Bakteriler

Bakteriler, zarla çevrili bir çekirdekten ve organellerden yoksun olan, bunun yerine nükleoid bölgesinde tek bir dairesel kromozoma sahip, tek hücreli prokaryotik mikroorganizmalardır ve Dünya üzerindeki en bol ve çeşitli yaşam formları arasındadır.^[1] Derin deniz bacalarından insan bağırsaklarına kadar çeşitli ortamlarda yaşarlar ve her yerde bulunurlar; azot fiksasyonu, ayrışma ve besin geri dönüşümü gibi süreçler yoluyla küresel ekosistemler için hayati öneme sahiptirler.^[2][3] İnsan sağlığında bakteriler ikili rol oynar: Birçoğu sindirime yardımcı olan, vitaminleri sentezleyen ve patojenlere karşı koruyan yararlı simbiyontlar iken, diğerleri hafiften hayati tehlikeye kadar değişen enfeksiyonlardan sorumlu hastalık yapıcı ajanlar olarak hareket eder.^[4][1]

Bakteriler, şekillerine göre üç ana kategoriye ayrılarak dikkate değer bir morfolojik çeşitlilik sergiler: koklar (küresel), basiller (çubuk şeklinde) ve spiriller (sarmal veya helisel). Ayrıca zincirler, kümeler veya vibriolar gibi varyasyonlar, hareketliliklerini, yapışmalarını ve hayatta kalma stratejilerini etkiler.^[5] Esas olarak peptidoglikandan oluşan hücre duvarları, yapısal bütünlük sağlar ve Gram boyama sınıflandırmasını Gram-pozitif (kalın duvar) ve Gram-negatif (dış zarlı ince duvar) olarak belirler; bu da antibiyotik duyarlılığını ve patojeniteyi etkiler.^[6] Üreme, temel olarak ikiye bölünme (binary fission) yoluyla gerçekleşir ve elverişli koşullar altında hızlı nüfus artışına olanak tanır. Bununla birlikte, bazıları konjugasyon, transformasyon veya transdüksiyon gibi yatay gen transferi mekanizmaları aracılığıyla genetik materyal alışverişinde bulunarak adaptasyonlarına ve evrimlerine katkıda bulunur.^[1] Metabolik olarak çok yönlü olan bakteriler, fotosentez, kemosentez veya organik bileşiklerin parçalanması yoluyla enerji sağlarlar ve eski atmosferlerdeki oksijen üreticilerinden modern topraklardaki ayrıştırıcılara kadar çeşitli roller üstlenirler.^[7]

Ekolojik olarak bakteriler, organik maddeleri parçalayarak ve atmosferik gazları sabitleyerek karbon ve kükürt döngüleri gibi biyogeokimyasal döngüleri destekler, böylece bitki büyümesini ve besin ağlarını sürdürürler.^[8] Tıp ve endüstride; antibiyotik üretimi, rekombinant DNA yoluyla genetik mühendisliği ve sağlık sonuçlarını iyileştirmek için bağırsak mikrobiyomunu modüle eden probiyotik tedaviler dahil olmak üzere biyoteknoloji uygulamalarında kullanılırlar.^[9][10][11] Ancak, Escherichia coli suşları veya Staphylococcus aureus gibi patojenik bakteriler, antimikrobiyal direnç ve aşı geliştirme konusundaki devam eden araştırmaları yönlendiren önemli halk sağlığı sorunları oluşturmaktadır.^[1] Yaşamın üç alanından biri olarak —Arkea ve Eukarya ile birlikte— bakteriler, genetik ve fizyolojik çeşitliliği en yüksek olan prokaryotik dalı temsil eder ve çoğu henüz keşfedilmemiş milyonlarca türü içerdiği tahmin edilmektedir.^[12]

Etimoloji ve Tarihsel Bağlam

Etimoloji

“Bakteri” terimi, 1828’de Alman doğa bilimci Christian Gottfried Ehrenberg tarafından mikroskop altında gözlemlenen çubuk şeklindeki mikroorganizmaların bir cinsini tanımlamak için türetilen Yeni Latince tekil “bacterium” kelimesinden gelmektedir.^[13] Kelime, Ehrenberg’in incelediği Bacterium triloculare gibi organizmaların çubuk benzeri morfolojisini yansıtan, “asa”, “çubuk” veya “baston” anlamına gelen Eski Yunanca baktron (βάκτρον) kelimesinin küçültme hali olan bakterion‘dan (βακτήριον) köken alır.^[14] Ehrenberg bu terimi Symbolae Physicae adlı eserinde tanıtmış ve bu varlıkları yapılarına ve hareketliliklerine dayanarak protozoalar içinde ayrı bir grup olarak ayırt etmiştir.^[14]

Ehrenberg’in isimlendirmesinden önce, günümüzde bakteri olarak tanıdığımız organizmalar da dahil olmak üzere mikroskobik canlılar, 1677 tarihli Kraliyet Cemiyeti’ne yazdığı mektupta onları ilk kez ayrıntılı olarak tanımlayan Antonie van Leeuwenhoek tarafından “animalcules” (hayvancıklar) olarak adlandırılıyordu.^[15] Leeuwenhoek, su örneklerinde gözlemlenen ve bakterileri, protozoaları ve diğer mikropları ayrı bir kategori olarak ayırt etmeden kapsayan çok çeşitli küçük, hareketli varlıkları belirtmek için Felemenkçe dierkens (küçük hayvanlar) terimini kullandı, bu terim Latinceye animalcula olarak çevrildi.^[15] 19. yüzyılda mikroskopi ilerledikçe, terminoloji bakterileri mayalar ve mantarlar gibi ökaryotik mikroplardan ayrı, prokaryotik tek hücreli organizmalar olarak belirtecek şekilde evrildi ve “bakteriler” (bacteria) kelimesi 1840’larda grubu toplu olarak belirtmek için çoğul kullanıma girdi.^[16]

İlgili bir etimolojik gelişme, Fransız biyolog Édouard Chatton tarafından 1925’te zarla çevrili bir çekirdekten yoksun hücreleri sınıflandırmak için, gerçek bir çekirdeğe sahip “ökaryot” (Yunanca’da “ceviz” veya “çekirdek” anlamına gelen karyon) hücrelerin aksine “prokaryot” teriminin tanıtılmasıdır.^[17] Chatton, 1937–1938 tarihli Titres et Travaux Scientifiques yayınında bu ikilemi detaylandırdı ve bakterileri ve mavi-yeşil algleri ilkel, çekirdeksiz formlar olarak kapsamak için prokaryot (Yunanca “önce” anlamına gelen pro ve karyon‘dan) terimini kullandı.^[17] Bu terminoloji daha sonra modern mikrobiyolojide bakteri hücresi organizasyonunu daha yüksek organizmalardan ayırt etmek için temel hale geldi.^[17]

Bakteriyolojinin Keşfi ve Gelişimi

Bakterilerin keşfi, 17. yüzyılın sonlarında Hollandalı bilim insanı Antonie van Leeuwenhoek’in öncü mikroskobik gözlemleriyle başladı. 270 kata kadar büyüten el yapımı tek mercekli mikroskoplar kullanan Leeuwenhoek, biberli su ve diş plağı dahil olmak üzere çeşitli ortamlardan örnekleri inceledi ve 1676’da ilk kez, şimdi bakteri olarak tanınanları da içeren, “hayvancıklar” adını verdiği küçük hareketli organizmaları tanımladı.^[18] Kraliyet Cemiyeti’ne 1677’den itibaren yazdığı ayrıntılı mektuplar, bu mikroorganizmaların en erken kayıtlarını sağladı, ancak bunlar hemen ayrı bir grup olarak sınıflandırılmadı.^[19]

19. yüzyılda mikroskopideki ilerlemeler daha sistematik çalışmalara olanak sağladı. Alman doğa bilimci Christian Gottfried Ehrenberg, 1838 tarihli Die Infusionsthierchen als vollkommene Organismen monografisinde, çubuk ve küre gibi şekil gözlemleri yoluyla bakterileri infuzyon canlılarından ve diğer mikroplardan ayırarak morfolojilerine göre ayrı bir organizma kategorisi olarak sınıflandırdı.^[20] Bu çalışma, bakterilerin organize hücresel yapısını vurgulayarak bakteriyoloji için temel taksonomiyi oluşturdu.^[21]

1860’larda Louis Pasteur’ün mikrop teorisini kuran deneyleri sayesinde çok önemli bir değişim meydana geldi. Pasteur’ün yaklaşık 1859–1861 yılları arasında gerçekleştirdiği kuğu boyunlu şişe denemeleri, fermantasyona ve çürümeye neden olan mikroorganizmaların kendiliğinden türeme (spontane jenerasyon) yerine havadaki mikroplardan kaynaklandığını gösterdi; çünkü kaynatılmış besin suyu, boyun kırılıp kontaminasyona izin verilene kadar steril kaldı.^[22] 1861’de sunulan bu bulgular, abiyogenezi çürüttü ve bakterilerin hastalık ile sütün ekşimesi gibi süreçlerdeki rolünü vurguladı.^[23]

Bakteriyoloji, Robert Koch’un metodolojik yenilikleriyle yönlendirilen resmi bir disiplin olarak 19. yüzyılın sonlarında ortaya çıktı. 1880’lerde Koch, jelatin plakaları gibi katı ortamlar üzerinde bakterilerin saf kültürlerini elde etmek için teknikler geliştirdi ve 1882’de Mycobacterium tuberculosis gibi belirli suşların izolasyonunu sağladı.^[24] 1890’da, bir bakteriyi bir hastalığın etken maddesi olarak belirlemek için dört kriterden oluşan Koch postulatlarını formüle etti: mikrop hastalıklı konaklarda bol miktarda bulunmalı ancak sağlıklı olanlarda bulunmamalı, izole edilmeli ve saf kültürde büyütülmeli, sağlıklı bir konağa inoküle edildiğinde hastalığı yeniden oluşturmalı ve enfekte olmuş konaktan yeniden izole edilmelidir.^[25] Eş zamanlı olarak, İngiliz cerrah Joseph Lister, Pasteur’ün prensiplerini uygulayarak 1860’larda antiseptik teknikleri tanıttı; yaraları ve aletleri sterilize etmek için karbolik asit kullandı ve bu da 1870’lere kadar cerrahi enfeksiyonları ve ölüm oranlarını %40’ın üzerinden %15’in altına düşürdü.^[26]

20. yüzyıl, bakteriyel ultrastrüktürü ortaya çıkaran teknolojik sıçramalar getirdi. 1930’ların başında Ernst Ruska ve diğerleri tarafından transmisyon elektron mikroskobunun icadı, hücre duvarları ve kamçılar gibi iç özelliklerin ışık mikroskoplarından daha üstün çözünürlüklerle (başlangıçta yaklaşık 50 nm) görüntülenmesine izin verdi ve 1940’lara kadar bakteriyel mimarinin ilk ayrıntılı görüntülerini sağladı.^[27] Bu, 1928’de Alexander Fleming’in, stafilokok kültüründeki bir küf kontaminantının (Penicillium notatum) bakteri büyümesini engelleyen bir bölge oluşturduğunu gözlemlemesiyle tesadüfen keşfedilen antibiyotikleri tamamladı; bu da penisilinin birçok patojene karşı ilk etkili antibakteriyel ajan olarak izole edilmesine yol açtı.^[28] Bu ilerlemeler, bakteriyolojiyi tıbbi mikrobiyolojinin temel taşı haline getirerek hedefe yönelik teşhis ve tedavileri mümkün kıldı.

Kökenler ve Evrim

Bakteriyel Yaşamın Kökeni

Bakteriyel yaşamın kökeninin, yaklaşık 3,5 ila 4 milyar yıl önce erken Arkean döneminde, cansız maddeden yaşamın doğal olarak ortaya çıkması süreci olan abiyojenez yoluyla gerçekleştiği varsayılmaktadır.^[29] Bu süreç, basit organik bileşiklerin ilkel Dünya koşullarında, muhtemelen denizaltı hidrotermal bacalarında veya karasal sığ kaplıca havuzlarında karmaşık biyomoleküller oluşturduğu kimyasal evrimi içeriyordu.^[30][31] Baca hipotezinde, yer kabuğundan gelen alkali sıvılar asidik deniz suyu ile karışarak amino asitler ve nükleotidler gibi organik öncülerin sentezlenmesi için gerekli olan enerji gradyanlarını ve mineralleri sağladı.^[30] Alternatif olarak, karadaki dalgalı kaplıca ortamları, ıslanma ve kuruma döngüleri ile prebiyotik molekülleri yoğunlaştırdı ve polimerizasyon reaksiyonlarını kolaylaştırdı.^[31]

Bakteriyel kökenleri destekleyen en erken fosil kanıtları, yaklaşık 3,77 milyar yıl öncesine tarihlenen Quebec’in Nuvvuagittuq Supracrustal Kuşağı’ndaki mikrobiyal matlar olarak yorumlanan yapılardan gelmektedir; burada hematit filamentleri ve tüpleri modern baca ile ilişkili bakterilere benzemekte ve biyolojik fraksiyonlanmayı gösteren izotopik olarak hafif karbon imzaları eşlik etmektedir.^[30] Ek kanıtlar arasında, Avustralya’nın Pilbara Craton bölgesindeki 3,48 milyar yıllık kaplıca çökeltileri yer alır; burada gayzerit, sinter havuzları ve çitler (palisades) ve silisleşmiş kabarcıklar gibi mikrobiyal dokular bulunur, bu da karasal bakteri topluluklarının bu ortamlarda geliştiğini düşündürmektedir.^[31] 3,43 milyar yıl öncesine gelindiğinde, aynı Pilbara bölgesindeki Strelley Pool Chert gibi çeşitli stromatolit resifleri, fotosentetik veya kemosentetik bakterilerin sığ deniz ortamlarında tortuları hapsetmesiyle oluşan konik, kubbeli ve dallanmış formlar dahil olmak üzere yedi morfotipe sahiptir; bu durum karmaşıklıkları ve habitat özgüllükleri nedeniyle abiyotik açıklamaları çürütmektedir.^[32]

Bakteriyel kökenlerin merkezinde, yaklaşık 4,2 milyar yıl önce var olduğu tahmin edilen, karbon ve enerji işleme için metabolik yollara sahip, zarla çevrili bir hücreye sahip prokaryot benzeri bir varlık olan Son Evrensel Ortak Ata (LUCA) bulunur; bakteriyel alan, arkelerle birlikte buradan erken dönemde ayrılmıştır.^[29] LUCA’nın genomu muhtemelen translasyon ve temel biyosentez genlerini kodluyordu, bu da hücre öncesi replikatörlerden gerçek prokaryotlara geçişi yansıtıyordu ve bakteriler ayrışma sonrasında çeşitli nişlere adapte oldu.^[29]

