สิ่งมีชีวิตที่อยู่ในอาณาจักรมอเนอรา (kingdom monera) คือ สิ่งมีชีวิตชนิดที่เซลล์ยังไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส สารพันธุกรรมจึงกระจายอยู่ทั่วเซลล์ ซึ่งเซลล์ลักษณะนี้ เรียกว่า เซลล์โพรคาริโอต (prokaryotic cell) อาณาจักรมอเนอราประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตพวกแบคทีเรีย และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน หรือไซยาโนแบคทีเรีย

แบคทีเรียส่วนใหญ่เป็นพวกเซลล์เดียวซึ่งมีลักษณะดังนี้ คือ มีเซลล์ขนาดเล็กโดยทั่วไปมีความยาว 2-10 ไมโครเมตร กว้าง 0.2-2.0 ไมโครเมตร บางชนิดสังเคราะห์ด้วยแสงได้ เพราะมีแบคเทอริโอคลอโรฟิลล์ (bacteriochlorophyll) บางชนิดสังเคราะห์เคมีได้ จึงสร้างอาหารได้เอง บางชนิดต้องการออกซิเจน บางชนิดไม่ต้องการออกซิเจน บางชนิดอยู่ได้ทั้งที่มีหรือไม่มีออกซิเจน พบทั่วไปทั้งในดิน มหาสมุทร ในอากาศ โดยแบคทีเรียจะมีรูปร่าง 3 แบบ คือ ทรงกลม เรียกว่า ค็อกคัส (coccus) รูปท่อน เรียกว่า บาซิลลัส (bacillus) และเป็นเกลียว เรียกว่า สไปริลลัม (spirillum)

โครงสร้างของแบคทีเรีย

1. ผนังเซลล์ (cell wall) มีความแข็งแรงล้อมรอบ ทำให้เซลล์คงรูปร่างอยู่ได้ ผนังเซลล์ประกอบด้วยสารพอลิแซ็กคาไรด์ โปรตีน และไขมัน เรียกว่า เพปติโดไกลแคน (peptidoglycans)

2. เยื่อหุ้มเซลล์ (plasma membrane) อยู่ถัดผนังเซลล์ ทำหน้าที่ลำเลียงสารเข้าสู่เซลล์โดยกระบวนการแอกทีฟทรานสปอร์ต (active transport)

3. แคปซูล (capsule) เป็นชั้นล้อมรอบผนังเซลล์อีกที่หนึ่ง อาจประกอบด้วยพอลิแซ็กคาไรด์ กาแล็กโทส ฟรักโทส กลูโคส กรดยูโรนิก และกรดอะมิโน พบแคปซูลในแบคทีเรียบางชนิดเท่านั้น แบคทีเรียที่มีแคปซูลมักทำให้เกิดโรครุนแรง

4. แฟลเจลลา (flagella) เป็นโครงสร้างใช้ในการเคลื่อนที่ แบคทีเรียส่วนใหญ่เป็นพวกที่เคลื่อนที่ได้ (motile) แฟลเจลลาประกอบด้วยเส้นใยเล็กๆ (fibril) เส้นเดี่ยวๆ รวมเป็นมัด แบคทีเรียอาจมีแฟลเจลลา 1 เส้นจนถึงหลายร้อยเส้น ตำแหน่งของแฟลเจลลาอาจอยู่ที่ปลายข้างหนึ่งของเซลล์ หรือที่ปลายทั้งสองข้างหรืออยู่รอบๆ เซลล์

5. พลาสมิด (plasmid) เป็น DNA ที่อยู่นอกโครโมโซมของแบคทีเรีย พลาสมิดมีหลายชนิด บางชนิดควบคุมการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม บางชนิดควบคุมการดื้อยาปฏิชีวนะต่างๆ เช่น ยาเพนิซิลลิน สเตรปโตมัยซิน กานามัยซิน เป็นต้น ลักษณะของพลาสมิดเป็น DNA วงแหวน และเป็นเกลียวคู่ สามารถจำลองตัวเองได้ และสามารถถ่ายทอดไปสู่แบคทีเรียอื่นๆ ได้ด้วย

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน (blue green algae) หรือไซยาโนแบคทีเรีย (cyanobacteria)

