเรียมีประเภทของวิถีเมแทบอลิซึมที่มีความหลากหลายอย่างยิ่ง มีการใช้การกระจายลักษณะ (trait) ทางเมแทบอลิซึมที่พบในแบคทีเรียกลุ่มต่าง ๆ มากำหนดอนุกรมวิธานให้กับแบคทีเรียมาอย่างยาวนาน แต่ลักษณะเหล่านี้อาจไม่ตรงกับผลที่ได้จากการจัดจำแนกทางพันธุศาสตร์สมัยใหม่ เมแทบอลิซึมของแบคทีเรียจำแนกตามกลุ่มโภชนาการ ซึ่งตั้งอยู่บนหลักเกณฑ์สำคัญสามประการ ได้แก่ แหล่งของพลังงาน, ตัวให้อิเล็กตรอน, และแหล่งของคาร์บอนที่ใช้ในการเจริญเติบโต
แบคทีเรียสามารถรับพลังงานได้จากแสงอาทิตย์ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง (โฟโตทรอฟี; phototrophy) หรือจากการสลายสารประกอบด้วยกระบวนการออกซิเดชัน (เคโมทรอฟี; chemotrophy) แบคทีเรียประเภทหลังใช้สารประกอบเป็นแหล่งพลังงานด้วยการถ่ายทอดอิเล็กตรอนจากตัวให้อิเล็กตรอนไปยังตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายในปฏิกิริยารีดอกซ์  โดยปฏิกิริยานี้จะปลดปล่อยพลังงานที่ใช้สำหรับขับเคลื่อนกระบวนการเมแทบอลิซึม แบคทีเรียเคโมทรอพยังแบ่งออกตามประเภทของสารประกอบที่ใช้ถ่ายทอดอิเล็กตรอน ซึ่งแบคทีเรียที่ใช้สารประกอบอนินทรีย์ เช่น ไฮโดรเจน, คาร์บอนมอนอกไซด์, หรือแอมโมเนียเป็นแหล่งของอิเล็กตรอน จะถูกเรียกว่า ลิโททรอพ (lithotroph) และที่ใช้สารประกอบอินทรีย์จะถูกเรียกว่า ออร์แกโนทรอพ (organotroph) นอกจากนี้ยังสามารถใช้สารประกอบที่นำมารับอิเล็กตรอนมาจำแนกแบคทีเรียได้อีกด้วย โดยแบ่งเป็นแบคทีเรียที่หายใจแบบใช้ออกซิเจน (aerobic bacteria) ซึ่งใช้ออกซิเจนเป็นตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้าย และแบคทีเรียที่หายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic bacteria) ซึ่งใช้สารประกอบอื่น เช่น ไนเตรต, ซัลเฟต, หรือคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้าย
แบคทีเรียจำนวนมากได้รับคาร์บอนจากแหล่งคาร์บอนอินทรีย์ (เฮเทอโรทรอฟี; heterotrophy) แบคทีเรียอื่น ๆ เช่น ไซยาโนแบคทีเรียและแบคทีเรียสีม่วงบางชนิดเป็นออโตทรอพ ซึ่งหมายความว่ารับคาร์บอนเข้ามาในเซลล์ด้วยการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ ในสถานการณ์ที่ไม่ปกติ แบคทีเรียเมทาโนทรอพ (methanotroph) สามารถใช้แก๊สมีเทนเป็นทั้งแหล่งอิเล็กตรอนและสารตั้งต้นสำหรับกระบวนการแอแนบอลิซึมของคาร์บอน
{|class="wikitable" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"
|+ กลุ่มตามแหล่งของสารอาหารและพลังงานในทางเมแทบอลิซึม
|-
!กลุ่ม
!แหล่งพลังงาน
!แหล่งคาร์บอน
!ตัวอย่าง
|-
|&nbsp;โฟโตทรอพ&nbsp;
| style="text-align:center;"|แสงอาทิตย์
| style="text-align:center;"|&nbsp;สารประกอบอินทรีย์ (photoheterotrophs) หรือใช้การตรึงคาร์บอน (photoautotrophs)
|&nbsp;Cyanobacteria, Green sulfur bacteria, Chloroflexi, หรือ Purple bacteria&nbsp;