Bu gelişmelerin altında, metan ve amonyak gibi gazlardan indirgeyici koşullar altında şekerler, bazlar ve amino asitler gibi organik monomerlerin abiyotik senteziyle başlayan ve kendi kendini kopyalayan moleküller üreten prebiyotik kimya süreçleri yatmaktaydı. Bunlar, DNA ve proteinler hakim olmadan önce RNA moleküllerinin erken prokaryot benzeri sistemlerde hem genetik materyal hem de enzimler (ribozimler) olarak ikili rol oynadığı RNA dünyası hipotezinde öne sürüldüğü gibi, replikasyon ve kataliz yeteneğine sahip polimerlerin oluşumuna yol açtı.^[33] Bu çerçeve, bacalar veya havuzlar gibi jeokimyasal reaktörlerde replikasyon ve seleksiyon döngüleri yoluyla kendi kendine yeten bakteriyel ataların ortaya çıkışını açıklar.^[33]

Erken Evrimsel Tarih

Bakterilerin erken evrimsel tarihi, ekolojik nişlerini genişleten bir dizi metabolik yenilikle işaretlenmiştir. Başlangıçta, bakteriyel yaşam, yaklaşık 3,8 ila 4,0 milyar yıl önce yaşamın ortaya çıkışından itibaren oksijensiz bir ortamda hakim olan anaerobik metabolizmaya dayanıyordu.^[34] Bu, sülfat veya nitrat gibi alternatif elektron alıcılarını kullanan fermantasyon ve anaerobik solunumu içeriyordu ve bakterilerin indirgeyici koşullarda gelişmesini sağlıyordu. Oksijeni daha verimli enerji üretimi için terminal elektron alıcısı olarak kullanan aerobik solunum, Arkean döneminde daha sonra evrimleşti; kanıtlar, yaklaşık 3,3 milyar yıl önce, Büyük Oksidasyon Olayı’ndan (GOE) yaklaşık 900 milyon yıl önce en az üç bağımsız geçişin olduğunu göstermektedir.^[34] GOE sonrası, aerobik soylar anaerobik benzerlerine göre daha hızlı çeşitlendi ve bu da oksijen bazlı metabolizmanın seçici avantajını yansıtıyordu.^[34]

Siyanobakteriler tarafından yaklaşık 2,7 ila 2,8 milyar yıl önce oksijenik fotosentezin geliştirilmesi, suyun elektron vericisi olarak kullanılmasını ve yan ürün olarak oksijen üretilmesini sağlayan çok önemli bir yenilikti.^[35] Bu süreç, siyanobakterilerin, demir gibi alternatif elektron vericilerinin azaldığı ve fosfat gibi besin mevcudiyetinin arttığı ortamlarda anoksijenik fototroflara üstünlük sağlamasına olanak tanıdı.^[36] Bu oksijenin birikmesi, yaklaşık 2,4 milyar yıl önce GOE’yi tetikledi, Dünya atmosferini anoksikten oksijenliye doğru önemli ölçüde değiştirdi ve birçok anaerobik mikrobun yok olması dahil olmak üzere yaygın ekolojik kargaşaya neden olurken oksijene toleranslı olanları destekledi.^[36] Siyanobakteriler daha önce var olmasına rağmen, bu dönemdeki çoğalmaları bakteriyel çeşitlenmede bir dönüm noktası oldu.^[36]

Yatay gen transferi (HGT), dikey kalıtımın ötesinde bakteriyel soylar arasında adaptif özelliklerin hızlı bir şekilde yayılmasını kolaylaştırarak bu evrimsel değişikliklerin yönlendirilmesinde çok önemli bir rol oynadı.^[37] Erken bakteri dünyasında HGT, solunum veya fotosentezde yer alan genlerin kazanılmasını sağlayarak, artan oksijen seviyeleri gibi çevresel değişimlere hızlı tepkiler verilmesine olanak tanıdı.^[37] Genomik analizler, bazı bakteri genomlarındaki genlerin %20’ye kadarının yakın tarihli HGT kazanımları olduğunu ortaya koymaktadır; bunlar genellikle patojeniteyi, simbiyozu veya ekstremofil adaptasyonları artıran “genomik adalar” oluşturarak HGT’nin erken çeşitlenme üzerindeki etkisini vurgulamaktadır.^[37]

Kilit endosimbiyotik olaylar, bakterilerin daha geniş evrim üzerindeki etkisini daha da vurgulamaktadır. Endosimbiyotik teoriye göre mitokondri, yaklaşık 1,5 ila 2,0 milyar yıl önce bir arke konakçı tarafından yutulan bir alfaproteobakteriden köken almıştır ve simbiyontun verimli aerobik solunumunu konakçıya sağlamıştır.^[38] Benzer şekilde kloroplastlar, mitokondrili bir ökaryotik hücreye dahil edilen bir siyanobakteriden ortaya çıkmış ve birincil endosimbiyoz yoluyla bitkilerde ve alglerde oksijenik fotosentezi mümkün kılmıştır.^[38] Organel genomlarını bakteriyel benzerlerine bağlayan filogenetik kanıtlarla desteklenen bu olaylar, bakteriyel ataları ökaryotik hücrelerin temel bileşenlerine dönüştürmüştür.^[38]

Habitatlar ve Morfoloji

Habitatlar ve Çevresel Dağılım

Bakteriler, yüzey topraklarından ökaryotik yaşamı zorlayan aşırı koşullara kadar akla gelebilecek hemen hemen her nişte yaşayarak Dünya’nın ortamlarında her yerde bulunurlar. Bakteriler arasındaki ekstremofiller, yüksek basınç altında 95°C’ye kadar büyüme sağlayan Aquifex aeolicus gibi hidrotermal bacalar gibi yüksek sıcaklık ortamlarında gelişen termofilik türlerle dikkate değer bir uyum yeteneği gösterirler.^[39] Salinibacter ruber gibi halofilik bakteriler, tuzluluğun %34’ü aştığı Ölü Deniz gibi aşırı tuzlu ortamlarda gelişir ve yapısal stabilite ve optimal büyüme için %15-20’nin üzerinde tuz konsantrasyonlarına ihtiyaç duyarlar.^[40] Acidithiobacillus ferrooxidans gibi türleri içeren asidofilik bakteriler, asidik maden drenajında ve volkanik topraklarda 1-2 kadar düşük pH seviyelerini tolere ederken, bazı aşırı varyantlar özelleşmiş nişlerde pH 0’a yaklaşır.^[41]

Büyük habitatlar bakterilerin küresel yaygınlığını ve yoğunluğunu vurgular. Karasal topraklarda, bakteri popülasyonları tipik olarak gram kuru toprak başına 10⁹ ila 10¹⁰ hücreye ulaşarak rizosferlerde ve yığın matrislerde besin döngüsünü kolaylaştırır.^[42] Okyanus ortamları, su sütunları ve tortulara dağılmış, ağırlıklı olarak bakterilerden oluşan tahmini 1,2 × 10²⁹ prokaryotik hücreye ev sahipliği yapar; burada deniz verimliliğini ve organik madde ayrışmasını yönlendirirler.^[43] Çok hücreli konakçılar içinde, insan bağırsak mikrobiyomu, referans bir yetişkinde yaklaşık 3,8 × 10¹³ bakteri hücresi barındırarak, somatik hücrelerden yaklaşık 1:1 oranında daha fazla sayıya ulaşarak ve sindirimi ve bağışıklığı etkileyerek simbiyotik bolluğu örneklendirir.^[44]

Bakteriler, fotosentez ve kemolitoototrofi yoluyla birincil üreticiler olarak ve organik maddeleri parçalayarak karbon, azot ve kükürt gibi temel elementleri geri dönüştüren ayrıştırıcılar olarak biyogeokimyasal döngülerde çok önemli roller oynarlar. Bakteriler de dahil olmak üzere mikroorganizmalar, küresel birincil üretimin kabaca yarısını oluşturarak ekosistem dinamikleri üzerindeki temel etkilerini vurgular. Bakteriler, Dünya’nın toplam biyokütlesinin yaklaşık %15’ini oluşturur, 70 gigaton karbon olduğu tahmin edilmektedir ve bu kütlenin çoğu yeraltı ve okyanus alemlerinde yoğunlaşmıştır.^[45]

Son çalışmalar, bakterilerin yüzeyin kilometrelerce altına uzanan yeraltı litosferlerine hakim olduğu geniş derin biyosferi vurgulamaktadır. 2020’lerin araştırmalarından elde edilen tahminler, yalnızca deniz tortularındaki toplam mikrobiyal hücre sayısını 2,9 × 10²⁹ ila 5,4 × 10²⁹ arasına yerleştiriyor; bu, küresel prokaryotik bolluğun önemli bir bölümünü temsil ediyor ve yavaş metabolik aktivite yoluyla uzun vadeli karbon sekestrasyonuna katkıda bulunuyor. Karasal yeraltı habitatları benzer şekilde 10²⁹ ila 10³⁰ hücre barındırır, genellikle oligotrofik koşullarda bulunur ve ölçek olarak yüzey yaşamına rakip olan gizli bir biyosferi ortaya çıkarır.^[46]

Morfolojik Özellikler

Bakteri hücreleri, adaptasyonlarına ve tanımlanmalarına katkıda bulunan şekil, boyut ve düzenleme varyasyonlarını kapsayan çok çeşitli morfolojik özellikler sergiler. Tipik olarak bakteri hücreleri uzunluk veya çap olarak 0,5 ila 5 μm arasında değişir, ancak bazı ultra küçük türler 0,2 μm kadar küçük olabilir ve istisnai devler bu ölçeği önemli ölçüde aşar.^[5][47]

Bakteri hücrelerinin birincil şekilleri arasında, Staphylococcus ve Streptococcus gibi cinslerde görüldüğü gibi, çapları genellikle 0,5 ile 2 μm arasında olan küresel veya oval formlar olan koklar bulunur.^[48][5] Basiller, Escherichia coli ve Bacillus subtilis ile örneklendirilen, 0,5 ila 1 μm genişliğinde ve 1 ila 10 μm uzunluğunda çubuk şeklindedir.^[49][5] Spiriller ve vibriolar sırasıyla sarmal ve kıvrımlı formları temsil eder; spiriller 100 μm uzunluğa kadar sert helislerdir, vibriolar ise Vibrio cholerae‘da olduğu gibi genellikle 1 ila 3 μm boyutunda virgül benzeri bir eğrilik benimser.^[48][5] Bazı bakteriler pleomorfiktir, hücre duvarı olmayan Mycoplasma türleri gibi çevresel koşullara bağlı olarak değişen değişken veya düzensiz şekiller sergilerler.^[50]

Bakteri hücreleri genellikle bölünme modellerinden kaynaklanan belirli düzenlerde bulunur. Koklar, zincirler oluşturabilir (streptokoklar, örneğin Streptococcus pyogenes) veya üzüm benzeri düzensiz kümeler oluşturabilir (stafilokoklar, örneğin Staphylococcus aureus).^[5][47] Basiller tek tek veya streptobasiller olarak zincirler halinde görünebilir.^[48] Daha karmaşık çok hücreli yapılarda bakteriler, biyofilmlere toplanır; bu, kendi ürettikleri hücre dışı matrise gömülü, hareketsiz topluluklardır ve etkili morfolojilerini bireysel hücrelerden organize katmanlara veya kulelere dönüştürür.^[51]

Morfoloji, özellikle Gram boyama ile ortaya çıkan peptidoglikan tabakasının kalınlığı olmak üzere hücre duvarı bileşiminden etkilenir. Gram-pozitif bakteriler, küreler veya çubuklar gibi şekilleri korumak için sertlik sağlayan kalın bir peptidoglikan tabakasına (20–80 nm) sahipken, Gram-negatif bakteriler, yapısal destek için bir dış zarla desteklenen ince bir tabakaya (2–7 nm) sahiptir ve bu da genellikle daha esnek veya uzamış formlarla sonuçlanır.^[52][53]

Bilinen bakteriler arasında, 2022’de keşfedilen Thiomargarita magnifica en büyüğünü temsil eder; ortalama 9 mm uzunluğunda ve 2 cm’ye kadar ulaşan filament benzeri hücreleriyle çıplak gözle görülebilir.^[54] Bu morfolojik özellikler, besin mevcudiyetinin pleomorfizmi etkilemesi veya sarmal formların düşük viskoziteli sıvılarda hareketliliğe yardımcı olması gibi çevresel habitatlar tarafından şekillendirilebilir.^[50]

Hücresel Yapılar

Hücre İçi Bileşenler

Bakteriyel nükleoid, sitoplazma içinde ayrı bir bölgeyi işgal eder ve hücrenin genetik materyalini, çevreleyen bir zardan yoksun tek, dairesel bir kromozom olarak barındırır. Escherichia coli‘de bu kromozom, yaklaşık 4.288 protein kodlayan geni kodlayan yaklaşık 4,6 milyon baz çiftinden oluşur.^[55] DNA, replikasyon ve transkripsiyon gibi süreçleri kolaylaştıran ve topolojisini kısıtlayan negatif süper sargı (supercoiling) yoluyla kompakt bir yapı halinde düzenlenmiştir.^[56] Histon benzeri HU ve H-NS gibi nükleoid ilişkili proteinler (NAP’ler), DNA boyunca bağlanarak onu büker, köprüler veya sertleştirir; böylece nükleoid mimarisini korur ve çevresel ipuçlarına yanıt olarak gen ekspresyonunu modüle eder.^[57] HU, süper sargılı DNA’nın etrafına sarılan esnek multimerler oluşturarak DNA sıkışmasını desteklerken, H-NS, AT açısından zengin bölgelerde sert filamentler oluşturarak transkripsiyonu susturur.^[58][59]

Bakteriyel ribozomlar, protein sentezine adanmış 70S ribonükleoprotein parçacıklarıdır; küçük bir 30S alt birimi (16S rRNA ve 21 protein içerir) ve büyük bir 50S alt biriminden (23S ve 5S rRNA’lar artı 34 protein içerir) oluşur. Bu alt birimler translasyon sırasında geçici olarak birleşerek mRNA’yı sitoplazmaya dağılmış bölgelerde polipeptit zincirlerine dönüştürür. Yüksek çözünürlüklü yapılar, 50S alt biriminin peptidil transferaz merkezinde peptidil transferaz aktivitesini sağlayan karmaşık RNA-protein etkileşimlerini ortaya koymaktadır.^[60]

Sitoplazma, işlevleri bölümlere ayıracak herhangi bir zarla bağlı organel olmaksızın nükleoidi ve ribozomları çevreleyen kalabalık, jel benzeri bir matris oluşturur. Besin sınırlaması altında hayatta kalmak için yedek maddeler biriktiren inklüzyonlar olarak bilinen zarsız depolama cisimlerini içerir. Katyonlarla kompleksleşmiş lineer fosfat zincirlerinden oluşan polifosfat granülleri, fosfat rezervuarları olarak işlev görür ve iyonları tutarak ve enzim aktivitesini modüle ederek stres tepkilerine katkıda bulunur.^[5][61] Belirli fotosentetik ve halofilik bakterilerde bulunan gaz vezikülleri, azot gibi gazları hapseden, hücre yoğunluğunu azaltarak su ortamlarında yüzdürme kontrolü sağlayan içi boş, silindirik protein kabuklarından (öncelikle GvpA) oluşur.^[62]

Bakteriler, uzamsal organizasyonu ve bölünmeyi düzenleyen kendi kendine birleşen proteinlerden oluşan ilkel bir hücre iskeleti sergiler. Ökaryotik tubuline homolog bir GTPaz olan FtsZ, hücre ortasında kasılabilen Z-halkasını oluşturmak için treadmilling (sürekli devinim) yapan dinamik protofilamentlere polimerize olur, bölünme mekanizmasını işe alır ve sitokinez sırasında zarı büzer.^[63] Aktin benzeri bir ATPaz olan MreB, hücrenin uzunluğu boyunca peptidoglikan girişini yönlendirmek için zarın altında çevresel filamentler halinde birleşir, böylece E. coli gibi türlerde çubuk şeklindeki morfolojiyi korur.^[64] Bu elementler, ökaryotik tarzda mikrotübüller veya mikrofilamentler olmadan koordineli büyüme ve ayrışmayı sağlar.