เป็นเซลล์แบบโพรคาริโอตที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้ เพราะมีคลอโรฟิลล์เอ แต่ไม่รวมกันเป็นเม็ดคลอโรพลาสต์ นอกจากนี้ ยังมีรงควัตถุอื่นๆ คือ บีตาคาโรทีน (b-carotene) ไฟโคไซยานิน (phycocyanin) และไฟโคอิริทริน (phycoerythrin) จึงทำให้สาหร่ายมีสีต่างๆ เช่น สีเทา เขียว ม่วง น้ำตาล แดง เป็นต้น ส่วนใหญ่พบอยู่ในน้ำจืด พบบ้างในน้ำกร่อย หรือน้ำทะเล พบทั้งที่เป็นเซลล์เดี่ยว หรืออยู่เป็นโคโลนี (colony) หรืออยู่ในลักษณะเป็นสาย (filament) จึงมักเรียกรวมๆ กันว่า ตะไคร่น้ำ ซึ่งจะทำให้บริเวณนั้นลื่น เพราะสายของสาหร่ายมักมีเมือกหุ้ม

การสืบพันธุ์ยังเป็นแบบไม่อาศัยเพศ (asexual reproduction) ซึ่งในพวกเซลล์เดียวๆ จะแบ่งตัวจาก 1 เป็น 2 ไปเรื่อยๆ จนกลายเป็นโคโลนี เพราะแต่ละเซลล์มีเมือกหุ้มพวกที่เป็นสายสืบพันธุ์โดยการหักออกเป็นท่อนๆ (fragmentation) บางชนิดสืบพันธุ์โดยการสร้างเซลล์พิเศษ เช่น อะไคนีท (akinete) ซึ่งเป็นสปอร์ที่มีความทนทาน บางชนิดสร้างเซลล์คล้ายซีสต์ ที่เรียกว่า เฮเทอโรซีสต์ (heterocyst) ซึ่งเข้าใจว่ามีหน้าที่ในการตรึงไนโตรเจน

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินบางชนิด สามารถตรึงแก๊สไนโตรเจนจากอากาศ แล้วเปลี่ยนให้เป็นสารประกอบไนโตรเจนได้ ได้แก่ แอนาบีนา (anabaena) นอสตอก (nostoc)

ปัจจุบันมีการนำสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินบางชนิดมาเพาะเลี้ยงเพื่อผลิตปุ๋ยชีวภาพ บางชนิดมีโปรตีนสูงสามารถสกัดนำมาเป็นอาหารโปรตีน ได้แก่ สไปรูไลนา หรือสาหร่ายเกลียวทอง (spirulina) มีโปรตีนสูงถึง 55-65% (น้ำหนักแห้ง) ปัจจุบันมีอุตสาหกรรมสกัดโปรตีนจากสาหร่ายชนิดนี้ และอัดแห้งทำเป็นเม็ดคล้ายยา หรือใส่เป็นส่วนผสมในผลิตภัณฑ์อาหารเสริ

ประโยชน์ของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินยังเป็นผู้ผลิต (producer) ที่มีความสำคัญมากในห่วงโซ่อาหารของระบบนิเวศ โดยจะเป็นอาหารของสัตว์จำนวนมากอีกด้วย แต่ถ้ามีมากเกินไป (bloom) อาจจะส่งผลทำให้เกิดน้ำเน่าเสีย ส่งผลกระทบทำให้สิ่งมีชีวิตในน้ำตายได้

ในการจำแนกสิ่งมีชีวิตในอาณาจักรมอเนอราตามสายวิวัฒนาการ จากการศึกษาเปรียบเทียบลำดับเบสของ DNA รวมทั้งองค์ประกอบของผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในอาณาจักรมอเนอรา ทำให้นักชีววิทยาจำแนกสิ่งมีชีวิตในอาณาจักรนี้ออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ ดังนี้

1. อาณาจักรย่อยอาร์เคียแบคทีเรีย (subkingdom archaebacteria)

เป็นกลุ่มแบคทีเรียที่ผนังเซลล์ไม่มีสารเพปทิโดไกลแคนลิพิด ที่เป็นองค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ แตกต่างจากสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น อาร์คีแบคทีเรียแบ่งเป็น 3 กลุ่มใหญ่ คือ

1.1) มีทาโนเจน (methanogen) เป็นพวกสร้างแก๊สมีเทนเป็นพวกแอนแอโรบแท้จริง (strictly anaerobes) ช่วยย่อยสลายสารอินทรีย์ ย่อยขยะและมูลสัตว์ เพื่อเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิง เช่น methanobacterium

1.2) พวกที่เจริญในสภาพทุรกันดาร (extremophile) ยังแบ่งเป็น

- พวกชอบอุณหภูมิสูง (extreme thermophile) ประมาณ 60-80 องศาเซลเซียส ตัวอย่างเช่น sulfolobus ที่พบในน้ำพุร้อน
- พวกชอบความเค็มสูง (halophile) ต้องการเกลือแกง 15-20% ในการเจริญเติบโต
- พวกทนกรดจัด หรือเบสจัด (pH tolerant)
- พวกทนความกดดันสูง (pressure tolerant) พบในทะเลลึก

