Эволюция и структура клеток прокариот.
Все живущие сейчас на Земле организмы образовались эволюционным путем из древних одноклеточных прокариот. Две существующие в настоящее время большие группы прокариот эволюционировали из этих ранних форм - архаибактерии и эубактерии. Эубактерин населяют почву, поверхностные воды и ткани живых и гниющих организмов. Большинство одиночных и хорошо изученных бактерий, включая Е. коли и цианобактерии (называемых сине-зелеными водорослями) являются эубактериями. Архиабактерии открыты позднее и менее изучены. Они живут в более экстремальном окружении - в солевых рассолах, морской воде, горячих кислотных источниках, на больших глубинах океана. Многие из организмов, которые жили в анаэробном окружении, стали анаэробными, они погибают в среде кислорода.
Все организмы, включая бактерии, могут быть классифицированы как хемотрофы (получают энергию от химического топлива) или фототрофы (используют энергию излучения Солнца непосредственно или через промежуточные источники).
Определенные организмы могут синтезировать некоторые или все необходимые мономерные субъединицы, промежуточные вещества метаболизма и макромолекулы из очень простых стартовых веществ, таких как СО2 и NH3, они называются аутотрофаии. Другие для своей жизнедеятельности должны поглощать питательные вещества из окружения, это - гетеротрофы. Есть четыре формы поглощения химических продуктов и энергии и соответственно четыре группы организмов, различающихся этими формами: хемогетеротрофы, хемоаутотрофы, фотогетеротрофы и фотоаутотрофы.
Органические вещества вначале были синтезированы из таких компонентов ранней земной атмосферы как СО, СО2, N2 и CН4 под действием вулканического тепла и разряда молний. Примитивные гетеротрофы постепенно достигли способности добывать энергию из определенных веществ их окружения и использовать ее для синтеза все большего числа предшественников их собственных молекул. Большое значение для эволюционного развития получили пигменты, способные поглощать видимый свет и использовать световую энергию для восстановления или фиксации СО2 в более сложные вещества. Природным донором электронов для этих фотосинтезирующих организмов был, вероятно, сероводород (H2S), но в некоторой точке эволюции клетки развили ферментативную способность использовать воду (Н2О) в качестве донора электронов в фотохимических реакциях, производя O2. Цианобактерии есть современные представители этих ранних фотосинтезирующих О2-продуцентов.
Современные бактерии заселили почти каждую экологическую нишу в биосфере, среди них есть виды, способные использовать разнообразные типы органических веществ в качестве источника энергии и углерода. Почти три четверти всей живой материи на Земле составляют микроскопические организмы и прежде всего бактерии. Бактерии играют важную роль в биологическом обмене вещества и энергии, Фотосинтезирующие бактерии, как в пресных водоемах, так и морской воде поглощают солнечную энергию и, используя ее, генерируют углеводы и другие вещества, которые в свою очередь используются как пища для других форм жизни.
Некоторые бактерии могут извлекать молекулярный азот (N2) из атмосферы и использовать его для синтеза азотсодержащих соединений, этот процесс известен как фиксация азота. Животные и многие растения этого делать не умеют, поэтому бактерии служат стартовой точкой многих питательных цепей в биосфере. Наконец, бактерии участвуют в процессах разложения органических веществ мертвых растений и животных, возвращая конечные продукты в окружающую среду.