Hücre Dışı Bileşenler

Bakteriyel hücre duvarı, plazma zarını çevreleyen sert bir koruyucu bariyer görevi görür ve esas olarak murein olarak bilinen peptit zincirleriyle çapraz bağlı disakkarit birimlerinin bir polimeri olan peptidoglikandan oluşur.^[5] Gram-pozitif bakterilerde bu tabaka kalındır, hücre duvarının kuru ağırlığının %90’ına kadarını oluşturur ve duvarı zara sabitleyen ve iyon regülasyonuna ve patojeniteye katkıda bulunan teikoik asitlerle (şekerlere ve amino asitlere bağlı gliserol veya ribitol fosfat polimerleri) güçlendirilmiştir.^[5] Buna karşılık, Gram-negatif bakteriler, genellikle 2-7 nm kalınlığında ince bir peptidoglikan tabakasına sahiptir ve bunun üzerinde lipid A, bir çekirdek polisakkarit ve bir O-antijen zincirinden oluşan lipopolisakkaritleri (LPS) içeren bir dış zar bulunur; bu yapı seçici geçirgenliği kolaylaştırırken antibiyotiklere ve konak savunmalarına karşı ek koruma sağlar.^[52]

Kapsüller ve sümüksü tabakalar, hücre duvarının ötesine uzanan, yapışmaya ve konak bağışıklık tepkilerinden kaçınmaya yardımcı olan hücre dışı polisakkarit yapılardır. Kapsüller, yüzey antijenlerini maskeleyerek ve konak dokularında biyofilm oluşumunu teşvik ederek fagositozu engelleyen, Streptococcus pyogenes‘teki hiyalüronik asit gibi asidik polisakkaritlerden oluşan, ayrık, sıkıca tutunmuş jel benzeri bir zarf oluşturur.^[65] Daha gevşek ilişkili ve yayılabilir olan sümüksü tabakalar benzer polisakkaritlerden oluşur ancak biyofilmler içinde daha fazla hücre hareketliliğine izin verir; örneğin, Pseudomonas aeruginosa‘da sümüksü tabakadaki aljinat, bağışıklık kaçışı yoluyla kronik enfeksiyonları mümkün kılarken kuruma ve antibiyotiklere karşı koruma sağlar.^[66] Bu kaplamalar toplu olarak, yırtıcı amiplere ve kompleman aracılı lizise karşı kalkan oluşturarak düşman ortamlarda bakteriyel hayatta kalmayı artırır.^[67]

S-katmanları, bakteri yüzeyinde gözenekli bir kafes halinde kendi kendine birleşen, birçok Gram-pozitif ve bazı Gram-negatif türde ve ayrıca arke benzeri bakterilerde mekanik stabilite ve koruma sağlayan tek bir protein veya glikoprotein türünün parakristal dizileridir. Genellikle 5-25 nm kalınlığında ve 2,5-35 nm kafes sabitlerine sahip olan S-katmanları, virüsleri ve enzimleri dışlarken besin geçişine izin veren moleküler elekler olarak işlev görür; Bacillus stearothermophilus‘ta, S-katmanı proteini SbsB, yüksek sıcaklık ve pH aşırılıkları gibi çevresel streslere direnç sağlayan suşa özgü simetri sergiler.^[68] Bu diziler ayrıca konak hücrelere yapışmaya aracılık eder ve S-katmanı üreten bakterilerde en bol bulunan hücresel proteinlerdir, bu da çeşitli taksonlar arasındaki evrimsel korunumlarını vurgular.^[69]

Gram-negatif bakterilerde, periplazmik boşluk, iç plazma zarı ile dış zar arasındaki bölmeyi işgal eder ve besin edinimi ve işlenmesi için gerekli enzimlerle dolu jel benzeri bir matris barındırır. Yaklaşık 15-50 nm genişliğindeki bu alan, antibiyotikleri parçalamak için β-laktamazlar gibi hidrolitik enzimleri ve şekerlerin ve amino asitlerin zarlar arasında aktif taşınmasını kolaylaştıran bağlayıcı proteinleri içerir.^[70] Ek olarak, elektron taşınması ve ağır metallerin detoksifikasyonu için oksidatif reaksiyonları mümkün kılarken sitoplazmaya zarar verilmesini önleyen alkalin fosfataz gibi potansiyel olarak otolitik enzimleri tecrit eder.^[52]

Endosporlar Gibi Özelleşmiş Yapılar

Bakteriler, aşırı koşullar altında hayatta kalmayı sağlayan veya belirli fizyolojik işlevleri geliştiren birkaç özelleşmiş yapıya sahiptir. Bunlar arasında endosporlar, Bacillus ve Clostridium gibi cinsler başta olmak üzere Firmicutes şubesi içindeki belirli Gram-pozitif bakteriler tarafından üretilen hareketsiz, oldukça dirençli formlardır. Bu yapılar, bakterilerin 100°C’yi aşan sıcaklıklar, radyasyon, kuruma ve kimyasal dezenfektanlar dahil olmak üzere zorlu ortamlara dayanmasını sağlar.^[71][72]

Endosporların oluşumu, sporülasyon olarak bilinir ve besin kısıtlılığı veya çevresel stres tarafından tetiklenen karmaşık, çok aşamalı bir süreçtir. Bakteri hücresinin daha küçük bir ön spor (forespore) bölmesi ve daha büyük bir ana hücre üretmek için eşit olmayan bir şekilde bölündüğü asimetrik hücre bölünmesiyle başlar. Ana hücre daha sonra yutma (engulfment) adı verilen bir süreçle ön sporu yutar ve etrafında çift bir zar oluşturur. Ardından, ön sporun etrafında modifiye peptidoglikandan oluşan koruyucu bir korteks birleştirilir ve çekirdek dehidrasyona uğrayarak su içeriğini stabilite sağlamak için yaklaşık %10-20’ye düşürür. Bu dirence katkıda bulunan önemli bir bileşen, kalsiyum iyonlarıyla kompleksleşmiş dipikolinik asittir (DPA); bu asit, susuz kalmış çekirdek içindeki DNA ve proteinleri stabilize ederek 121°C veya daha yüksek ıslak ısıda hayatta kalmayı sağlar. Küçük asitte çözünen proteinler (SASP’ler) de DNA’ya bağlanarak onu hasardan korur ve ısı ve UV direncini daha da artırır.^[73][74][75]

Endosporlar, koşullar iyileşene kadar metabolik olarak inaktif kalır ve bu noktada çimlenme (germinasyon) meydana gelir. Bu canlanma tipik olarak, sporun iç zarındaki germinant reseptörlerine bağlanan amino asitler (örn. L-alanin) veya şekerler gibi spesifik besinlerin varlığıyla başlatılır; bu da hızlı rehidrasyonu, korteks hidrolizini ve metabolizmanın yeniden başlamasını tetikler. Kısa süreler için 60-80°C’de ısı aktivasyonu, reseptör konformasyonunu değiştirerek veya inhibitör faktörleri serbest bırakarak çimlenme oranlarını artırabilir, ancak bu her zaman gerekli değildir. Tüm süreç, hareketsiz endosporu dakikalar içinde tekrar vejetatif bir hücreye dönüştürür.^[76][77][78]

Endosporların ötesinde, diğer özelleşmiş yapılar arasında, Magnetospirillum türleri gibi manyetotaktik bakterilerde bulunan zarla çevrili organeller olan manyetozomlar yer alır. Bunlar, hücre içi mıknatıslar gibi davranan nano ölçekli demir oksit (manyetit, Fe₃O₄) veya demir sülfür (greigit, Fe₃S₄) kristalleri zincirlerini içerir; bu kristaller bakterileri Dünya’nın jeomanyetik alan çizgileri boyunca hizalayarak sucul tortularda optimal mikrooksik ortamlara doğru navigasyona yardımcı olur. Bu kristallerin biyomineralizasyonu genetik olarak kontrol edilir ve hücreye kalıcı bir manyetik dipol momenti sağlar.^[79][80][81]

Karboksizomlar, siyanobakteriler (örn. Synechococcus) ve bazı proteobakterilerdeki protein yapılı mikro bölmeler olarak işlev gören başka bir özelleşmiş yapı sınıfını temsil eder. Bu çokyüzlü organeller, CO₂ sabitleyici enzim RuBisCO’yu karbonik anhidraz ile birlikte kapsüller; bu da Calvin-Benson-Bassham döngüsünün verimliliğini artırmak ve fotorespirasyonu en aza indirmek için bikarbonattan yüksek yerel CO₂ konsantrasyonları üretir. Heksamerik ve pentamerik proteinlerden oluşan kabuk, CO₂’yi tutarken substrat girişine seçici olarak izin verir, böylece düşük CO₂ ortamlarında karbon fiksasyonunun verimliliğini önemli ölçüde artırır.^[82][83][84]

Fizyoloji

Metabolik Süreçler

Bakteriler, enerji üretmek ve temel biyomolekülleri sentezlemek için, öncelikle ototrofi ve heterotrofi yoluyla çok çeşitli metabolik süreçler kullanır. Ototrof bakteriler, inorganik karbondioksiti organik bileşiklere sabitleyerek çeşitli ekosistemlerde birincil üreticiler olarak hizmet ederken, heterotrof bakteriler hem enerjiyi hem de karbonu önceden var olan organik maddeden elde ederler. Siyanobakteriler gibi fotoototroflar, karbon fiksasyonunu yürütmek için klorofil bazlı fotosentez yoluyla ışık enerjisini kullanır ve yan ürün olarak oksijen üretir. Buna karşılık, mor sülfür bakterileri de dahil olmak üzere anoksijenik fotoototroflar, hidrojen sülfür gibi inorganik elektron vericilerini okside ederken ışığı yakalamak için bakteriyoklorofili kullanır ve oksijen üretiminden kaçınır. Nitrosomonas ve Nitrobacter gibi nitrifikasyon bakterileriyle örneklendirilen kemoototroflar, amonyak gibi inorganik bileşikleri nitrit ve nitrata okside eder ve bu enerji salınımını Calvin döngüsü yoluyla karbon fiksasyonuna bağlar.^[7][85]

Bakterilerde solunum, ATP üretmek için organik veya inorganik substratların oksidasyonunu içerir ve oksijen mevcudiyetine göre değişiklik gösterir. Aerobik solunumda bakteriler, elektronları NADH gibi vericilerden oksijene aktarmak için sitoplazmik zarda bir elektron taşıma zinciri kullanır ve ATP sentaz yoluyla ATP sentezini yönlendiren bir proton hareket gücü (proton motive force) oluşturarak oksitlenen glikoz molü başına yaklaşık 38 ATP molekülü üretir. Anaerobik solunum, nitrat, sülfat veya fumarat gibi alternatif elektron alıcıları kullanır, daha az ATP molekülü üretir ancak oksijenin sınırlı olduğu ortamlarda enerji korunmasına izin verir. Bir anaerobik metabolizma biçimi olan fermantasyon, bir elektron taşıma zinciri olmadan substrat düzeyinde fosforilasyon yoluyla NAD+’yı yeniden üretir, glikoz molü başına yalnızca yaklaşık 2 ATP verir ve laktat veya etanol gibi son ürünlerle sonuçlanır. Bu süreçlerin merkezinde korunmuş yollar bulunur: glikoliz, sitoplazmada glikozu pirüvata parçalayarak 2 ATP ve NADH üretir; trikarboksilik asit (TCA) döngüsü, pirüvattan veya diğer substratlardan türetilen asetil-CoA’yı okside ederek solunum yapan bakterilerdeki elektron taşıma zinciri için ek indirgeme eşdeğerleri üretir.^[7]

Azot fiksasyonu, belirli bakterilerde, atmosferik dinazotun (N₂) biyosentez için biyoyararlı amonyağa dönüştürülmesini sağlayan özelleşmiş bir metabolik süreci temsil eder. Bu, N₂’nin enerji yoğun indirgenmesini kolaylaştırmak için aktif bölgesinde bir molibden-demir (Mo-Fe) kofaktörü gerektiren ve sabitlenen N₂ molekülü başına 16 ATP tüketen nitrojenaz enzim kompleksi tarafından katalizlenir. Rhizobium ve Azotobacter gibi diazotrof bakteriler, bu süreci genellikle simbiyotik veya serbest yaşayan birliktelikler halinde gerçekleştirerek küresel azot mevcudiyetine önemli ölçüde katkıda bulunur. Metabolik çeşitlilik, Thiobacillus gibi bakterilerdeki kükürt oksidasyonuna kadar uzanır; burada hidrojen sülfür veya elementel kükürt gibi indirgenmiş kükürt bileşikleri sülfata okside edilir, kemoototrofik büyüme için enerji üretilir ve kükürt ile karbon döngüleri birbirine bağlanır. Bu süreçler genetik olarak düzenlenir ve transkripsiyonel kontrollerle ilgili ayrıntılar genetik mekanizmalarda ele alınır.^[7][86][87]

Üreme ve Nüfus Artışı

Bakteriler, elverişli koşullar altında hızlı nüfus artışına olanak tanıyan, ikiye bölünme (binary fission) olarak bilinen bir süreçle, öncelikle eşeysiz olarak çoğalırlar.^[88] İkiye bölünmede süreç, tek bir dairesel DNA molekülü olan bakteriyel kromozomun belirli bir orijin bölgesinden başlayarak replikasyonuyla başlar ve iki özdeş kopya oluşana kadar çift yönlü olarak ilerler.^[89] Bu replikasyonu, kopyalanan kromozomların uzayan hücrenin zıt uçlarına ayrılması takip eder.^[90] Bölünme, hücrenin orta noktasında kasılabilen bir halka halinde polimerize olan bir tubulin homoloğu olan FtsZ proteini tarafından yönetilir; bu protein, hücre zarını ve hücre duvarını içeri doğru büken bir septum oluşturmak için diğer proteinleri işe alır ve sonunda hücreyi genetik olarak özdeş iki yavru hücreye böler.^[91] Escherichia coli için olanlar gibi optimal laboratuvar koşulları altında bu süreç yaklaşık 20 dakikalık bir nesil süresiyle gerçekleşebilir ve tek bir hücrenin kısa sürede milyarlarca soy üretmesine olanak tanır.^[92] Konjugasyon ve transdüksiyon gibi mekanizmalar yatay gen transferini kolaylaştırsa da, bunlar nadirdir ve birincil üreme modlarından ziyade genetik çeşitlilik için yardımcı işlevi görürler.^[93]

