Bactéria

A palavra bacteria é o plural do Latim Moderno bacterium, no qual é a latinização do Grego βακτήριον (bakterion), o diminutivo de βακτηρία (bakteria), que significa "bastão, cana", pois as primeiras bactérias descobertas tinham forma de bastão.

Antonie van Leeuwenhoek em 1673, usando um microscópio de lente simples projetado por ele mesmo, foi o primeiro cientista a observar a existência de micro-organismos. Durante os anos seguintes, van Leeuwenhoek publicou suas descobertas em uma série de cartas e manuscritos que enviou a Royal Society de Londres. Entre as correspondências mais importantes estão as do ano de 1676, que dedicam-se a descobertas de micro-organismos, chamados por ele de "animalículos". A primeira referência específica à bactérias é de uma carta datada de 9 de outubro de 1676. O termo Bacterium foi introduzido somente em 1828, pelo microbiologista alemão Christian Gottfried Ehrenberg. O gênero Bacterium compreendia bactérias com formato de bastão não formadoras de esporos, oposto ao gênero Bacillus, que compreendia bactérias com formato de bastão formadoras de esporos, definido por Ehrenberg em 1835. Esses seres microscópicos somente passaram a despertar o interesse dos cientistas no final do século XIX. Louis Pasteur demonstrou em 1859 que o processo de fermentação era causado pelo crescimento de micro-organismos, e não pela geração espontânea. Pasteur e Robert Koch foram os primeiros cientistas a defender a teoria microbiana das enfermidades, ou seja, o papel das bactérias como vectores de várias doenças. Robert Koch foi ainda um pioneiro na microbiologia médica, trabalhando com diferentes enfermidades infecciosas, como a cólera, o carbúnculo e a tuberculose. Koch conseguiu provar a teoria microbiana das enfermidades infecciosas através de suas investigações da tuberculose, sendo o ganhador do prêmio Nobel de medicina e fisiologia no ano de 1905. Estabeleceu o que é hoje denominado de postulado de Koch, mediante aos quais se padronizou uma série de critérios experimentais para demonstrar se um organismo é ou não o causador de uma determinada enfermidade. Estes postulados são utilizados até hoje.

O termo "bactéria" era tradicionalmente aplicado a todos os microrganismos procarióticos. No entanto, a filogenia molecular foi capaz de demonstrar que os microrganismos procarióticos são divididos em dois domínios, originalmente denominados Eubacteria e Archaebacteria, e agora renomeados como Bacteria e Archaea, que evoluíram independentemente a partir de um ancestral comum. Os ancestrais dos procariontes modernos foram os primeiros organismos que se desenvolveram sobre a terra, há cerca de 3800 a 4000 milhões de anos. Durante quase 3000 milhões de anos, todos os organismos permaneceram microscópicos, sendo que provavelmente as bactérias e arqueias eram as formas de vida dominantes. Atualmente, é discutido se os primeiros procariontes foram bactérias ou arqueias. Alguns pesquisadores pensam que as bactérias são o domínio mais antigo, com as arqueias e eucariontes derivando a partir delas, enquanto outros consideram que o domínio mais antigo é o das arqueias. É possível que o ancestral comum mais recente das bactérias e arqueias possa ser um hipertermófilo que viveu há entre 2500 a 3200 milhões de anos. Por outro lado, outros cientistas argumentam que tanto arqueias quanto eucariontes são relativamente recentes, surgindo há cerca de 900 milhões de anos, e que as arqueias evoluíram a partir de uma bactéria Gram-positiva, que mediante a substituição da parede bacteriana de peptidoglicano por outra de glicoproteína daria lugar a um organismo chamado de Neomura.