1.3) อาร์คีแบคทีเรียที่เจริญในสภาพปกติ (non extreme archaebacteria) สามารถเจริญในสภาพแวดล้อมเหมือนพวกยูแบคทีเรีย อาจแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ ตามการเรียงลำดับเบสใน rRNA คือ

(ก) กลุ่มยูริอาร์เคียโอตา (euryarchaeota) คือพวกที่อยู่ในสภาพแวดล้อมช่วงกว้างกว่า ได้แก่ พวกมีทาโนเจนพวกฮาโลไฟล์ (ชอบความเค็มจัด) พวกเทอร์โมแอซิโดไฟล์ (thermoacidophile) คืออยู่ได้ในที่มีอุณหภูมิสูงและกรดจัด เป็นพวกที่ไม่มีผนังเซลล์ เป็นแบคทีเรียที่มีสาร bacteriorhodopsin ซึ่งเป็นสารสีภายในเยื่อหุ้มเซลล์ ทำหน้าที่ดูดกลืนพลังงานแสง แบคทีเรียกลุ่มนี้สามารถสร้างแก๊สมีเทน (CH4) ได้ ดำรงชีวิตอยู่ในทะเลที่มีความเค็มมาก เช่น ทะเล dead sea

(ข) กลุ่มครีนาร์เคียโอตา (crenarchaeota) คือพวกเทอร์โมไฟล์ (ชอบอุณหภูมิสูง) ส่วนใหญ่พบในบ่อน้ำพุร้อน หรือปากปล่องภูเขาไฟ ใต้ทะเลลึก เป็นแบคทีเรียที่ดำรงชีวิตอยู่ในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 60-80 องศาเซลเซียส และมีสภาพเป็นกรดที่มีค่า pH ประมาณ 2-4 ใช้พลังงานในการดำรงชีวิตจากการออกซิไดส์กำมะถันในแหล่งน้ำร้อนที่อาศัยอยู่ เช่น บ่อน้ำพุร้อน ในอุทยานแห่งชาติเยลโลสโตน รัฐไวโอมิง สหรัฐอเมริกา มีแบคทีเรียสกุล Sulfurous อาศัยอยู่

2. อาณาจักรย่อยยูแบคทีเรีย (subkingdom eubacteria)

เป็นกลุ่มแบคทีเรียที่พบได้ทั่วไปในทุกสภาพแวดล้อม ทั้งในดิน น้ำ อากาศ และในร่างกายของสิ่งมีชีวิตต่างๆ ในน้ำเค็ม น้ำจืด น้ำกร่อย ในธารน้ำแข็ง ในน้ำพุร้อน เป็นต้น ถ้าแบ่งตามความแตกต่างของผนังเซลล์จะแบ่งได้ 3 กลุ่มใหญ่ คือ

2.1) แบคทีเรียที่ไม่มีผนังเซลล์ ไมโคพลาสมา (mycoplasma)

2.2) แบคทีเรียแกรมบวก มีผนังเซลล์หนากว่า และมีเพปทิโดไกลแคนมากถึง 90%

2.3 แบคทีเรียแกรมลบ มีผนังเซลล์บางกว่า และมีเพปทิโดไกลแคนน้อย              

สามารถจัดจำแนกยูแบคทีเรียตามสายวิวัฒนาการเป็นกลุ่มใหญ่ๆ ดังนี้

(ก) กลุ่มโพรที่โอแบคทีเรีย (proteobacteria) เป็นแบคทีเรียแกรมลบ (gram-negative bacteria) ที่พบมากที่สุด และมีความหลากหลายที่สุด เช่น

- ริกเกตเซีย (rickettsia) เป็นเชื้อก่อโรค มีขนาดเล็กมาก มักถ่ายทอดโรคโดยพาหะพวกที่ดูดเลือดเช่น เห็บ หมัด ไร เหา ตัวอย่างเช่น เชื้อ rickettsia typhi ทำให้เกิดโรคไข้ไทฟัส (typhus fever)
- ไรโซเบียม (rhizobium) เจริญอยู่ที่รากพืชตระกูลถั่ว ทำให้เกิดปมที่รากพืช และตรึงไนโตรเจนจากอากาศเพื่อสร้างเป็นสารประกอบไนโตรเจน
- ไนโตรแบคเตอร์ (Nitrobacter) เป็นแบคทีเรียในดินที่ออกซิไดส์ในไตรท์ (nitrite, NO2-) เป็นในเตรต (nitrate, NO3-)