Bakteriyel nüfus artışı, sınırlı kaynaklara sahip kapalı bir sistemde kültürlendiğinde tipik olarak dört farklı evreli karakteristik bir eğri izler. Gecikme (lag) evresi, hücrelerin ortama uyum sağladığı, enzimler sentezlediği ve boyut olarak büyüdüğü ancak henüz önemli ölçüde bölünmediği bir ilk adaptasyon dönemini temsil eder.^[94] Bu evre, hücrelerin sabit bir oranda bölündüğü, her nesilde nüfusun iki katına çıktığı ve $$ N = N_0 \times 2^n $$ denklemini izlediği logaritmik veya üstel (log) evreye geçer; burada $N$ son hücre sayısı, $N_0$ başlangıç sayısı ve $n$ geçen nesil sayısıdır.^[94] Besinler tükendikçe ve atık ürünler biriktikçe durağan (stationary) evre başlar, bu da hücre bölünmesini ölüm oranlarıyla dengeleyerek kabaca sabit bir popülasyon büyüklüğünü korur.^[95] Son olarak, kaynakların tükenmesi ve toksik birikim nedeniyle ölüm oranı üremeyi aştığında ölüm evresi meydana gelir ve canlı hücrelerde üstel bir düşüşle sonuçlanır.^[94]

Çeşitli çevresel faktörler, bakteriyel üremeyi ve popülasyon dinamiklerini kritik bir şekilde etkiler. Temel karbon, azot ve diğer substratların daha yüksek konsantrasyonlarıyla büyüme oranları doygunluğa kadar arttığı için besin mevcudiyeti çok önemlidir; doygunluğun ötesinde daha fazla ilave yarar sağlamaz; sınırlama, daha yavaş bölünmeyi ve durağan evreye girişi tetikler.^[96] Sıcaklık da kilit bir rol oynar; çoğu bakteri, 20–45°C aralığında gelişen mezofiller olarak sınıflandırılır ve insanla ilişkili türler için 37°C civarında optimal replikasyon oranları sergiler.^[97] Benzer şekilde, pH enzimatik aktiviteyi ve zar bütünlüğünü etkiler; nötrofilik bakteriler —çoğunluk— 6,5–7,5 civarındaki nötr değerlerde maksimum büyümeye ulaşır, ancak üreme durmadan önce 5–9 gibi daha geniş bir aralığı tolere edebilirler.^[98] Belirli türler tarafından oluşturulan endosporlar, olumsuz koşullar sırasında hayatta kalmayı artırır ancak doğrudan aktif üremeye katkıda bulunmaz.^[91]

Genetik Mekanizmalar

Bakteri genomları tipik olarak yaklaşık 0,7 ila 10 megabaz (Mb) boyutunda tek bir dairesel kromozom olarak düzenlenmiştir ve ortalama 3-5 Mb civarındadır; ancak Mycoplasma mobile gibi bazı türler yaklaşık 0,78 Mb’lik daha küçük genomlara sahiptir.^[99][100] Bu kromozomlar genellikle, antibiyotik direnci veya metabolik işlevler gibi gerekli olmayan genleri taşıyan, bağımsız olarak çoğalan daha küçük, ekstra kromozomal plazmitlerle bir arada bulunur.^[101] Genom bileşimi önemli ölçüde değişir; guanin-sitozin (GC) içeriği, DNA kararlılığı ve kodon kullanımı gibi faktörleri etkileyerek, belirli Mycoplasma türlerinde %25 kadar düşükken diğerlerinde %70’in üzerine çıkar.^[100][102]

Bakterilerde DNA replikasyonu, oriC adı verilen belirli bir orijin bölgesinde başlar ve dairesel kromozom etrafında çift yönlü olarak ilerleyerek hücre bölünmesinden önce verimli kopyalamayı sağlar.^[103] Birincil replikatif enzim olan DNA polimeraz III, yeni iplikçikleri yüksek sadakatle sentezler ve optimal koşullar altında Escherichia coli‘de saniyede yaklaşık 1000 baz çifti hızına ulaşır.^[104] Bu süreç, helikazlar tarafından çift sarmalın çözülmesini ve primaz tarafından öncüllenmesini (priming) içerir; bu, replizomu oluşturmak için oriC’ye bağlanan DnaA gibi başlatıcı proteinler tarafından koordine edilir.^[105]

Yatay gen transferi (HGT), bakterilerin diğer hücrelerden genetik materyal edinmesini sağlayarak dikey kalıtımın ötesinde hızlı adaptasyonu ve çeşitliliği teşvik eder. Transformasyon, yetkin hücreler tarafından ortamdan çıplak DNA parçalarının alınmasını ve bunların homolog rekombinasyon yoluyla entegre edilmesini içerir.^[106] Transdüksiyon, bakteriyofajların enfeksiyon döngüleri sırasında yanlışlıkla konak DNA’sını paketleyip bakteriler arasında transfer etmesiyle oluşur.^[106] Konjugasyon, bir seks pilusu aracılığıyla doğrudan hücreden hücreye teması gerektirir; E. coli‘nin F-plazmid sisteminde olduğu gibi, konjugatif bir plazmid, tip IV salgı sistemi aracılığıyla donörden alıcıya mobilize edilir.^[106][107]

Bakteri genomları, DNA sarmalını bozan bitişik timin bazları arasındaki kovalent bağlar olan timin dimerlerini indükleyen ultraviyole (UV) radyasyonu gibi çevresel streslerden kaynaklanan mutasyonlar yaşar. E. coli‘de bu lezyonlar, bir flavin kofaktöründen elektron transferi yoluyla dimerleri bölmek için yakın UV veya mavi ışığı kullanan ve orijinal bazları eksizyon olmadan onaran, ışıkla aktive olan bir enzim olan DNA fotoliyaz tarafından onarılır.^[108] Viral enfeksiyonlara karşı koymak için bakteriler, adaptif bir bağışıklık mekanizması olarak CRISPR-Cas sistemini kullanır; burada cas genleri endonükleazları kodlar ve CRISPR dizileri, geçmiş işgalcilerin DNA’sından türetilen aralayıcı (spacer) dizilerini depolar, böylece yeniden maruz kalındığında eşleşen yabancı nükleik asitlerin diziye özgü bölünmesini sağlar.^[109]

Davranış ve Adaptasyonlar

Hareketlilik (Motilite) ve Hareket

Bakteriler, kimyasal gradyanlara veya fiziksel ipuçlarına yanıt vermelerini sağlayan, öncelikle kamçılar, piluslar veya sümük salgısı yoluyla sulu veya yüzey ortamlarında gezinmek için çeşitli hareketlilik mekanizmaları sergilerler. En yaygın biçim, hücre zarına gömülü moleküler bir motorla çalışan döner pervaneler gibi işlev gören kamçıları içerir. Bu motor, saniyede yüzlerce devire varan hızlarda dönüşü sağlamak için solunum sırasında zar boyunca oluşturulan bir elektrokimyasal gradyan olan proton hareket gücünü (PMF) kullanır.^[110] Bazı deniz türlerinde, sodyum hareket gücü benzer motorlara güç sağlar.^[110] Kamçı düzeni değişir: Escherichia coli‘de olduğu gibi hücre gövdesi üzerine dağılmış peritrik kamçılar, hücreyi düz “koşular” halinde ileri itmek için saat yönünün tersine dönüş sırasında bir araya toplanır.^[111] Vibrio cholerae‘da olduğu gibi bir hücre kutbunda bulunan polar kamçılar benzer itiş gücü sağlar ancak kılıflıdır ve sodyum iyonları tarafından çalıştırılır, bu da sıvı ortamlarda yüksek hızlı yüzmeyi kolaylaştırır.^[112]

Kamçılı bakterilerde kemotaksis, hareketi besinler gibi elverişli koşullara doğru veya iticilerden uzağa yönlendirmek için motor yönünü modüle etmeye dayanır. E. coli‘de bu, “koş ve takla at” (run-and-tumble) hareketi olarak kendini gösterir: saat yönünün tersine kamçı dönüşü koşuları sürdürürken, kısa süreli saat yönünde geçişler takla atmaya neden olarak yönü rastgele hale getirir; taklaların sıklığı, çekici gradyanlarda azalarak yokuş yukarı koşuları uzatır.^[113] Bu eğilim, uyaran konsantrasyonundaki zamansal değişikliklere uyum sağlayan reseptörlerin metilasyonunu içeren bir sinyal yolu ile düzenlenir.^[113] Vibrio türleri, benzer bir sistem kullanır ancak sodyumla çalışan motorlar ve polar kamçılar aracılığıyla amino asitlere ve diğer sinyallere yanıt vermeyi sağlayan çoklu kemotaksis yolları bulunur.^[112]

Yüzey hareketliliği, kamçı gerektirmeyen kayma (gliding) ve seğirme (twitching) hareketlerini içerir. Myxococcus xanthus‘ta kayma iki sistemle gerçekleşir: Hücre kutuplarındaki nozul benzeri yapılardan sümük ekstrüzyonu ile itilen, hidrasyon üzerine genişleyerek hücreyi ileri iten maceracı (A) hareketlilik; ve yakındaki hücrelere veya yüzeylere bağlanan tip IV pilusların uzaması ve geri çekilmesiyle yönlendirilen sosyal (S) hareketlilik.^[114] Pseudomonas aeruginosa ve Neisseria gonorrhoeae gibi türlerde gözlenen seğirme hareketliliği, tip IV pilusların döngüsel uzamasına, yapışmasına ve hızlı geri çekilmesine dayanır; hücreleri yaklaşık 1 µm/s hızla yüzeyler boyunca çekmek için 80 pN’ye kadar kuvvet üretir.^[115] Bu mekanizmalar, kolonizasyonu artıran yüzey teması veya kimyasal gradyanlar gibi çevresel faktörler tarafından tetiklenir.^[115]

Özellikle Staphylococcus aureus ve Staphylococcus epidermidis gibi koklar olmak üzere birçok bakteri hareketsizdir; aktif yer değiştirme için kamçı veya pilustan yoksundur ve bunun yerine pasif dağılıma veya konak etkileşimlerine güvenirler.^[116] Bununla birlikte, hareketli türler bile besin kıtlığı gibi belirli koşullar altında geçici olarak hareketsiz hale gelebilirken, osmolarite gradyanları gibi çevresel tetikleyiciler, duyarlı popülasyonlarda hareketlilik oranlarını modüle edebilir.^[116]

İletişim ve Çoğunluğu Algılama (Quorum Sensing)

Bakteriler, popülasyonların çevresel ipuçlarına yanıt olarak gen ekspresyonunu koordine etmesini sağlayan, hücre yoğunluğuna bağlı bir mekanizma olan çoğunluğu algılama (quorum sensing) yoluyla iletişim kurar. Bu sistemde, bireysel hücreler, otoindükleyici adı verilen sinyal molekülleri üretir ve salgılar; bu moleküller hücre yoğunluğu arttıkça hücre dışında birikir; bir eşik konsantrasyonuna ulaşıldığında, bu moleküller spesifik reseptörlere bağlanarak, kolektif davranışları ortaya çıkarmak için hedef genlerin aktivasyonunu veya baskılanmasını tetikler.

Gram-negatif bakterilerde birincil otoindükleyiciler, LuxI tipi enzimler tarafından sentezlenen ve LuxR tipi transkripsiyonel regülatörler tarafından algılanan küçük yayılabilir moleküller olan N-asil homoserin laktonlardır (AHL’ler). Örneğin, AHL’ler zincir uzunluğu ve ikame ediciler açısından farklılık göstererek sinyalleşmede özgüllük sağlar. Buna karşılık, Gram-pozitif bakteriler tipik olarak otoindükleyici olarak modifiye edilmiş oligopeptitleri kullanır; bunlar genellikle post-translasyonel olarak işlenir ve özel taşıyıcılar aracılığıyla dışarı aktarılır, algılama ise histidin kinazları ve yanıt düzenleyicilerini içeren iki bileşenli sistemler aracılığıyla gerçekleşir.^{[117][118][119]}

Çoğunluğu algılama; koordineli yapışma ve matris üretiminin topluluk istikrarını artırdığı biyofilm oluşumu ve enfeksiyon zamanlamasını optimize etmek için toksinler ve adezinler gibi virülans faktörlerinin ekspresyonu dahil olmak üzere çeşitli süreçleri düzenler. Klasik bir örnek, simbiyotik konak ışık organları içinde yalnızca yüksek yoğunluklarda biyolüminesansı indüklemek için AHL aracılı çoğunluğu algılamayı kullanan ve karşı aydınlatma kamuflajı sağlayan deniz bakterisi Vibrio fischeri‘dir.

Otoindükleyicilerin ötesinde bakteriler, popülasyon eşiklerinde DNA alımı için genetik yetkinliği (kompetans) destekleyen 17 amino asitlik bir feromon olan streptokoklardaki yetkinlik uyarıcı peptit (CSP) gibi özelleşmiş yanıtlar için diğer yayılabilir sinyalleri kullanır. Streptococcus pneumoniae‘da CSP’nin ComD reseptörüne bağlanması, ComE yanıt düzenleyicisini aktive ederek transformasyon genlerini yukarı regüle eder.^[120]

2025’teki son gelişmeler, çoğunluğu algılama ağlarını modellemek için yapay zeka ve makine öğreniminden yararlanarak, senkronize salınımlar ve türler arası çapraz konuşma (crosstalk) gibi ortaya çıkan topluluk davranışlarını yüksek doğrulukla tahmin etmiştir. Bu yapay zeka destekli simülasyonlar, tek hücre dinamiklerini popülasyon düzeyindeki verilerle birleştirerek sentetik biyoloji devrelerinin ve bakteriyel iletişimi hedefleyen terapötik müdahalelerin tasarımına yardımcı olmaktadır.^[121][122]

Taksonomi ve Sınıflandırma

Geleneksel Tanımlama Teknikleri

Bakteriler için geleneksel tanımlama teknikleri, mikroskopi, kültürleme ve biyokimyasal testler yoluyla gözlemlenebilen fenotipik özelliklere dayanır; hücre duvarı özellikleri, büyüme gereksinimleri ve metabolik aktivitelere dayalı farklılaşmaya izin verir.^[123]

1884’te Danimarkalı bakteriyolog Hans Christian Gram tarafından geliştirilen Gram boyama, ilk sınıflandırma için temel bir yöntem olmaya devam etmektedir.^[124] Prosedür, kristal viyole boyasının uygulanmasını, ardından iyot mordanı, alkol ile renk giderme ve safranin ile karşıt boyamayı içerir; Gram-pozitif bakteriler, kalın peptidoglikan tabakaları nedeniyle mor kristal viyole-iyot kompleksini tutarken, Gram-negatif bakteriler rengini kaybeder ve safraninden dolayı pembe görünür.^[123] Bu ayrım, ışık mikroskobu altında gözlemlenen koklar veya basillerdeki daha kalın hücre duvarları gibi morfolojik özelliklerle ilişkilidir.^[125]