O sistema de classificação taxonômica mais utilizado divide os seres vivos em três domínios: Bacteria, Archaea e Eukarya. Os domínios Archaea e Bacteria englobam os organismos procariontes, isto é, aqueles cujas células não possuem um núcleo celular diferenciado, enquanto no domínio Eukarya inclui as formas de vida eucariontes, como os protistas, animais, fungos e plantas. Segundo a classificação de 2024 feita pelo Comitê Internacional de Sistemática de Procariontes, o domínio Bacteria é dividido em 4 reinos e 45 filos confirmados. Antes de serem considerados um grupo separado, as bactérias foram classificadas como animais por Christian Gottfried Ehrenberg em 1838, fungos por Karl Wilhelm von Nägeli em 1857, protistas por Ernst Haeckel em 1866 e algas por Ferdinand Cohn em 1875. Por já terem sido classificados como plantas, um conjunto de bactérias encontradas dentro de um hospedeiro é comumente chamado de "flora".

As bactérias são formas de vida extremamente adaptáveis, sobrevivendo nos mais diversos ambientes incluindo o ar, o solo, a água, as fontes termais ácidas, os resíduos radioativos, as profundezas dos oceanos e na superfície e interior de plantas e animais. Estima-se que existam aproximadamente 2×1030 a 5×1030 bactérias na Terra, formando uma biomassa excedida apenas pelas plantas. Elas são encontradas com maior abundância principalmente no solo e na água, onde realizam papeis essenciais na ecologia. Os oceanos abrigam cerca de 3 x 1026 bactérias, as quais produzem ate 50% do oxigênio atmosférico. São abundantes em lagos e oceanos, no gelo ártico e em fontes geotérmicas. Nas comunidades biológicas em torno de fontes hidrotermais e emanações frias, bactérias extremófilas fornecem os nutrientes necessários para sustentar a vida convertendo compostos como o sulfeto de hidrogênio e o metano em energia. Dados relatados por pesquisadores sugerem que as bactérias prosperam na Fossa das Marianas, a parte mais profunda conhecida dos oceanos. Outros pesquisadores relataram que micróbios prosperam dentro de rochas até 580 metros abaixo do fundo do mar, sob mais de 2 quilômetros de oceano ao largo da costa do noroeste dos Estados Unidos. Vivem sobre e dentro de plantas e animais. A maioria não causa doenças, é benéfica para o ambiente e essencial à vida. O solo é uma fonte rica de bactérias, e algumas ervas contêm cerca de mil milhões de microrganismos. Todas são essenciais para a ecologia do solo, decompondo os resíduos tóxicos e reciclando os nutrientes. Encontram-se mesmo na atmosfera, e um metro cúbico de ar contém cerca de cem milhões de células bacterianas. Os oceanos e os mares albergam cerca de 3 x 1026 bactérias, que fornecem até 50% do oxigénio que os humanos respiram. Apenas cerca de 2% das espécies bacterianas foram completamente estudadas.

As bactérias possuem uma grande diversidade de formas e tamanhos, chamados de morfologias. As células bacterianas têm cerca de um décimo do tamanho das células eucarióticas e têm tipicamente de 0,5 a 5,0 micrômetros de comprimento. No entanto, algumas espécies são visíveis a olho nu - por exemplo, a Thiomargarita namibiensis tem até meio milímetro de comprimento e a Epulopiscium fishelsoni atinge 0,7 mm. A maior espécies conhecida, Thiomargarita magnifica, pode atingir ate 2 centímetros de comprimento, cerca de 50 vezes maior do que outras bactérias conhecidas. Entre as menores bactérias estão os membros do gênero Mycoplasma, que medem apenas 0,3 micrômetros, tão pequenos quanto os maiores vírus. Algumas bactérias podem ser ainda menores, mas essas ultramicrobactérias ainda não são bem estudadas. A maioria das espécies de bactérias são esféricas, chamadas de cocos (sing. coccus, do Grego kókkos, grão, semente), ou em forma de bastão, chamadas de bacilos (sing. bacillus, do Latim baculus, bastão). Algumas bactérias, chamadas de vibriões, têm a forma de bastonetes ligeiramente curvos ou em forma de vírgula; outras podem ter forma de espiral, chamadas de espirilos, ou firmemente enroladas, como é o caso das espiroquetas. Um pequeno número de outras formas incomuns também foi descrito, como bactérias em forma de estrela. Essa grande variedade de formas é determinada pela parede celular bacteriana e pelo citoesqueleto. Essa variedade é importante porque pode influenciar a capacidade das bactérias de adquirir nutrientes, fixar-se às superfícies, nadar através de líquidos e escapar de predadores.