|-
|&nbsp;ลิโททรอพ
| style="text-align:center;"|สารประกอบอนินทรีย์
| style="text-align:center;"|&nbsp;สารประกอบอินทรีย์ (lithoheterotrophs) หรือใช้การตรึงคาร์บอน (lithoautotrophs)
|&nbsp;Thermodesulfobacteria, Hydrogenophilaceae, หรือ Nitrospirae&nbsp;
|-
|&nbsp;ออร์แกโนทรอพ
| style="text-align:center;"|สารประกอบอินทรีย์
| style="text-align:center;"|&nbsp;สารประกอบอินทรีย์ (chemoheterotrophs) หรือใช้การตรึงคาร์บอน (chemoautotrophs) &nbsp;
|&nbsp;Bacillus, Clostridium หรือ Enterobacteriaceae&nbsp;
|}
เมแทบอลิซึมของแบคทีเรียทำให้เกิดลักษณะที่เป็นประโยชน์ต่อเสถียรภาพของระบบนิเวศและสังคมมนุษย์ได้หลากหลายวิธี ตัวอย่างเช่นแบคทีเรียที่สามารถตรึงแก๊สไนโตรเจนได้โดยใช้เอนไซม์ไนโตรเจนีส ลักษณะที่มีความสำคัญต่อระบบนิเวศเช่นนี้สามารถพบได้ในแบคทีเรียในกลุ่มที่กล่าวไว้ข้างต้นเกือบทุกกลุ่ม ทำให้เกิดกระบวนการที่สำคัญ คือ ดีไนตริฟิเคชัน, การรีดิวซ์ซัลเฟต, และการสังเคราะห์อะซีโตน ตามลำดับ กระบวนการทางเมแทบอลิซึมของแบคทีเรียยังมีความสำคัญในการตอบสนองทางชีวภาพต่อมลพิษ ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียรีดิวซ์ซัลเฟตที่มีส่วนสำคัญต่อการสร้างฟอร์มที่มีความเป็นพิษสูงของปรอท (methyl- และ dimethylmercury) ในสิ่งแวดล้อม แบคทีเรียที่หายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนใช้การหมักเพื่อสร้างพลังงานและกำลังในการรีดิวซ์ และขับผลพลอยได้จากกระบวนการเมเแทบอซึม (เช่นเอทานอลในการกลั่นเหล้า) ออกมาเป็นของเสีย แบคทีเรียที่เจริญได้ทั้งที่มีและไม่มีอากาศ (facultative anaerobe) สามารถสลับไปมาระหว่างการหมักและตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายตัวอื่น ขึ้นอยู่กับสภาวะทางสิ่งแวดล้อมที่มันประสบ
==การเติบโตและการสืบพันธุ์==

ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว การเพิ่มขนาดของเซลล์ (กล่าวคือการเจริญเติบโตของเซลล์) มีความเชื่อมโยงกับการสืบพันธุ์ด้วยการแบ่งเซลล์ ซึ่งต่างจากสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ แบคทีเรียจะเติบโตจนถึงขนาดที่ตายตัวขนาดหนึ่ง จากนั้นจะสืบพันธุ์ด้วยการแบ่งตัวออกเป็นสอง ซึ่งเป็นการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศรูปแบบหนึ่ง แบคทีเรียสามารถเติบโตและแบ่งตัวได้อย่างรวดเร็วหากว่าอยู่ใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม และจำนวนประชากรอาจเพิ่มเป็นทวีคูณทุก ๆ 9.8 นาที ซึ่งในการแบ่งเซลล์จะได้ผลเป็นเซลล์ลูกสองเซลล์ที่เหมือนกันทุกประการ แบคทีเรียบางชนิดแม้จะสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ แต่ก็สร้างโครงสร้างสำหรับการสืบพันธุ์ที่มีความซับซ้อน ซึ่งช่วยกระจายเซลล์ที่สร้างขึ้นมาออกไป ตัวอย่างเช่นการสร้างฟรุตติงบอดีของ Myxobacteria และการสร้างเส้นใยไฮฟาที่ชี้ขึ้นสู่อากาศของ Streptomyces, หรือการแตกหน่อ ซึ่งเป็นการที่เซลล์ยื่นส่วนหนึ่งออกมาและหลุดเป็นเซลล์ลูก