Kültür teknikleri, seçici ve ayırt edici ortamlardaki büyüme tercihlerinden yararlanarak bakterileri daha da ayırt eder. Alfred Theodore MacConkey tarafından 1905 civarında geliştirilen MacConkey agar gibi seçici ortamlar, safra tuzları ve kristal viyole kullanarak Gram-pozitif bakterileri inhibe ederken Gram-negatif enterik türlerin büyümesine izin verir; laktoz fermente eden organizmalar, indikatör boyalardan asit üretimi nedeniyle pembe koloniler üretir.^[126] Boyut, şekil, doku ve pigmentasyonla değerlendirilen koloni morfolojisi ek ipuçları sağlar; Pseudomonas aeruginosa‘nın mukoid kolonileri ekzopolisakkarit üretimini gösterir.^[127] Clostridium türleri gibi zorunlu anaeroblar için yetiştirme oksijensiz ortamlar gerektirir; teknikler, 1940’lardaki erken tüp yuvarlama yöntemlerinden, azot, hidrojen ve karbondioksit gaz karışımları kullanarak düşük redoks potansiyellerini koruyan modern anaerobik odalara evrildi.^[128]

Biyokimyasal testler, tanımlamayı daraltmak için spesifik enzimatik aktiviteleri hedefler. 1928’de Gordon ve McLeod tarafından tanıtılan oksidaz testi, tetrametil-p-fenilendiamin kullanarak sitokrom c oksidazı tespit eder; mora renk değişimi, Pseudomonas gibi pozitif aerobları gösterir.^[129] Katalaz testi, stafilokokları (pozitif, hidrojen peroksiti köpürtür) streptokoklardan (negatif) ayırır.^[130] 1969’da bioMérieux tarafından piyasaya sürülen API şeritleri gibi ticari sistemler, birden fazla testi (örneğin, dekarboksilazlar, üreaz ve şeker fermantasyonu için) bakteri süspansiyonları ile inkübe edilen plastik şeritlere minyatürleştirerek tür düzeyinde tanımlama için veritabanlarıyla eşleşen sayısal profiller verir.^[131]

Faydalarına rağmen, geleneksel yöntemler önemli sınırlamalarla karşı karşıyadır, çünkü bunlar bakteri çeşitliliğinin büyük çoğunluğunu kültürleyemez; tahminler, karmaşık beslenme veya çevresel ihtiyaçlar nedeniyle bakteri türlerinin %99’undan fazlasının standart laboratuvar koşullarında kültürlenemez durumda kaldığını göstermektedir.^[132]

Moleküler ve Filogenetik Yöntemler

Bakteriyel sınıflandırmadaki moleküler ve filogenetik yöntemler, evrimsel ilişkileri çıkarmak ve taksonları belirlemek için nükleik asit tabanlı tekniklere dayanır, filogeniyi yansıtan genetik belirteçleri hedefleyerek fenotipik yaklaşımların sınırlamalarının üstesinden gelir. Bu yöntemler, 20. yüzyılın sonlarından bu yana mikrobiyolojide devrim yaratarak yeni soyların tanımlanmasını ve sağlam taksonomik çerçevelerin oluşturulmasını sağladı.^[133]

Bu yaklaşımların temel taşı, tüm bakterilerde bulunan oldukça korunmuş ancak filogenetik olarak bilgilendirici bir molekülü hedefleyen 16S ribozomal RNA (rRNA) geni dizilemesidir. 16S rRNA geni yaklaşık 1.500 baz çifti (bp) uzunluğundadır ve PCR amplifikasyonu için evrensel primerlerin tasarımını kolaylaştıran korunmuş bölgelerden ve farklılaşma için türe özgü dizi çeşitliliği sağlayan dokuz hiperdeğişken bölgeden (V1–V9) oluşur. Bu yapı, çeşitli taksonlar arasında dizilerin hizalanmasına ve karşılaştırılmasına izin vererek filogenetik ağaç oluşturulmasını sağlar. Yöntemin temel etkisi, prokaryotik sınıflandırmayı temelden yeniden şekillendiren üç yaşam alanını —Bacteria, Archaea ve Eukarya— ortaya çıkarmak için 16S rRNA oligonükleotid kataloglarını kullanan Carl Woese ve George Fox’un 1977 analizine kadar uzanır.^[134]

Dizileme teknolojisindeki ilerlemeler, kesin taksonomik belirleme için kapsamlı genetik veriler sağlayan tam genom dizilemeye (WGS) genişlemiştir. WGS’den elde edilen önemli bir metrik, iki genom arasındaki tüm ortolog genlerin ortalama benzerliği olarak hesaplanan ortalama nükleotid kimliğidir (ANI); %95’ten fazla ANI paylaşan suşlar, geleneksel %70 DNA-DNA hibridizasyon eşiğiyle ilişkili olarak tipik olarak aynı tür olarak kabul edilir. Bu yaklaşım, özellikle yakından ilişkili izolatlar için tür sınırlarını standartlaştırmıştır. ANI’yi tamamlayan pan-genom kavramı —birden fazla suşun karşılaştırmalı genomiği yoluyla tanıtılan— bir çekirdek genom (tüm suşlar tarafından paylaşılan genler) ve bir aksesuar genomdan (suşa özgü genler) oluşan, tür içi çeşitliliği ve evrimsel dinamikleri ortaya koyan bir bakteri türünün tam gen repertuarını tanımlar. Ancak, yatay gen transferi, WGS verilerinden yapılan filogenetik çıkarımları karmaşıklaştırabilir.^[135]

Geleneksel kültürleme yoluyla erişilemeyen mikrobiyal çeşitliliğin çoğunluğunu oluşturan kültürlenmemiş bakteriler için, metagenomik, izolasyon olmadan topluluk kompozisyonlarını ve filogenilerini yeniden oluşturmak için toplam çevresel DNA’yı diziler. Bu kültürden bağımsız strateji, 2007’de başlatılan ve 2012’den itibaren insanla ilişkili bölgelerden 16S rRNA profilleri ve shotgun metagenomları dahil olmak üzere kapsamlı veri setleri veren İnsan Mikrobiyom Projesi’nin de örneklediği gibi çok sayıda yeni soyu ortaya çıkarmıştır. Bu analizleri destekleyenler; filogenetik yerleşim için Bacteria, Archaea ve Eukarya’dan kalite kontrolü yapılmış, hizalanmış 16S/18S rRNA dizilerini düzenleyen SILVA ve dizi alımı ve hizalaması için GenBank ile entegre 16S rRNA veritabanı gibi NCBI kaynaklarıdır. Bu araçlar, çalışmalar arasında standartlaştırılmış, tekrarlanabilir sınıflandırmalar sağlar.^[136][137]

Bakteriyel Taksonomideki Güncellemeler

2024 yılında, Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi (NCBI), daha yüksek seviyelerdeki filogenetik ilişkileri daha iyi yansıtmak için prokaryotlar için taksonomik sınıflandırmasına ‘alem’ (kingdom) rütbesini tanıttı ve Bacteria alanını, eskiden Proteobacteria olarak bilinen Pseudomonadota şubesini kapsayan Pseudomonadati gibi alemlere ayırdı.^[138] Prokaryotik alanlar ve alemler için isimlerin geçerli bir yayınında önerilen bu değişiklik, isimlendirmeyi genomik ve filogenetik verilerle uyumlu hale getirirken mevcut sistemlerle uyumluluğu korur. Yayılma, Ekim 2024’te başladı ve Aralık ayına kadar devam ederek NCBI Taksonomisine dayanan veritabanlarını ve araçları etkiledi.^[138]

Şubat 2025’te NCBI Taksonomisi, organizmaları Archaea, Bacteria, Eukaryota ve Virüsler olarak sınıflandırmak için ‘süper krallık’ (superkingdom) kullanımını durdurarak ve en üst seviyelerde ‘Alan’ (Domain) ve ‘Realm’ rütbelerini tanıtarak yapısını daha da güncelledi. Bu değişiklikler, gelişen filogenetik içgörüleri daha iyi barındırmak için Bakteriler dahil prokaryotların hiyerarşik organizasyonunu iyileştirmektedir.^[139]

Son yıllar, özellikle klinik ve çevresel izolatlardan çok sayıda yeni bakteri türünün tanımlanmasına tanık oldu. 2024’teki dikkate değer örnekler arasında, insan klinik örneklerinden izole edilen ve ilgili stafilokoklardan farklı fenotipik ve genotipik özellikler sergileyen gram-pozitif bir kok olan Staphylococcus brunensis sp. nov. yer almaktadır.^[140] Aynı dönemde Streptococcus cinsindeki revizyonlar, çok lokuslu dizi analizi ve tam genom karşılaştırmalarına dayalı taksonomik yeniden sınıflandırmaları içeriyordu ve tanısal doğruluğu artırmak için Streptococcus pyogenes alt grupları gibi patojenlerin tür sınırlarını iyileştirdi.^[140] 2025 ortasına kadar, International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology’den doğrulama listeleri, yüksek verimli dizileme tarafından yönlendirilen hızlanmış keşifleri yansıtacak şekilde 200’den fazla yeni ismi ve kombinasyonu onayladı.^[141]

Bakteriyel taksonomide önemli bir zorluk, mikrobiyal çeşitliliğin ortasında sağlam ve tekrarlanabilir sınıflandırmalar sağlamak için taksonları tanımlamak üzere fenotipik özellikleri, genotipik verileri (16S rRNA dizilemesi ve ortalama nükleotid kimliği gibi) ve kemotaksonomik belirteçleri bütünleştiren polifazik yaklaşım olmaya devam etmektedir.^[142] Rütbeleri normalleştirmek için göreceli evrimsel sapmayı kullanan ve 2025’teki sürüm 10 itibariyle 715.000’den fazla bakteri genomunu tutarlı hiyerarşiler halinde sınıflandıran genom merkezli bir sistem olan Genom Taksonomi Veritabanı (GTDB) ile geçerli olarak yayınlanmış isimler için Uluslararası Prokaryot İsimlendirme Koduna uyan İsimlendirmede Durumu Olan Prokaryotik İsimler Listesi (LPSN) arasında gerilimler ortaya çıkmaktadır.^[143] Bu çerçeveler bazen farklılaşmakta, GTDB geleneksel sınırlara meydan okuyan rütbe normalleştirilmiş filogeniler önermekte ve bu da isimlendirme istikrarsızlığını önlemek için uyumlaştırma çağrılarına yol açmaktadır.

Metagenomikteki gelişmeler, kültürlenmemiş mikroplardan yüksek kaliteli metagenom montajlı genomların (MAG’ler) kurtarılmasını sağlayarak bakteriyel taksonomiyi derinden etkilemiş, taksonlar arasında genetik materyali sıklıkla değiştiren ve tür sınırlarını karmaşıklaştıran yatay gen transferi (HGT) tarafından gizlenen filogenetik sınırların belirlenmesine yardımcı olmuştur.^[144] Örneğin, metagenomik analizler, temel metabolik genlerdeki HGT kaynaklı mozaikliği çözmüş ve yerleşik şubeler içindeki yeni soyların daha kesin bir şekilde belirlenmesine izin vermiştir.^[145] 2025 itibariyle, bu çabalar, MAG’lerin polifazik doğrulamalara entegrasyonu nedeniyle önceki sayımlardan istikrarlı bir şekilde artan bir sayı olan, geçerli olarak yayınlanmış isimlere sahip Bakteri alanında yaklaşık 49 resmi şubenin tanınmasına katkıda bulunmuştur.^[146]

Çeşitlilik

Geçerli Olarak Tanımlanmış Şubeler

Geçerli olarak tanımlanmış bakteri şubeleri, Uluslararası Prokaryot İsimlendirme Kodu kapsamında geçerli olarak yayınlanmış, genellikle doğrulama için kültürlenmiş tip suşları gerektiren resmi olarak adlandırılmış taksonomik grupları kapsar. 2024 başı itibariyle, İsimlendirmede Durumu Olan Prokaryotik İsimler Listesi (LPSN), genomik ve kültürleme ilerlemelerinin yönlendirdiği bakteriyel taksonomideki önemli genişlemeleri yansıtacak şekilde 49 şubeyi tanımaktadır. 2024 başından bu yana geçerli olarak yayınlanmış yeni bir şube olmamasına rağmen, genomik çalışmalar adaylar önermeye devam etmektedir. Bu şubeler; aerobik ve anaerobik solunum, fotosentez, kemolitotrofi ve fermantasyonu kapsayan dikkate değer bir metabolik çeşitlilik sergiler ve bu da onların topraktan hayvan bağırsaklarına kadar olan ortamlarda besin döngüsü, ayrışma ve simbiyozdaki ekolojik rollerini destekler.^[147][146]

En önde gelenler arasında, 20’den fazla sınıf ve binlerce türüyle en büyük geçerli olarak tanımlanmış şube olan, aerobik solunum, denitrifikasyon ve azot fiksasyonu yapabilen çeşitli Gram-negatif çubuk veya koklarla karakterize edilen Pseudomonadota (eski adıyla Proteobacteria) yer alır. Temsili cinsler arasında Escherichia (örneğin, model bağırsak kommensali ve patojeni olan E. coli) ve Rhizobium (bitki köklerinde simbiyotik azot sabitleyiciler) bulunur ve küresel biyogeokimyasal döngülerdeki önemli rolünü vurgular. Bu şubenin metabolik çok yönlülüğü, tatlı sudan insan konaklarına kadar çeşitli nişlerin kolonizasyonunu sağlar.^[148]

Bacillota (eski adıyla Firmicutes), çoğunlukla Gram-pozitif, düşük G+C içerikli bakterilerden oluşur; birçoğu ısı veya kuruma gibi zorlu koşullarda hayatta kalmak için endosporlar oluşturur. Önemli cinsler arasında Bacillus (örneğin, biyoteknolojide kullanılan toprak saprofitleri B. subtilis) ve Clostridium (bütanol üretiminde yer alan anaerobik fermentörler) yer alır ve organik madde ayrışmasında ve tortular ve geviş getiren hayvan bağırsakları gibi anaerobik ortamlarda ekolojik öneme sahiptir. Endospor oluşumu bu şubeyi ayırt eder ve aşırı ortamlarda kalıcılığa izin verir.^[148]

Actinomycetota (eski adıyla Actinobacteria), biyoaktif bileşikler üretmesiyle ünlü, yüksek G+C içerikli, genellikle filamentli Gram-pozitif bakterileri içerir. Streptomyces (streptomisin gibi bilinen antibiyotiklerin üçte ikisinden fazlasını sentezleyen toprak sakinleri) gibi cinsler, ikincil metabolizmadaki rolünü örnekleyerek, antimikrobiyal ilaç keşfine ve lignoselüloz bozunumu yoluyla toprak besin döngüsüne katkıda bulunur. Bu şube, havalandırılmış topraklardaki aktinomiset topluluklarına hakimdir ve karbon döngüsü için hayati önem taşır.^[148]

Bacteroidota (eski adıyla Bacteroidetes), karmaşık karbonhidrat-aktif enzimler yoluyla polisakkarit bozunumunda uzmanlaşmış, hayvan mikrobiyomlarında yaygın olan Gram-negatif, anaerobik veya fakültatif çubuklardan oluşur. B. thetaiotaomicron gibi Bacteroides türleri, diyet liflerini kısa zincirli yağ asitlerine fermente eden, konak beslenmesini ve bağışıklık modülasyonunu destekleyen temel insan bağırsak mikrobiyotasıdır. Bu şubenin hidrolitik yetenekleri, onu bağırsaklar ve tortular gibi anoksik habitatlarda karmaşık organiklerin parçalanması için gerekli kılar.^[148]

