2.2 Peruskäsitteet

Kaikki eliöt koostuvat joko yhdestä tai useammasta solusta. Yksisoluisilla solut eivät ole erikoistuneet kuten monisoluisilla, vaan yksi ainoa solu pystyy hoitamaan kaikki tarvittavat elintoiminnot. Yksisoluiset eliöt tarvitsevat vain yksinkertaisia raaka-aineita valmistaakseen elämiseen tarvitsemansa yhdisteet ja ne ovatkin kehittyneet menestymään ja lisääntymään mitä erilaisimmissa olosuhteissa. Monisoluisten eliöiden menestyminen puolestaan perustuu solujen tarkoituksenmukaiseen työnjakoon, jolloin eliö pystyy mukautumaan muuttuviin olosuhteisiin ja muokkaamaan ympäristöään itselleen sopivaksi.

Eliökunnan kehittyessä alkeellisesta alkusolusta on muodostunut kolme solulinjaa: arkit, eubakteerit ja eukaryootit. Esitumalliset arkit ja eubakteerit eli prokaryootit ovat soluja, joiden perimä eli DNA muodostuu vain yhdestä kromosomista. Kromosomi ei ole kotelon eristämänä muusta solusta, vaan sijaitsee solukalvoon liittyneenä keskellä solua. Tumalliset eukaryootit muodostavat puolestaan yksisoluisten alkueläinten ryhmän sekä kolme monisoluisten eliöiden kuningaskuntaa: kasvit, sienet ja eläimet.Kaikille tumallisille soluille yhteisenä tunnusmerkkinä on tumakotelo, jonka sisällä DNA on ryhmittynyt kahdeksi tai useammaksi kromosomiksi.

Esitumalliset arkit (arkkibakteerit) ovat alkeellisia soluja, jotka pystyvät elämään todellisissa ääriolosuhteissa, kuten kuumissa lähteissä tai erittäin kylmissä olosuhteissa, mm. etelänavalla (termofiilit), Jotkut arkit elävät jopa 20 %:ssa suolajärvissä (halofiilit). Niitä pidetään kaikkein yksinkertaisimpina nykyisistä soluista.

Esitumallisia soluja ovat myös eubakteerit eli varsinaiset bakteerit, joihin kuuluu sekä taudinaiheuttajia että ympäristölle hyödyllisiä bakteereita. Bakteerit lisääntyvät jakautumalla, jolloin DNAn kahdentuessa solu yksinkertaisesti jakautuu kahdeksi erilliseksi soluksi. Bakteereiden tunnistamiseksi voidaan tarkastella mm.niiden muotoa, ryhmittymistä, kasvupesäkkeen väriä ja kasvutapaa, itiöitä ja aineenvaihduntaa. Muotonsa puolesta ne jaetaan seuraavasti:

Eräs perustunnistusmenetelmistä on Gram-värjäys, jonka perusteella bakteerit jaetaan joko gram-positiivisiin sauva- ja kokkibakteereihin tai gram-negatiivisiin sauva- ja kokkibakteereihin.

Tumalliset yksisoluiset alkueliöt ovat soluja, joille tärkeä ominaisuus on liikkumiskyky. Ne liikkuvat joko flagellojen eli siimojen, ripsien tai valejalkojen avulla. Alkueläimet jaetaan eri luokkiin juuri liikkumisominaisuuksiensa mukaan ja tärkeimpiä luokkia ovat: 

Tumallisiin yksisoluisiin eliöihin kuuluvat myös hiivasienet, joihin kuuluu sekä hyödyllisiä lajeja että taudinaiheuttajia (Tiilikainen, Vaara, Vaheri Lääketieteellinen mikrobiologia).

Joitakin tumallisia monisoluisia eliöitä, kuten alkeellisia sieniä ja eläimiä lasketaan myös mikrobien ryhmään kuuluvaksi (Lukio 4 Koulun biologia Solubiologia ja biotekniikka).

Mikrobeihin luetaan myös proteiineista ja nukleiinihapoista koostuvat virukset, vaikkei niillä olekaan solurakennetta ja itsenäistä aineenvaihduntaa, vaan ne tarvitsevat lisääntyäkseen isäntäsolun. Erään määritelmän mukaan 'virus on joukko geenejä, jotka ovat kehittäneet laitteiston, minkä avulla ne voivat siirtyä solusta toiseen ja ohjata solun tuottamaan uusia viruksia'. Virusten geneettinen perimä on joko RNA:ta tai DNA:ta mutta missään viruksessa ei esiinny molempia ja tämä ominaisuus erottaa ne itsenäisestä solusta (Niemi, Virtanen, Vuorio Solu- ja molekyylibiologia).

Prioni on amerikkalaisen nobelistin Stanley Prusinerin antama nimitys erikoislaatuisille agensseille, jotka aiheuttavat vaikeita keskushermoston tauteja. Tyypillistä taudille on aivokudoksen ja hermosolujen tuho ja muuttuminen sienimäiseksi massaksi. Prionien oletetaan monistuvan muuttamalla isännän tuottamien proteiinimolekyylien rakenteen itsensä kaltaisiksi. Koska prioneja ei pystytä kasvattamaan millään tunnetuilla menetelmillä - eiväthän ne ole varsinaisia eliöitä - niiden tutkiminen on erittäin hankalaa ja taudin toteaminen perustuukin aivojen solumuutosten tutkimiseen. Proinitautien syntymekanismit ovat osittain teoriaan perustuvia ja mitään varmaa siitä ei nykykäsityksen mukaan voida sanoa (Tiilikainen, Vaara, Vaheri Lääketieteellinen mikrobiologia ja Eskola, Huovinen,Valtonen Infektiosairaudet).

Koska useimmat mikrobit ovat paljain silmin näkymättömiä pieneliöitä, niiden tutkimiseen tarvitaan mikroskooppia, jonka linssijärjestelmä suurentaa kuvan monin kertaiseksi. Yleissilmäyksen eri mikrobeihin voi luoda vaikkapa Microbeworldin sivuilla.

Allaoleva sukupuu kuvaa lajien kehityksen haarautumista noin 4 miljardin vuoden kuluessa. Alkusolusta erilaistuivat esitumalliset arkit ja bakteerit sekä aitotumalliset kasvit, sienet, alkueläimet ja eläimet. Oletetaan, että eläinsolujen mitokondriot ja kasvisolujen viherhiukkaset ovat bakteereita, jotka ovat ryhtyneet elämään symbioosissa tumallisten solujen kanssa. (Niemi, Virtanen, Vuorio Solu- ja molekyylibiologia).

Eliökunnan sukupuu