ในห้องปฏิบัติการเลี้ยงแบคทีเรียโดยใช้อาหารเลี้ยงเชื้อแบบหรือแบบเหลว อาหารแบบแข็งเช่นเพลทวุ้น (agar plate) ใช้เพื่อแยกเชื้อให้บริสุทธิ์ อาหารเลี้ยงเชื้อแบบเหลวใช้เมื่อต้องการวัดการเจริญเติบโตหรือเมื่อต้องการเพาะเชื้อในปริมาณมาก แบคทีเรียที่เพาะในอาหารเลี้ยงเชื้อเหลวที่มีการคน (stirred liquid media) จะเจริญเติบโตในรูปแบบสารแขวนลอยที่กระจายตัวทั่วภาชนะ ทำให้ง่ายต่อการแบ่งและย้ายเชื้อที่เพาะเลี้ยง อย่างไรก็ตามการแยกเชื้อแบคทีเรียจากอาหารเลี้ยงเชื้อแบบเหลวถือว่าทำได้ยาก อาหารสำหรับคัดแยกเชื้อ (selective media; อาหารเลี้ยงเชื้อที่เติมหรือปราศจากสารอาหารบางอย่าง หรือเติมยาปฏิชีวนะลงไป) สามารถใช้ระบุชนิดของแบคทีเรียได้
เทคนิคส่วนใหญ่ที่ใช้เพาะเลี้ยงแบคทีเรียในห้องปฏิบัติการใช้สารอาหารในปริมาณมากเพื่อให้ได้เซลล์ในปริมาณมากในเวลาอันสั้นและประหยัดค่าใช้จ่าย อย่างไรก็ตาม สารอาหารมีจำกัดในสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติ ทำให้แบคทีเรียไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้อย่างไม่สิ้นสุด สารอาหารที่มีจำกัดเป็นตัวชี้นำกลยุทธ์วิวัฒนาการของแบคทีเรีย (โปรดดู ทฤษฎีการคัดเลือก r/K) บางชนิดสามารถเติบโตได้อย่างรวดเร็วเมื่อมีสารอาหาร เช่นปรากฏการณ์สาหร่ายสะพรั่ง (algal bloom) ที่มักเกิดขึ้นในทะเลสาบช่วงฤดูร้อน บางชนิดปรับตัวให้ทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น Streptomyces ที่ผลิตสารปฏิชีวนะหลายชนิดออกมายับยั้งการเจริญเติบโตของจุลชีพคู่แข่ง ในธรรมชาติ จุลชีพหลายชนิดอยู่ร่วมกันแบบกลุ่มสังคม (เช่น ฟิล์มชีวภาพ) ที่ทำให้จุลชีพหาสารอาหารได้มากขึ้น และป้องกันจุลชีพจากสิ่งกดดันในสิ่งแวดล้อม (environmental stress) ความสัมพันธ์ในลักษณะนี้อาจเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตหรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตบางชนิด (syntrophy)
การเจริญเติบโตของแบคทีเรียดำเนินผ่านสี่ระยะ เมื่อประชากรของแบคทีเรียเข้าสู่สิ่งแวดล้อมที่มีสารอาหารสูงเอื้อต่อการเจริญเติบโต แบคทีเรียจำเป็นต้องปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมดังกล่าว ระยะแรกคือระยะแล็ก (lag phase) ซึ่งเป็นระยะที่เกิดการเจริญเติบโตอย่างค่อยเป็นค่อยไปในขณะที่เซลล์ของแบคทีเรียกำลังปรับตัวในสิ่งแวดล้อมที่มีสารอาหารสูงและเตรียมพร้อมสำหรับการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว ระยะแล็กมีอัตราชีวสังเคราะห์ (biosynthesis) สูง