Cyanobacteriota (eski adıyla Cyanobacteria), tilakoid zarlara sahip, CO₂’yi sabitleyen ve küresel fotosentezin yan ürünleri olarak oksijen üreten oksijenik fotosentetik bakterileri temsil eder. Synechococcus ve Anabaena gibi filamentli veya tek hücreli formlar, sucul ve karasal birincil üretime hakimdir, okyanuslarda çiçeklenmeler oluşturur ve Kambriyen öncesi dönemden beri atmosferik oksijenlenmeye katkıda bulunur. Heterosistlerdeki azot sabitleme yetenekleri, besin açısından fakir sularda besin mevcudiyetini daha da artırır.^[149]

Chloroflexota (eski adıyla Chloroflexi), genellikle kaplıcalarda veya anaerobik çürütücülerde bulunan, anoksijenik fotosentez veya kayma hareketliliğine sahip termofilik, filamentli bakterileri içerir. Chloroflexus gibi cinsler, oksijen evrimi olmadan ışığa bağımlı elektron taşınması gerçekleştirirken, Thermodesulfovibrio sülfat indirgemesine yardımcı olur; ekolojik rolleri jeotermal ortamlarda mat oluşumunu ve filamentle güçlendirilmiş biyofilmler yoluyla atık su arıtımını içerir. 2020 genişlemelerinden önce doğrulanan bu şube, bakteriyel çeşitlilikte erken tanınan termofiliyi vurgular.^[148]

Spirochaetota ve Deinococcota gibi diğerleriyle birlikte bu şubeler, bakteriyel adaptasyonların genişliğini göstermektedir, ancak metagenomik temelli kültürlenmemiş aday şubelere yapılan uzantılar ayrı bağlamlarda incelenmektedir.^[148]

Aday Şubeler ve Ortaya Çıkan Gruplar

Patescibacteria olarak da adlandırılan Aday Şubeler Radyasyonu (CPR), genellikle 0,1 ila 0,7 μm çapında değişen ultra küçük hücre boyutları ve genellikle 0,5 Mb’den küçük, oldukça sadeleştirilmiş genomları ile ayırt edilen, ağırlıklı olarak kültürlenmemiş bakterilerin monofiletik bir süper şubesini oluşturur. Bu özellikler, glikoliz, trikarboksilik asit döngüsü ve nükleotid sentezi gibi temel biyosentetik yollar için genlerden yoksun birçok soy ile azalmış metabolik yeteneklerle sonuçlanır.^[150] CPR bakterileri, bağlanma yapıları ve konaktan türetilen metabolit alımının genomik tahminleriyle kanıtlandığı üzere, temel besinler ve enerji için genellikle Actinomycetota gibi şubelerden gelen konak bakterilere dayanan zorunlu bir simbiyotik veya epiparasitik yaşam tarzı sergilerler.^[150] Temsili grupler arasında, bilinen en küçük serbest yaşayan hücreler arasında yer alan Parcubacteria (eski adıyla OD1) ve yaygın olarak oral mikrobiyomlarla ilişkilendirilen Saccharibacteria bulunur.^[150]

Bu süper şube, mikrobiyal karanlık maddenin önemli bir kısmını temsil eden ve topraklar, tortular ve insanla ilişkili topluluklar gibi ortamlarda genel bakteri çeşitliliğine tahmini %15-26 oranında katkıda bulunan 70’ten fazla oldukça farklı şubeyi kapsar.^[150] Metagenomik araştırmalar, CPR’den binlerce metagenom montajlı genom (MAG) elde etti ve bunların her yerde bulunduğunu ortaya koydu, ancak yetiştirme zorlukları nedeniyle kültür koleksiyonlarında yeterince temsil edilmediklerinin altını çizdi.^[151]

2020’den 2025’e kadar genomikteki gelişmeler, CPR çerçevesinin ötesinde ek ortaya çıkan bakteri soylarını ortaya çıkardı. 2022’de, deniz tortusu MAG’lerinin analizi, FCB (Fibrobacterota-Chlorobiota-Bacteroidota) süper şubesi içinde dört yeni şubenin önerilmesine yol açtı: Blakebacterota ve Orphanbacterota dahil olmak üzere, polisakkaritlerin anaerobik bozunumu ve kükürt ve azot döngüsüne katılımı içeren çok yönlü metabolizmalarla karakterize edilenler.^[152] Bu şubeler, ortalama 2,9 Mb civarında genomlara ve yüksek oranda yeni protein ailelerine sahiptir ve bu da oksijenin sınırlı olduğu tortularda küresel biyogeokimyasal süreçlerdeki rollerini vurgulamaktadır.^[152] Nisan 2025’te Michigan Eyalet Üniversitesi araştırmacıları, yüzeyin 70 fit altına kadar inen Kritik Bölge’nin derin topraklarında bol miktarda bulunan ve mikrobiyal topluluklara hakim olan (bazı örneklerde %50’den fazla) ve su arıtımını kolaylaştırmak için karbon ve azotu aktif olarak temizleyen yeni bir şube olan CSP1-3’ü (taksonomik veritabanlarında GAL15 olarak da bilinir) tanımladılar.^[153] Yeraltı suyu ekosistemleri üzerine yapılan eş zamanlı 2025 çalışmaları, CPR bakterilerinin %11-51 nispi bolluğa ulaşabildiğini ve hem oksik hem de anoksik koşullar altında 1-15 günlük ikiye katlanma süreleri ile serbest yaşayan taksonlarla karşılaştırılabilir büyüme oranları sergilediğini ve katı anaerobiyoz varsayımlarına meydan okuduğunu gösterdi.^[154]

Aday şubelerin ve ortaya çıkan grupların incelenmesi, standart 0,2 μm filtrelerden geçmeye izin veren ultra küçük morfolojileri ve aksenik kültivasyonu engelleyen simbiyotik etkileşimlere sık sık bağımlı olmaları nedeniyle engellenmektedir. Sonuç olarak, içgörüler büyük ölçüde metagenomik dizilemeden türetilen MAG’lere dayanmaktadır; bunlar filogeni ve tahmin edilen işlevler için bilgilendirici olsa da, genellikle düşük biyokütleli ortamlarda eksiklik ve montaj önyargılarından muzdariptir.^[155] Bu zorluklar, konak parazitliği veya metabolik çok yönlülük gibi özelliklerin deneysel olarak doğrulanmasını sınırlar.

2025 yılına gelindiğinde, SILVA ribozomal RNA veritabanı yaklaşık 89 bakteri şubesini tanımaktadır ve genomik ve filogenetik analizler yoluyla düzinelerce ek aday şube önerilmiştir; bu da bakteriyel taksonominin devam eden genişlemesini yansıtmaktadır.^[156]

Diğer Organizmalarla Etkileşimler

Simbiyotik ve Kommensal İlişkiler

Bakteriler, her iki ortağın da fayda sağladığı mutualizmden, bakterilerin konağa zarar vermeden avantaj sağladığı kommensalizme kadar uzanan, konak organizmalarla simbiyotik ilişkilere girerler. Bu etkileşimler, besin döngüsü, bağışıklık modülasyonu ve ekosistem istikrarı için çok önemlidir ve genellikle konak fizyolojisini etkileyen karmaşık mikrobiyal toplulukları içerir. Mutualistik birlikteliklerde bakteriler, azot fiksasyonu gibi temel hizmetleri sağlarken, kommensal olanlarda kaynaklara erişmek için mukozal yüzeyler gibi nişleri kolonize ederler.^[157]

Kommensal bakteriler, Bacteroides thetaiotaomicron gibi türlerin diyet liflerini konak enerji ihtiyaçlarını ve epitel sağlığını destekleyen kısa zincirli yağ asitlerine ayrıştırdığı insan bağırsak mikrobiyotasında gelişir. Bu bakteri, bitki glikanlarını parçalamak için genler eksprese ederek mikrobiyomun genel sindirim verimliliğine katkıda bulunur. İnsan kolonu, içerik gramı başına yaklaşık 10¹¹ bakteri hücresi barındırır ve konağa zarar vermeden fermantasyona ve vitamin üretimine yardımcı olan yoğun bir topluluk oluşturur.^[158][44]

Mutualistik ilişkiler, karbonhidratlar karşılığında bitkiye kullanılabilir amonyum sağlamak üzere nif gen kümesi yoluyla atmosferik azotu sabitlemek için baklagil köklerinde nodüller oluşturan rizobi bakterilerinde görüldüğü gibi, işbirlikçi faydaları örneklendirir. Bu simbiyoz, toprak verimliliğini ve bitki büyümesini artırır; Rhizobium türleri gibi rizobiler, sinyal molekülleri aracılığıyla nodül gelişimini indükler. Benzer şekilde, mercanlardaki Symbiodinium dinoflagellatları ile ilişkili bakteriler, termal toleransı destekleyerek ağarmayı hafifletebilir; probiyotik suşlar, holobiontun mikrobiyal dengesini stabilize ederek ısı stresi altında ölüm oranını azaltır.^{[159][160][161]}

Holobiont kavramı, konağı ve mikrobiyomunu birleşik bir varlık olarak çerçeveler; burada bakteriyel dinamikler sağlık sonuçlarını etkiler; mikrobiyal bileşimdeki dengesizlikler olan disbiyoz, değişmiş metabolit üretimi yoluyla inflamatuar bağırsak hastalığı gibi durumlarla bağlantılıdır. 2025’te geliştirilen probiyotik akustik biyosensörler dahil olmak üzere son gelişmeler, mikrobiyom stabilitesini invaziv olmayan bir şekilde izlemek için bağırsak inflamasyon belirteçlerinin gerçek zamanlı takibini sağlar. Ciltte, Staphylococcus epidermidis, çevresel stres faktörlerine karşı koruyan seramidler üreterek bariyer bütünlüğünü korur ve kommensal bir koruyucu görevi görür. Bitkilerde, Pseudomonas ve Bacillus türleri gibi endofitik bakteriler, hormon modülasyonu ve besin çözünürleştirme yoluyla büyümeyi desteklemek için iç dokuları kolonize eder ve açık semptomlar olmadan dayanıklılığı artırır.^{[162][163][164][157]}

Yırtıcı ve Savunmacı Etkileşimler

Bakteriler, mikrobiyal topluluklar içinde, belirli türlerin besin için diğer bakterileri tüketmek üzere avcı gibi davrandığı yırtıcı etkileşimlere girerler. Yırtıcı bir deltaproteobakteri olan Bdellovibrio bacteriovorus, konak tanıma için özel kimerik lif proteinleri kullanarak Gram-negatif av hücrelerinin dış zarına yapışarak bunu örneklendirir.^[165] Yapıştıktan sonra, avın peptidoglikan tabakasının ve dış zarının lokalize enzimatik bozunumu yoluyla periplazmik boşluğu istila eder ve iç zara tam olarak nüfuz etmeden yırtıcıyı içeride mühürleyen bir invajinasyon oluşturur.^[165] Bu bdelloplast yapısı içinde, B. bacteriovorus avın sitoplazmik içeriğini birkaç saat boyunca tüketir, uzar ve yeni konaklar aramak için boş av zarfının lizizi üzerine serbest bırakılan çoklu döl hücrelerine bölünür.^[165] Bu hücre içi yırtıcı yaşam tarzı, B. bacteriovorus‘un toprak ve su sistemleri gibi çeşitli ortamlarda popülasyon kontrolüne katkıda bulunarak geniş bir Gram-negatif bakteri yelpazesini hedeflemesine olanak tanır.^[165]

Bir diğer önde gelen yırtıcı Myxococcus xanthus, sosyal bir miksobakteri olarak hücre dışı bir avlanma stratejisi kullanır. Temasa bağlı mekanizmalar yoluyla avı işbirliği içinde çevreleyen ve saldıran sürüler oluşturur, hücre duvarlarını ve zarlarını parçalamak için hidrolitik enzimler ve antibiyotiklerden oluşan bir kokteyl salgılar.^[166] Muhtemelen dış zar vezikülleri yoluyla iletilen bu enzimler, Escherichia coli gibi avların toplu lizizini sağlarken, sürü hareketliliği karşılaşma oranlarını ve yırtıcı verimliliği artırır.^[166] Süreç yoğunluğa bağlıdır ve M. xanthus hücrelerinin işbölümü yaptığı bir “kurt sürüsü” avına benzer: bazıları avı hareketsiz hale getirirken diğerleri onu sindirir, sonuçta açlık altında meyve gövdesi oluşumunu beslemek için serbest kalan besinleri emer.^[166] Bu avlanma modu, duyarlı popülasyonları seçici olarak azaltarak ve av savunmalarının evrimini yönlendirerek mikrobiyal topluluk dinamiklerini şekillendirir.^[166]

Bu tür avlanmalara ve faj saldırılarına karşı koymak için bakteriler çok yönlü savunma stratejileri geliştirmiştir. E. coli tarafından üretilen kolisinler de dahil olmak üzere bakteriyosinler, besin açısından sınırlı nişlerdeki rakip bakterileri hedeflemek için üretici hücre lizizi sırasında salınan protein yapılı toksinler olarak hizmet eder.^[167] Kolisinler, iç zarda iyon kanalları oluşturarak, DNA’yı parçalayarak veya protein sentezini inhibe ederek hedef hücreleri bozarken, üreticiler birlikte sentezlenen bağışıklık proteinleri yoluyla kendilerini korurlar; doğal E. coli izolatlarının yaklaşık %30’u kolisin üretir ve bu da azaltılmış büyüme oranları gibi maliyetleri dengeleyen rekabetçi bir avantaj sağlar.^[167] Bu silahlar, duyarlı popülasyonlarda direncin evrimleşmesi yoluyla bir arada yaşamayı teşvik ederek tür içi savaşa aracılık eder.^[167]

Restriksiyon-modifikasyon (RM) sistemleri, yabancı DNA’yı kesen diziye özgü endonükleazları konak genomunu koruyan metiltransferazlarla birleştirerek fajlardan veya plazmitlerden gelen işgalci DNA’ya karşı doğal bağışıklık sağlar.^[168] Bakteriler arasında yaygın olarak dağılan RM sistemleri, modifiye edilmemiş gelen DNA’yı parçalayarak yatay gen transferini düzenler, böylece suşlar arasındaki faj yayılmasını ve genetik akışı sınırlarken bazen faydalı edinimlere izin verir.^[168] Bu savunma enfeksiyona karşı bir bariyer oluşturur ancak metilasyon gecikirse otoimmüniteye yol açabilir ve etkinlikte bir değiş tokuş olduğunu vurgular.^[168]