(ข) กลุ่มคลาไมเดีย (chlamydia) เป็นแบคทีเรียแกรมลบ พบเป็นปรสิตในเซลล์สัตว์ และเป็นสาเหตุของโรคติดต่อทางเพศสัมพันธ์ของมนุษย์ รูปร่างทรงกลม ไม่เคลื่อนที่ ผนังเซลล์ไม่มีเพปทิโอไกลแคน (peptidoglycan) แคลมีเดียเป็นเชื้อก่อโรคที่สำคัญ เช่น

- chlamydia trachomatis ทำให้เกิดโรคริดสีดวงตา (trachoma) ตาแดง (inclusion conjunctivitis) กามโรคของต่อมและท่อน้ำเหลือง หนองในเทียม
- chlamydia psittacine ทำให้เกิดโรคไข้นกแก้ว หรือชิตตาโคซิส (psittacosis) ในคน

(ค) กลุ่มสไปโรคีท (spirochetes) เป็นแบคทีเรียแกรมลบ มีรูปร่างโค้งงอเป็นเกลียวและยืดหยุ่นได้ บางชนิดดำรงชีวิตแบบอิสระ บางชนิดทำให้เกิดโรค เช่น treponema pallidum ทำให้เกิดโรคซิฟิลิส (syphilis) Leptospira interorgan ทำให้เกิดโรคเลปโตสไปโรซิส (leptospirosis) หรือโรคฉี่หนู

(ง) กลุ่มแบคทีเรียแกรมบวก (Gram positive bacteria) เป็นแบคทีเรียที่ย้อมติดสีม่วงน้ำเงินของคริสทัลไวโอเลต พบทั่วไปทั้งในดินและอากาศ บางชนิดสามารถสร้างเอนโดสปอร์ (endospore) เมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม เช่น

- bacillus sp. แบคทีเรียกลุ่มนี้สามารถนำมาใช้ประโยชน์ต่อมนุษย์หลายด้าน เช่น การนำมาใช้ประโยชน์ทางด้านการแพทย์
- streptomyces sp. สามารถใช้ผลิตยาปฏิชีวนะ
- lactobacillus sp. เป็นแบคทีเรียที่ผลิตกรดแลกติกได้ จึงมีการนำมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมอาหาร การทำเนยนมเปรี้ยวหรือโยเกิร์ต ผักและผลไม้ดอง

อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียแกรมบวกบางชนิดก็เป็นสาเหตุของการเกิดโรค เช่น

- bacillus anthracis ในวัว ทำให้การเกิดโรคแอนแทรกซ์ (anthrax)
- mycobacterium tuberculosis ทำให้เกิดโรควัณโรค
- mycobacterium leprae ทำให้เกิดโรคเรื้อน

ส่วน clostridium เจริญในที่ไม่มีออกซิเจน เช่น c. botulinum ทำให้เกิดโรคอาหารเป็นพิษโบทูลิซึม (botulism)
พวกทรงกลม staphylococcus เช่น S. aureus ทำให้เกิดฝีหนอง การติดเชื้อหลังผ่าตัด
ส่วน streptococcus ส่วนใหญ่เป็นปรสิตในคนและสัตว์ หลายชนิดทำให้เกิดโรค เช่น
streptococcus pyogenes ทำให้เกิดไข้ดำแดง (scarlet fever) ไข้รูมาติก (rheumatic fever) เป็นต้น

สำหรับไมโคพลาสมา (mycoplasma) เป็นแบคทีเรียแกรมบวกที่ไม่มีผนังเซลล์ มีขนาดเล็กที่สุดประมาณ 0.2-0.3 ไมโครเมตร บางชนิดดำรงชีวิตอย่างอิสระ บางชนิดพบว่ามีเมแทบอลิซึมแบบใช้แก๊สออกซิเจน แต่บางชนิดดำรงชีวิตแบบไม่ใช้แก๊สออกซิเจน บางชนิดเป็นปรสิตทั้งในพืชและสัตว์ บางชนิดเป็นสาเหตุของการเกิดโรคปอดบวม

(จ) กลุ่มไซยาโนแบคทีเรีย (cyanobacteria) เป็นกลุ่มแบคทีเรียที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ เพราะมีรงควัตถุพวกคลอโรฟิลล์เอ แคโรทีนอยด์ และไฟโคบิลินอยู่ภายในเซลล์ จึงทำหน้าที่เป็นผู้ผลิตในระบบนิเวศ บางชนิดเซลล์ต่อกันเป็นสายยาวและมีเซลล์ heterocyst ทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับการตรึงไนโตรเจนในอากาศมาใช้ประโยชน์ แบคทีเรียกลุ่มนี้ ได้แก่ ออสซิลลาทอเรีย (Oscillatoria) แอนาบีนา (anabaena) นอสตอก (nostoc)

พัดชา วิจิตรวงศ์