ซึ่งมีการผลิตโปรตีนที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโต ระยะที่สองของการเจริญเติบโตคือระยะลอการิทึม (logarithmic phase) หรือเรียกอีกชื่อว่าระยะเอกซ์โพเนนเชียล (exponential phase) ซึ่งเป็นระยะที่มีการเพิ่มจำนวนแบบเอกซ์โพเนนเชียล อัตราที่เซลล์เจริญในระยะนี้เรียกว่าอัตราการเจริญเติบโต (growth rate, k) และระยะเวลาที่เซลล์ใช้แบ่งตัวเรียกว่าระยะเวลาชั่วอายุ (generation time, g)  ในระยะนี้แบคทีเรียจะเมตาบอไลส์สารอาหารอย่างรวดเร็วจนกระทั่งสารอาหารชนิดหนึ่งหมดไปและเริ่มจำกัดการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ระยะที่สามคือระยะคงที่ (stationary phase) ซึ่งเกิดจากการใช้สารอาหารจนหมด ระยะนี้เซลล์จะลดกิจกรรมทางเมตาบอลิสมและเผาผลาญโปรตีนภายในเซลล์ที่ไม่จำเป็น ระยะนี้เป็นระยะเปลี่ยนผ่านจากการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วไปยังการตอบสนองต่อสิ่งกดดัน และมีการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการซ่อมแซมดีเอ็นเอ เมตาบอลิสมของสารต้านอนุมูลอิสระ และการขนส่งสารอาหารมากขึ้น ระยะสุดท้ายคือระยะเซลล์ตาย (death phase) ซึ่งเป็นระยะที่แบคทีเรียขาดสารอาหารและตายลง
==พันธุศาสตร์==
แบคทีเรียส่วนมากมีโครโมโซมแบบวงกลมหนึ่งวง มีขนาดตั้งแต่ 160,000 คู่เบสในแบคทีเรียเอนโดซิมไบโอติก Carsonella ruddii ไปจนถึงกว่า 12,200,000 คู่เบส (12.2 Mbp) ในแบคทีเรีย Sorangium cellulosum ที่อาศัยอยู่ในดิน แต่กระนั้นก็ยังมีข้อยกเว้นบางประการ อาทิ แบคทีเรียสกุล Streptomyces และ Borrelia บางสปีชีส์มีโครโมโซมแบบเส้นหนึ่งชุด และบางสปีชีส์ของ Vibrio มีโครโมโซมมากกว่าหนึ่งชุด นอกจากนี้แบคทีเรียยังมีพลาสมิด ซึ่งเป็นโมเลกุลดีเอ็นเอนอกโครโมโซม (extra-chromosomal molecule of DNA) ขนาดเล็กที่สามารถบรรจุยีนสำหรับความสามารถบางประการ เช่น ความดื้อต่อยา ความสามารถเกี่ยวกับกระบวนการเมแทบอลิซึม หรือกระทั่งศักยภาพก่อโรค
โดยปกติจีโนมของแบคทีเรียเข้ารหัสยีนตั้งแต่ไม่กี่ร้อยไปจนถึงไม่กี่พันยีน โดยยีนในจีโนมมักเป็นสายดีเอ็นเอต่อเนื่องกันเป็นเส้นเดียว แม้ว่าจะมีการค้นพบอินทรอน (intron) หลายชนิดที่แตกต่างกันในแบคทีเรีย แต่ก็พบได้ยากกว่าในยูแคริโอตมาก
แบคทีเรียซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตไม่มีเพศสืบทอดสำเนาจีโนมที่เหมือนกันทุกประการกับจีโนมของเซลล์แม่ และถือเป็นตัวโคลน อย่างไรก็ตามแบคทีเรียสามารถวิวัฒน์ได้จากการคัดเลือกการเปลี่ยนแปลงที่เกิดกับสารพันธุกรรมดีเอ็นเอ ซึ่งอาจเกิดจากการรวมกันใหม่ของยีนหรือการกลายพันธ์ การกลายพันธุ์เกิดจากความผิดพลาดที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการจำลองดีเอ็นเอ หรือเกิดจากการได้รับสารก่อกลายพันธุ์ (mutagen) อัตราการกลายพันธุ์ต่างกันไปในแบคทีเรียแต่ละสปีชีส์ และกระทั่งตัวโคลนของแบคทีเรียสปีชีส์เดียวกันก็มีอัตราการกลายพันธุ์ต่างกัน การเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมในจีโนมของแบคทีเรียเกิดขึ้นทั้งจากการกลายพันธุ์แบบสุ่มที่เกิดขึ้นในช่วงกระบวนการจำลองดีเอ็นเอหรือจากการกลายพันธุ์ที่มีความเครียดกำกับ (stress-directed mutation) ที่ยีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการจำกัดการเจริญเติบโตบางอย่างมีอัตราการกลายพันธุ์ที่เพิ่มขึ้น
แบคทีเรียบางชนิดสามารถถ่ายทอดสารพันธุกรรมข้ามเซลล์ได้ ซึ่งเกิดได้สามวิธี วิธีแรกแบคทีเรียจะเก็บดีเอ็นเอภายนอก (exogenous DNA) จากสิ่งแวดล้อมในกระบวนการทรานส์ฟอร์เมชัน (transformation) แบคทีเรียหลายชนิดสามารถรับดีเอ็นเอจากสิ่งแวดล้อมได้ตามธรรมชาติ บางชนิดต้องทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเสียก่อนเพื่อเหนี่ยวนำให้รับดีเอ็นเอเข้าไป พัฒนาการของความสามารถในการรับดีเอ็นเอจากภายนอกมักสัมพันธ์กับปัจจัยกดดันทางสิ่งแวดล้อม และอาจเป็นการปรับตัวเพื่อช่วยซ่อมแซมความเสียหายในดีเอ็นเอของเซลล์ที่รับเข้าไป วิธีที่สองที่แบคทีเรียจะส่งผ่านสารพันธุกรรมคือทรานส์ดักชัน (transduction) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแบคเทอริโอเฟจ (bacteriophage) แทรกดีเอ็นเอแปลกปลอมเข้าสู่โครโมโซมของแบคทีเรีย แบคเทอริโอเฟจมีหลายชนิด บางชนิดเพียงทำให้ติดเชื้อและทำให้เซลล์แบคทีเรียโฮสต์แตก (lyses) และชนิดที่แทรกตัวเข้าไปในโครโมโซมของโฮสต์ แบคทีเรียต้านทานการติดเฟจด้วยระบบตัดจำเพาะและดัดแปลง (restriction modification system) ที่ย่อยสลายดีเอ็นเอแปลกปลอม และระบบที่ใช้ลำดับคริสเปอร์ (CRISPR) เพื่อเก็บรักษาชิ้นส่วนจีโนมของเฟจที่แบคทีเรียเคยพบมาก่อน ทำให้แบคทีเรียสามารถป้องกันการเพิ่มจำนวนของแบคทีเรียผ่านกระบวนการยับยั้งอาร์เอ็นเอ (RNA interference) วิธีที่สามคือกระบวนการคอนจูเกชัน (conjugation) ที่มีการส่งผ่านดีเอ็นเอผ่านการสัมผัสเซลล์โดยตรง โดยปกติแล้วทรานส์ดักชัน คอนจูเกชัน และทรานส์ฟอร์เมชันเกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดสารพันธุกรรมระหว่างแบคทีเรียที่อยู่ในสปีชีส์เดียวกัน แต่บางครั้งก็เกิดการถ่ายทอดระหว่างแบคทีเรียต่างสปีชีส์ และอาจมีผลพวงที่มีนัยยะสำคัญ เช่น การถ่ายทอดความสามารถดื้อยา ในกรณีนี้ การได้รับยีนมาจากแบคทีเรียอื่นหรือจากธรรมชาติเรียกว่าการถ่ายทอดยีนในแนวราบ (horizontal gene transfer) และอาจเกิดขึ้นเป็นปกติตามสภาพธรรมชาติ
==ประวัติศาสตร์ของวิทยาแบคทีเรีย==