Adaptif CRISPR-Cas sistemi, adaptasyon sırasında bakteriyel CRISPR dizisine kısa faj DNA parçalarını (aralayıcılar) entegre ederek fajlara karşı kalıtsal, diziye özgü koruma sunar.^[169] Bu aralayıcılar, Cas proteinlerini müdahale sırasında tamamlayıcı faj nükleik asitlerini kesmeye yönlendiren crRNA’lara dönüştürülür; Sınıf 1 sistemleri DNA’yı çok alt birimli efektörler aracılığıyla hedeflerken, Cas9 gibi Sınıf 2 sistemleri hassas çift sarmal kırılmaları sağlar.^[169] Bakteri genomlarının yaklaşık %40’ında bulunan CRISPR-Cas, fajlar mutasyonlarla veya anti-CRISPR proteinleriyle karşılık verdiğinden evrimsel bir silahlanma yarışını yönlendirir, ancak duyarlı konaklarda enfeksiyon oranlarını ve patlama boyutlarını etkili bir şekilde azaltır.^[169]

Mikrobiyal savaşta, Tip VI salgı sistemi (T6SS), efektör toksinleri doğrudan rakip hücrelere enjekte eden, kasılabilen bir faj kuyruğuna benzer, temasa bağlı bir nanokine olarak işlev görür.^[170] Bir taban plakası, iğne ve kılıftan oluşan T6SS, hedef zarlar boyunca peptidoglikan hidrolazlar veya NADaz toksinleri gibi antibakteriyel proteinler ileterek Pseudomonas aeruginosa gibi Gram-negatif bakterilerin rakiplerini öldürmesini ve kaynakları güvence altına almasını sağlar.^[170] Düzenleme genellikle saldırıları algılamaya dayalı misilleme aktivasyonunu içerir ve polimikrobiyal topluluklarda rastgele ateşleyenlere göre hedeflenmiş, çoklu ateşleme yeteneklerine sahip dirençli saldırganların üstün geldiği “kısasa kısas” dinamiklerini teşvik eder.^[170]

Yakın zamanda keşfedilen bir savunma mekanizması, faj enfeksiyonunu engellemek için uykudaki viral DNA’dan yararlanan serin rekombinaz PinQ’yu içerir.^[171] E. coli‘de PinQ, faj varlığını algılar ve T2 faj bağlanmasının inhibisyonunda görüldüğü gibi, faj adsorpsiyonunu önleyen reseptör bloke edici proteinleri eksprese etmek için e14 elemanı gibi kriptik profaj DNA’sının segmentlerini ters çevirir.^[171] Eski viral elementlere homolog olan bu ters çevirme temelli strateji, hücre lizizi olmadan geniş spektrumlu direnç sağlar ve fajlar kuyruk lifi mutasyonları yoluyla kaçış geliştirir.^[171]

Patojenik Etkiler ve Konak Etkileşimleri

Bakteriler, insanlar da dahil olmak üzere ökaryotik konakçılar üzerinde patojenik etkiler gösterirler; bunlar öncelikle kolonizasyon, doku istilası ve konak fizyolojisinin bozulmasını sağlayan virülans faktörlerinin üretimi yoluyla gerçekleşir. Yaklaşık 1.500 türün insanlar için yerleşik veya varsayılan patojen olduğu tanımlanmıştır. Bu faktörler bakterilerin konak hücrelere yapışmasına, bağışıklık tepkilerinden kaçınmasına ve toksinler veya kalıcı enfeksiyonlar yoluyla hasara neden olmasına izin verir. Patojenez genellikle çevresel rezervuarlardan veya diğer konaklardan bulaşma ile başlar ve lokalize veya sistemik hastalığa yol açar. Şiddetli vakalarda bakteriyel enfeksiyonlar, ishal gibi akut semptomlara veya granülomlarda latentlik gibi kronik durumlara neden olabilir.^[172]

Virülans faktörleri; yapışmayı, istilayı, toksin üretimini ve kalıcılığı kolaylaştırarak bir bakterinin hastalığa neden olma yeteneğini artıran moleküler ürünlerdir. Fimbrialar ve piluslar gibi adezinler, konak epitel hücrelerine ilk yapışmayı sağlayarak mukozal yüzeylerin kolonizasyonunu mümkün kılar. Örneğin, Escherichia coli‘deki tip 1 fimbrialar, konak hücrelerdeki mannoz kalıntılarına bağlanarak idrar yolu enfeksiyonlarını teşvik eder. Yersinia enterocolitica‘daki gibi istilacılar (invasins), hücre içi hayatta kalma için endositozu alt ederek, fagositik olmayan hücrelere bakteri alımını tetiklemek üzere konak integrinleri ile etkileşime girer. Toksinler bir başka önemli kategoriyi temsil eder; Clostridium botulinum tarafından üretilen botulinum nörotoksini gibi ekzotoksinler, SNARE proteinlerini bölerek nörotransmitter salınımını inhibe eder ve botulizmde gevşek felce yol açar. Biyofilmler, kistik fibrozis akciğerlerinde Pseudomonas aeruginosa‘nın neden olduğu kronik enfeksiyonlarda görüldüğü gibi, bakterileri antibiyotiklerden ve bağışıklık hücrelerinden koruyan hücre dışı polimerik maddelerden oluşan koruyucu matrisler oluşturarak kalıcılığa katkıda bulunur.^{[173][174][175]}

Birkaç bakteri türü, spesifik virülans faktörleri aracılığıyla patojenik mekanizmaları örneklemektedir. Yaygın bir gıda kaynaklı patojen olan Salmonella enterica, konak aktin hücre iskeletini yeniden düzenleyen efektörleri enjekte etmek için tip III bir salgı sistemi kullanarak bağırsak epitel hücrelerini istila eder ve gastroenterite ve potansiyel sistemik yayılıma yol açar. Mycobacterium tuberculosis, konak makrofajları içinde hayatta kalarak, bakterilerin uykuda bir duruma girdiği granülomlar oluşturarak, bağışıklık temizliğinden kaçınarak ve immünosupresyon gibi koşullar altında yeniden aktive olarak latentlik kurar. Vibrio cholerae, bağırsak hücrelerinde Gs proteinlerini ADP-ribozilleyen, koleranın karakteristik özelliği olan masif elektrolit salgılanmasına ve sulu ishale neden olan bir AB5 toksini olan kolera toksini üretir. Bu örnekler, uyarlanmış virülans stratejilerinin hastalık şiddetini ve tropizmini nasıl belirlediğini vurgulamaktadır.^{[176][177][178]}

Bakteriler, hayatta kalmayı ve uzun süreli enfeksiyonu sağlamak için konak savunmalarından kaçınmak üzere karmaşık stratejiler kullanır. Streptococcus pyogenes‘in hiyalüronik asit kapsülü gibi polisakkarit kapsüller, bakteri yüzey antijenlerini maskeleyerek ve opsoninleri iterek fagositozu inhibe eder, böylece makrofajlar ve nötrofiller tarafından tanınmayı azaltır. Antijenik varyasyon kaçınmayı daha da artırır; Neisseria gonorrhoeae, opasite (Opa) proteinlerinin ve pilin antijenlerinin faz değişken ekspresyonuna uğrar ve gonore enfeksiyonları sırasında antikor aracılı temizlikten kaçınmak için yüzey yapılarını değiştirir. Bu mekanizmalar toplu olarak doğuştan gelen ve adaptif bağışıklığı zayıflatarak patojenlerin konak ortamında kalmasına izin verir.^[65][179]

Bulaşma modları, bakterilerin patojenik potansiyelini etkiler; zoonotik ve fırsatçı yollar belirgindir. Zoonotik bulaşma, vebanın etken maddesi olan Yersinia pestis‘te olduğu gibi, bakterilerin hayvan rezervuarlarından insanlara sıçramasıyla meydana gelir; bu bakteri, ısırıklar yoluyla insanlara bulaşmadan önce kemirgenler ve pireler arasında döngüye girerek hıyarcıklı veya pnömonik formlara yol açar. Pseudomonas aeruginosa gibi fırsatçı patojenler, HIV/AIDS hastaları veya kemoterapi görenler gibi bağışıklığı baskılanmış konaklardan yararlanır, mukozal bariyerlerdeki ihlaller yoluyla yaraları veya akciğerleri kolonize eder ve ciddi zatürreye veya sepsise neden olur. Bu bulaşma dinamikleri, bakteriyel patogenezde konak duyarlılığının rolünü vurgulamaktadır.^[180][181]

İnsanlar İçin Önemi

Hastalık ve Antibiyotik Direncindeki Rolü

Bakteriler insan hastalıklarında merkezi bir rol oynamaktadır; yaklaşık 1.500 tür, insanlar için yerleşik veya varsayılan patojen olarak tanımlanmıştır. Bunlar arasında, 33 ana bakteriyel patojen, 2019’da küresel olarak 7,7 milyon ölümle ilişkilendirilmiş, o yılki tüm ölümlerin %13,6’sını ve enfeksiyonla ilişkili ölümlerin %56,2’sini oluşturmuştur. Öne çıkan örnekler arasında, zatürreye neden olan ve 2019’da 829.000 ölümle ilişkilendirilen Streptococcus pneumoniae ve tüberküloza (TB) neden olan ve Dünya Sağlık Örgütü’ne göre 2024’te yaklaşık 1,23 milyon ölüme katkıda bulunan Mycobacterium tuberculosis yer almaktadır.^[182] Bu enfeksiyonlar, teşhis ve tedavilere sınırlı erişimin morbidite ve mortaliteyi artırdığı düşük ve orta gelirli ülkeleri orantısız bir şekilde etkilemektedir.

Antimikrobiyal direnç (AMR), patojenik bakterilerin oluşturduğu tehdidi yoğunlaştırmış, bakteriyel AMR 2019’da doğrudan 1,27 milyon ölüme neden olmuş ve 4,95 milyon ölüme daha katkıda bulunmuştur. Temel direnç mekanizmaları arasında, penisilinler ve sefalosporinler gibi beta-laktam antibiyotikleri hidrolize eden beta-laktamazlar yoluyla enzimatik inaktivasyon ve ilaçları etkilerini göstermeden önce bakteri hücrelerinden dışarı atan aktif dışa atım pompaları yer alır. Bu mekanizmalar, geleneksel antibiyotiklerden “kaçan” ve birçok hastane enfeksiyonunu yönlendiren Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa ve Enterobacter türlerinden oluşan çoklu ilaca dirençli bakteriler grubu olan ESKAPE patojenlerinde yaygındır.

Yeni antibakteriyeller için küresel boru hattı, artan direnci ele almakta yetersiz kalmaktadır; Dünya Sağlık Örgütü, 2023’teki 97’den bir düşüşle Şubat 2025 itibariyle klinik geliştirmede 90 aday olduğunu bildirmektedir. Bu eksiklik, bakteriyofajların hedef bakterileri seçici olarak parçaladığı faj terapisi ve yaygın direnci teşvik etmeden bakteri zarlarını bozan antimikrobiyal peptitler (AMP’ler) gibi alternatiflerin aciliyetini vurgulamaktadır. Son tahminler, bakteriyel AMR’nin 2050 yılına kadar yılda yaklaşık 2 milyon ölüme neden olabileceğini ve 2025 ile 2050 arasında kümülatif toplamda 39 milyondan fazla ölüme yol açabileceğini öne sürmektedir.^[183]

Antibiyotik kullanımı sadece dirençli suşları seçmekle kalmaz, aynı zamanda insan mikrobiyomunu da bozar, bakteri çeşitliliğini azaltır ve bağırsaktaki metabolik işlevleri değiştirir; bu durum tedavi sonrasında aylarca veya yıllarca devam edebilir. Bu disbiyoz, Clostridium difficile ile ilişkili ishal gibi ikincil enfeksiyonlara duyarlılığı artırır ve bağışıklık düzensizliği dahil olmak üzere uzun vadeli sağlık sorunlarına katkıda bulunabilir.

Endüstriyel ve Biyoteknolojik Uygulamalar

Bakteriler, kontrollü metabolik aktiviteler yoluyla substratları değerli ürünlere dönüştürdükleri endüstriyel fermantasyon süreçlerinde çok önemli bir rol oynarlar. Yoğurt üretiminde, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus ve Streptococcus thermophilus gibi türler, sütteki laktozu laktik aside fermente ederek yoğurdun karakteristik dokusunu ve lezzetini oluşturur.^[184] Bu laktik asit bakterileri, asitlendirme ve lezzet gelişimi için gereklidir; ticari başlangıç kültürleri, fermantasyon verimliliğini optimize etmek için genellikle 1:1 oranını korur.^[185] Bira üretiminde, Saccharomyces gibi mayalar birincil fermantasyonu yönlendirirken, Lactobacillus ve Pediococcus gibi bakteriyel kontaminantlar ekşi bira stillerini etkileyebilir veya laktik asit birikimi yoluyla kötü tatlar üreterek bozulmaya neden olabilir.^[186]

Bakteriyel mühendisliğin dönüm noktası niteliğindeki bir uygulaması, 1978’de Escherichia coli kullanılarak rekombinant insan insülininin üretilmesiyle ortaya çıktı. Genentech’teki bilim insanları, insülin zincirlerini kodlayan sentetik genleri E. coli‘ye yerleştirerek bakterilerin proteini eksprese etmesini ve birleştirmesini sağladı; bu da ölçeklenebilir, hayvansal olmayan bir insülin kaynağı sağlayarak diyabet tedavisinde devrim yarattı.^[187] Bu yaklaşım, E. coli‘nin hızlı büyümesinden ve genetik izlenebilirliğinden yararlanarak ilk ticari rekombinant proteini işaretledi ve biyofarmasötik üretimin yolunu açtı.^[188]

Biyoremediasyonda bakteriler, çevre kirleticilerini parçalamak için kullanılır ve kimyasal yöntemlere sürdürülebilir bir alternatif sunar. Pseudomonas aeruginosa ve ilgili türler, ham petrol sızıntılarındaki hidrokarbonları etkili bir şekilde parçalar; suşlar, ramnolipidler gibi biyosürfaktan üretimi gibi optimize edilmiş koşullar altında petrol bileşenlerinin %95’e kadarını parçalayabilir.^[189] Poliklorlu bifeniller (PCB’ler) için, Dehalococcoides mccartyi suşları indirgeyici klorsuzlaştırma gerçekleştirerek yüksek klorlu türdeşleri daha az toksik formlara dönüştürür; bu bakterilerin saf kültürlerinin, üç ila sekiz klor ikame edicisi olan PCB’leri klorsuzlaştırdığı ve kontamine bölgelerde iyileştirmeyi desteklediği gösterilmiştir.^[190]

Sentetik biyoloji, yenilenebilir hammaddeleri yakıtlara dönüştüren mühendislik ürünü suşlarla biyoyakıt üretimindeki bakteri uygulamalarını genişletmiştir. C. autoethanogenum ve C. ljungdahlii gibi Clostridium türleri, sentez gazı (syngas) veya CO2 gibi C1 gazlarını etanole fermente etmek üzere metabolik olarak modifiye edilmiş, asetil-CoA indirgemesini artıran yol optimizasyonları yoluyla 10 g/L’ye kadar titrelere ulaşılmıştır.^[191] Bu ototrofik bakteriler, asetat ve etanol sentezi için temel metabolik süreçlere atıfta bulunan Wood-Ljungdahl yolunu kullanarak endüstriyel atık gazlardan karbon verimli biyoyakıt üretimini mümkün kılar.^[192]

Bakteriyel biyosensörler, analitlerin gerçek zamanlı tespiti için tasarlanmış mühendislik ürünü suşlarla son teknoloji bir biyoteknolojik aracı temsil eder. 2025’teki gelişmelerde, Escherichia coli Nissle 1917 gibi bağırsağı kolonize eden bakteriler, laktat ve safra asitleri gibi gastrointestinal molekülleri izlemek için genetik devrelerle modifiye edilmiş, kişiselleştirilmiş beslenme ve hastalık yönetimi için invaziv olmayan izlemeyi mümkün kılmıştır.^[193]

Son yenilikler, ilaç dağıtım sistemlerini geliştirmek için yapay zekayı mikrobiyal mühendislikle bütünleştirmektedir. Yapay zeka algoritmaları, hedeflenen terapötik uygulamalar için bakteriyel kaynaklı nanomalzemelerin tasarımını optimize etmektedir.^[194][195]

Ekolojik ve Çevresel Roller

Bakteriler, ekosistemleri sürdüren temel elementlerin dönüşümünü kolaylaştırarak küresel besin döngüsünde çok önemli roller oynarlar. Azot döngüsünde bakteriler; Bacillus ve Clostridium türleri gibi heterotrofik bakterilerin organik azot bileşiklerini amonyağa ayrıştırarak bitki alımı için kullanılabilir hale getirdiği amonifikasyon ve Pseudomonas ve Paracoccus gibi fakültatif anaerobların nitratı azot gazına indirgeyerek toprak ve sulardaki azot seviyelerini düzenlediği denitrifikasyon gibi kilit süreçlere aracılık eder.^[196][197] Bu mikrobiyal aktiviteler azot birikimini önler ve karasal ve sucul habitatlarda biyolojik çeşitliliği destekler.