Bactérias apresentam uma grande diversidade de capacidades metabólicas. O metabolismo de bactérias pode ser classificado com base em três principais critérios: a fonte de energia, o doador de elétrons utilizado e a fonte de carbono utilizada para o crescimento. Organismos que realizam respiração podem ser classificados também pelo aceptor de elétrons utilizado. Quanto a fonte de energia, as bactérias podem ser classificadas em dois tipos: fototróficas, que utilizam a luz como fonte de energia, através da fotossíntese, e quimiotróficas, cujo metabolismo é baseado em transferências de elétrons de compostos químicos para um aceptor de elétrons, através de reações de oxirredução. Quimiotrófos podem ainda ser subdivididos com base nos compostos utilizados como doador de elétrons. Bactérias que utilizam compostos inorgânicos, como hidrogênio, monóxido de carbono ou amônia, são denominados litotróficos, enquanto as que utilizam compostos orgânicos são chamadas organotróficos. Além disso, o aceptor de elétrons também pode ser utilizado para classificação, onde bactérias que utilizam oxigênio são denominadas aeróbicas, enquanto as que utilizam compostos como nitrato, sulfato e dióxido de carbono são chamadas de anaeróbicas.

Diversas bactérias são capazes de se locomover por conta própria utilizando diferentes mecanismos, com uma célula podendo apresentar mais de um tipo de movimentação. O tipo de movimentação realizada depende do ambiente onde a bactéria se encontra. Em ambientes aquosos, a locomoção mais estudada ocorre através da utilização de flagelos. Estes flagelos realizam movimentos de rotação produzidos por uma proteína em sua base, que age como um "motor" giratório reversível. Esta rotação age como uma hélice que impulsiona a célula bacteriana e gera seu movimentação. O sentido de rotação do flagelo determina a direção de deslocamento da célula, onde a rotação no sentido horário a impulsiona para frente e a rotação anti-horária a impulsiona para trás. Os flagelos bacterianos encontram-se organizados de diferentes formas: algumas bactérias possuem um único flagelo polar (numa extremidade da célula), enquanto outras possuem grupos de flagelos, quer numa extremidade, quer em toda a superfície da parede celular. Diante do número e da distribuição dos flagelos, as bactérias podem ser classificadas como: atríquias (sem flagelos), monotríquias (um único flagelo), anfitríquias (um flagelo em cada extremidade), lofotríquias (um grupo de flagelos numa, ou ambas as extremidades) e peritríquias (apresentando flagelos ao longo de todo o corpo bacteriano). As espiroquetas possuem uma forma de movimentação única, onde os filamentos que impulsionam seu movimento encontram-se no interior celular, ocasionando a rotação de todo o corpo celular.

Em organismos unicelulares o crescimento celular e a reprodução por divisão celular são altamente correlacionados. Bactérias crescem ate atingirem um determinado tamanho e então se reproduzem através de fissão, uma forma de reprodução assexuada. Neste processo, cada bactéria divide-se em duas células clones. Algumas bactérias formam estruturas reprodutivas mais complexas que auxiliam na dispersão das células descendentes. Exemplos destas estruturas incluem os corpos de frutificação formados por mixobactérias, hifas aéreas formadas por espécies do gênero Streptomyces e a formação de brotamentos, protrusões celulares que se destacam da célula original e dão origem a uma nova célula filha. Em laboratórios, bactérias são cultivadas utilizando meios de cultivo sólidos ou líquidos. Meios de cultivo sólidos, como a agarose, são utilizadas para isolar culturas puras de uma cepa bacteriana. Já os meios líquidos são utilizados para medir o crescimento bacteriano ou para obter um grande volume de células rapidamente. Sob condições ideais, bactérias podem se reproduzir com grande rapidez. Por exemplo, quando cultivada em laboratório, Escherichia coli se duplica aproximadamente a cada 20 minutos. Por outro lado, estima-se que essa mesma espécie demore por volta de 17 horas para se multiplicar no ambiente natural.