อันโตนี ฟัน เลเวินฮุก นักจุลทรรศน์วิทยาชาวฮอลแลนด์ เป็นผู้สังเกตเห็นแบคทีเรียเป็นคนแรก โดยใช้กล้องจุลทรรศน์เลนส์เดี่ยวที่ออกแบบขึ้นเอง เลเวินฮุกประกาศการค้นพบผ่านทางชุดจดหมายที่ส่งไปยังราชสมาคมแห่งลอนดอน แบคทีเรียเป็นการค้นพบทางจุลทรรศน์ที่โดดเด่นที่สุดของเลเวินฮุก แบคทีเรียมีขนาดเล็กเสียจนเกือบเกินขีดจำกัดของกล้องจุลทรรศน์ของเขา และไม่มีใครสังเกตเห็นอีกเลยเป็นเวลากว่าศตวรรษ ซึ่งถือเป็นการหยุดชะงักใหญ่ครั้งหนึ่งในประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ นอกจากนี้เลเวินฮุกยังสังเกตเห็นโปรโตซัว ซึ่งเขาเรียกว่า "แอนิมอลกุล (animalcule)" สิ่งที่เลเวินฮุกค้นพบกลับมามีผู้ทำการศึกษาอีกครั้งเนื่องจากการค้นพบทางทฤษฎีเซลล์ในสมัยใหม่
คริสทีอัน ก็อทฟรีท เอเรินแบร์คเป็นผู้เริ่มใช้คำว่า "bacterium" เมื่อ ค.ศ. 1828 แต่ความจริงแล้วคำว่า Bacterium ของเอเรินแบร์คคือสกุลที่ประกอบด้วยแบคทีเรียรูปท่อนที่ไม่สร้างสปอร์ ตรงกันข้ามกับ Bacillus ซึ่งเป็นแบคทีเรียรูปท่อนสร้างสปอร์ ที่เอเรินแบร์คได้นิยามไว้ใน ค.ศ. 1835
ใน ค.ศ. 1859 หลุยส์ ปาสเตอร์สาธิตว่าการเจริญเติบโตของจุลชีพทำให้เกิดกระบวนการหมัก และการเจริญเติบโตนี้ไม่ได้เกิดขึ้นมาเองจากสิ่งไร้ชีวิต (ยีสต์และราที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการหมักไม่ใช่แบคทีเรียแต่เป็นฟังไจ) ปาสเตอร์เป็นบุคคลแรก ๆ ที่สนับสนุนทฤษฎีเชื้อของโรค เช่นเดียวกับโรแบร์ท ค็อค นายแพทย์ร่วมสมัยเดียวกัน
โรแบร์ท ค็อคทำการศึกษาอหิวาตกโรค แอนแทรกซ์ วัณโรค และเป็นผู้บุกเบิกวิชาจุลชีววิทยาการแพทย์ เขาได้พิสูจน์ทฤษฎีเชื้อโรคในระหว่างการศึกษาวัณโรคและได้รับรางวัลโนเบลใน ค.ศ. 1905 จากการพิสูจน์นี้ เขาเป็นผู้ตั้งสมมติฐานของค็อคที่ซึ่งมีเกณฑ์สำหรับพิสูจน์ว่าสิ่งมีชีวิตที่ต้องการศึกษาเป็นสาเหตุของโรคหนึ่ง ๆ หรือไม่ สมมติฐานของค็อคยังเป็นที่ใช้กันมาจนถึงปัจจุบัน
กล่าวกันว่าแฟร์ดีนันท์ โคห์นเป็นผู้ก่อตั้งวิชาวิทยาแบคทีเรีย โดยเขาได้ศึกษามาตั้งแต่ ค.ศ. 1870 เขาเป็นบุคคลแรกที่จำแนกแบคทีเรียตามลักษณะสัณฐาน
ถึงแม้จะเป็นที่ทราบกันในคริสต์ศตวรรษที่ 19 ว่าแบคทีเรียเป็นสาเหตุของโรคหลายชนิดแต่ก็ไม่มีวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพพอในสมัยนั้น ใน ค.ศ. 1910 เพาล์ แอร์ลิชพัฒนายาปฏิชีวนะตัวแรกขึ้นมาโดยเปลี่ยนสีที่ใช้ย้อม Treponema pallidum ซึ่งเป็นแบคทีเรียสไปโรคีทที่ทำให้เกิดโรคซิฟิลิส เป็นสารประกอบที่ทำลายเฉพาะเชื้อดังกล่าว แอร์ลิชได้รับรางวัลโนเบลสำหรับการศึกษาทางด้านภูมิคุ้มกันวิทยาใน ค.ศ. 1908 และริเริ่มการใช้สีย้อมเพื่อตรวจหาและวินิจฉัยแบคทีเรีย การศึกษาของเขาเป็นพื้นฐานสำหรับสีย้อมแกรมและสีย้อมซีห์ล–นีลเซน
การศึกษาแบคทีเรียได้ก้าวหน้าไปอีกขั้นหนึ่งเมื่อคาร์ล โวซระบุได้ว่าอาร์เคียมีสายวิวัฒนาการแยกต่างหากจากแบคทีเรีย การจัดสายวิวัฒนาการนี้เกิดขึ้นจากการหาลำดับเบสไรโบโซมัลอาร์เอ็นเอขนาด 16s และทำให้โพรแคริโอตถูกแบ่งออกเป็นสองโดเมน โดยเป็นส่วนหนึ่งของระบบสามโดเมน
== อ้างอิง ==
วิทยาแบคทีเรีย