Bakteriler ayrıca karbon ve kükürt döngüsünü yönlendirerek küresel biyogeokimyayı etkiler. Methylococcus ve Methylosinus türlerini içeren metanotrofik bakteriler, aerobik ortamlarda metanı karbondioksite okside ederek güçlü bir sera gazını hafifletir ve karbonu besin ağına geri dönüştürür.^[198] Kükürt döngüsünde, Desulfovibrio gibi sülfat indirgeyen bakteriler anoksik koşullarda sülfatı hidrojen sülfüre dönüştürürken, Thiobacillus gibi kükürt oksitleyen bakteriler onu yeniden oksitleyerek tortularda ve topraklarda yüksek organizmalardaki protein sentezi için gerekli olan kükürt dengesini korur.^[199][200]

Birincil üreticiler olarak belirli bakteriler, biyokütle üretimine ve ekosistem verimliliğine önemli ölçüde katkıda bulunur. Oligotrofik okyanuslarda bol miktarda bulunan siyanobakteri Prochlorococcus, subtropikal girdaplardaki birincil üretimin yaklaşık %50’sini oksijenik fotosentez yoluyla oluşturur ve küresel ölçekte karasal ormanlara rakip oranlarda karbon sabitler.^[201] Topraklarda, Streptomyces gibi aktinomisetler, organik maddeyi ayrıştırarak, fosfatları çözerek ve bitkiler için besin mevcudiyetini iyileştiren büyümeyi teşvik edici bileşikler üreterek verimliliği artırır.^[202]

Bakteriler, anaerobik ortamlardaki metan metabolizması yoluyla iklim dinamiklerini etkiler. Sulak alanlarda ve anoksik tortularda, metanojenik arkeler (genellikle bakterilerle simbiyoz halinde), organik ayrışma sırasında metan üreterek küresel emisyonların %20-39’una katkıda bulunur ve ısınma geri bildirimlerini güçlendirirken, metanotroflar bu metanın %90’a kadarını atmosfere ulaşmadan tüketerek iklim etkilerini yumuşatır.^[203][204]

Son keşifler, bakterilerin uzun vadeli karbon depolama ve tarımsal dayanıklılıktaki rolünün altını çizmektedir. Derin biyosfer, tahmini 10²⁹ mikrobiyal hücreyi (öncelikle bakteriler) barındırır, yeraltı tortularında ve kayalarında atmosferik karbon havuzunun yüzlerce katına eşdeğer büyük miktarda organik karbonu tutar ve jeolojik zaman ölçeklerinde Dünya’nın iklimini stabilize eder.^[205] Ek olarak, bitki büyümesini teşvik eden rizobakteriler de dahil olmak üzere toprak bakteriyel mikrobiyomları, iyileştirilmiş besin döngüsü ve stres hormonu modülasyonu yoluyla mahsulün kuraklığa ve ısıya toleransını artırarak iklime dayanıklı tarımı destekler.^[206]

Referanslar

1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK8120/
2. https://www.genome.gov/genetics-glossary/Bacteria
3. https://news.osu.edu/bacteria-work-together-to-thrive-in-difficult-conditions/
4. https://www.genome.gov/news/news-release/Microbes-in-us-and-their-role-in-human-health-and-disease
5. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK8477/
6. https://micro.magnet.fsu.edu/cells/bacteriacell.html
7. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK7919/
8. https://biobook.estrellamountain.edu/BioBookDiversity_2
9. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4538407/
10. https://www.genome.gov/genetics-glossary/Recombinant-DNA-Technology
11. https://nutritionsource.hsph.harvard.edu/microbiome/
12. https://organismalbio.biosci.gatech.edu/biodiversity/prokaryotes-bacteria-archaea-2/
13. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9027159/
14. https://www.microbiologyresearch.org/content/journal/ijsem/10.1099/0096266X-1-2-16
15. https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstb.2014.0344
16. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38503219/
17. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1434461004701820
18. https://www.britannica.com/biography/Antonie-van-Leeuwenhoek
19. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4360124/
20. https://www.britannica.com/biography/Christian-Gottfried-Ehrenberg
21. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jpln.201100253
22. https://www.britannica.com/biography/Louis-Pasteur/Spontaneous-generation
23. https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Microbiology/Microbiology_%28Boundless%29/01%253A_Introduction_to_Microbiology/1.01%253A_Introduction_to_Microbiology/1.1C%253A_Pasteur_and_Spontaneous_Generation
24. https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Microbiology/Microbiology_%28Boundless%29/01%253A_Introduction_to_Microbiology/1.01%253A_Introduction_to_Microbiology/1.1D%253A_Koch_and_Pure_Culture
25. https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Microbiology/Microbiology_%28Boundless%29/10%253A_Epidemiology/10.01%253A_Principles_of_Epidemiology/10.1D%253A__Kochs_Postulates
26. https://www.britannica.com/biography/Joseph-Lister-Baron-Lister-of-Lyme-Regis
27. https://www.the-scientist.com/electron-microscopy-through-the-ages-41306
28. https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/flemingpenicillin.html
29. https://www.nature.com/articles/s41559-024-02461-1
30. https://www.nature.com/articles/nature21377
31. https://www.nature.com/articles/ncomms15263
32. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16760969/
33. https://www.nature.com/articles/319618a0
34. https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp1853
35. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.061514798
36. https://www.nature.com/articles/s41467-021-23286-7
37. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4817804/
38. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4571569/
39. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9537320/
40. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2329653/
41. https://serc.carleton.edu/microbelife/extreme/acidic/index.html
42. https://academic.oup.com/femsre/article/41/5/599/4082850
43. https://academic.oup.com/bioscience/article/49/10/781/222807
44. https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1002533
45. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1711842115
46. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7959581/
47. https://microbenotes.com/bacterial-sizes-shapes-arrangement/
48. https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Microbiology/Microbiology_(Kaiser)/Unit_1:_Introduction_to_Microbiology_and_Prokaryotic_Cell_Anatomy/2:_The_Prokaryotic_Cell_-_Bacteria/2.1:_Sizes_Shapes_and_Arrangements_of_Bacteria
49. https://microbiologyinfo.com/different-size-shape-and-arrangement-of-bacterial-cells/
50. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2169503/
51. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10117668/
52. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2857177/
53. https://journals.asm.org/doi/10.1128/microbiolspec.gpp3-0044-2018
54. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abb3634
55. https://www.science.org/doi/10.1126/science.277.5331.1453
56. https://www.nature.com/articles/ncomms11055
57. https://www.nature.com/articles/nrmicro2261
58. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0611686104
59. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006349515008279
60. https://elifesciences.org/articles/60482
61. https://www.sciencedirect.com/topics/immunology-and-microbiology/cell-granule
62. https://journals.asm.org/doi/10.1128/mr.58.1.94-144.1994
63. https://www.nature.com/articles/s41467-021-22526-0
64. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1317174111
65. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10937973/
66. https://journals.asm.org/doi/pdf/10.1128/microbiolspec.mb-0011-2014
67. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4657554/
68. https://www.nature.com/articles/nrmicro3213
69. https://academic.oup.com/femsre/article/38/5/823/494887
70. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5771553/
71. https://www.nature.com/articles/nrmicro2921
72. https://journals.asm.org/doi/10.1128/AEM.01376-13
73. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9910062/
74. https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2021.630573/full
75. https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2016.01791/full
76. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4375313/
77. https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg9829
78. https://journals.asm.org/doi/10.1128/AEM.03122-16
79. https://journals.asm.org/doi/10.1128/jb.00398-20
80. https://www.nature.com/articles/s41522-022-00304-0
81. https://enviromicro-journals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1462-2920.15098
82. https://journals.asm.org/doi/10.1128/mmbr.00061-12
83. https://www.nature.com/articles/s41467-023-37490-0
84. https://academic.oup.com/femsle/article/364/18/fnx176/4082729
85. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7714679/
86. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2814439/
87. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC92956/
88. https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/bacterial-reproduction
89. https://production.cbts.edu/Textbook/97pdmg/418091/What-Are-Binary-Fission.pdf
90. https://opened.cuny.edu/courseware/lesson/657/student/?section=2
91. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4757588/
92. https://bio.libretexts.org/Courses/Prince_Georges_Community_College/PGCC_Microbiology/08%253A_Microbial_Growth/8.05%253A_Growth_Characteristics/8.5.01%253A_Generation_Time
93. https://www.khanacademy.org/science/biology/bacteria-archaea/prokaryote-structure/a/genetic-variation-in-prokaryotes
94. https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Microbiology/Microbiology_%28Bruslind%29/09%253A_Microbial_Growth
95. https://courses.lumenlearning.com/suny-microbiology/chapter/how-microbes-grow/
96. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC246906/
97. https://www2.hawaii.edu/~johnb/micro/m140/syllabus/week/handouts/m140.9.1.html
98. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3247762/
99. https://www.sciencedirect.com/topics/immunology-and-microbiology/bacterial-genome
100. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC509254/
101. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5584315/
102. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3091660/
103. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3683904/
104. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6511741/
105. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11253446/
106. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4536854/
107. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5018250/
108. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2939405/
109. https://www.science.org/doi/10.1126/science.1138140
110. https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2021.659464/full
111. https://www.nature.com/articles/s41598-018-28319-8
112. https://www.mdpi.com/2218-273X/15/3/434
113. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9515231/
114. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982202007169
115. https://www.nature.com/articles/35024105
116. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9864740/
117. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.96.8.4360
118. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3543102/
119. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5388746/
120. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1915812117
121. https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2025.1520227/full
122. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2001037025003903
123. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK562156/
124. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18770544/
125. https://asm.org/articles/2020/february/identifying-bacteria-through-look%2C-growth%2C-stain
126. https://asm.org/articles/2019/october/the-origin-of-macconkey-agar
127. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK557394/
128. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8879435/
129. https://www.auctoresonline.org/article/overview-on-old-and-new-biochemical-test-for-bacterial-identification
130. https://microbiologylearning.weebly.com/biochemical-testing.html
131. https://www.biomerieux.com/corp/en/who-we-are/our-legacy.html
132. https://link.springer.com/article/10.1007/s11157-020-09522-4
133. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3268332/
134. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC523561/
135. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0506758102
136. https://www.nature.com/articles/nature11209
137. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3531112/
138. https://ncbiinsights.ncbi.nlm.nih.gov/2024/10/02/ncbi-taxonomy-updates-prokaryotes/
139. https://ncbiinsights.ncbi.nlm.nih.gov/2025/02/27/new-ranks-ncbi-taxonomy/
140. https://journals.asm.org/doi/10.1128/jcm.01068-25
141. https://www.microbiologyresearch.org/content/journal/ijsem/10.1099/ijsem.0.006229
142. https://academic.oup.com/ismej/article/15/7/1879/7474551
143. https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkaf1040/8296754
144. https://www.nature.com/articles/s41598-025-06125-3
145. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022283625004693
146. https://www.nature.com/articles/s41522-024-00494-9
147. https://lpsn.dsmz.de/
148. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.005056
149. https://lpsn.dsmz.de/phylum/cyanobacteriota
150. https://journals.asm.org/doi/10.1128/cmr.00140-21
151. https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-017-0331-1
152. https://www.nature.com/articles/s41467-022-34388-1
153. https://msutoday.msu.edu/news/2025/04/msu-scientists-discover-new-microbes-in-earths-deep-soil
154. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12577380/
155. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9491188/
156. https://www.arb-silva.de/documentation/release-138/
157. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6771842/
158. https://www.nature.com/articles/s41396-023-01501-1
159. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7415380/
160. https://www.mdpi.com/2223-7747/9/1/97
161. https://www.nature.com/articles/s41396-018-0323-6
162. https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1002226
163. https://www.nature.com/articles/s41392-022-00974-4
164. https://www.nature.com/articles/s41467-025-62569-1
165. https://www.nature.com/articles/s41579-024-01012-6
166. https://www.nature.com/articles/s41467-019-12140-6
167. https://www.cell.com/trends/microbiology/fulltext/S0966-842X(99)01459-6
168. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1603257113
169. https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(21)00146-3
170. https://www.nature.com/articles/s41467-020-19017-z
171. https://academic.oup.com/nar/article/53/19/gkaf1041/8287591
172. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7432612/
173. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14738899/
174. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10171130/
175. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7167820/
176. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10812683/
177. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3017943/
178. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10196187/
179. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6964745/
180. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7920731/
181. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8572145/
182. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/tuberculosis
183. https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(24)01867-1/fulltext
184. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30506248/
185. https://www.uwyo.edu/virtual_edge/lab26/yogurt_intro.html
186. https://nutritionsource.hsph.harvard.edu/food-features/yogurt/
187. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3714061/
188. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8152450/
189. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1389852/
190. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1404845111
191. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10034633/
192. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405805X23000996
193. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12055861/
194. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40100535/
195. https://www.researchgate.net/publication/395120014_AI-Enhanced_Microbial_Nanomaterials_for_Precision_Targeting_of_Antibiotic-Resistant_Microbes
196. https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/the-nitrogen-cycle-processes-players-and-human-15644632/
197. https://www.nature.com/articles/s41467-025-65319-5
198. https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2021.678057/full
199. https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2019.00849/full
200. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39420098/
201. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC98958/
202. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7765327/
203. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2794055/
204. https://www.nature.com/articles/s43247-024-01635-w
205. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq0645
206. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674%2825%2900104-7