细菌是什么？细菌属于单细胞生物，长得太小，以致裸眼几乎看不到。不过，它们存在于地球上的每个角落。细菌微小、简单，长处甚多，它们不仅能够存活，还对这颗行星运作的各种机制发挥着作用。从地球表面之上几千米高山上的化学反应，到地慢深处的地质活动，细菌的影响无处不在。

细菌的形态大小不一，纳米比亚嗜硫珠菌‘Thiomargaritanamihiensis少首尾相连有750 μm，裸眼可见；土拉弗朗西斯菌(Francisella tularensis）的直径只有0.2 μm。自1988年以来，微生物学家开始探究“纳米细菌”（nanobacteria）的新领域。这些微生物的直径仅有0.05 μm，其体积只有一般细菌细胞的千分之一。除了这些不同寻常的巨人和侏儒，绝大部分细菌的直径在0.5-1.5 μm之间，或者说1-2μm长，或者说比这句话结尾的句号的二十分之一还要小。细菌细胞的体积从0.02 μm3至400μm3不等。体形小好处甚多，其中一个就是可以立即感知环境的变化，庞大的多细胞有机体就没这种能力。

细菌的简单可能会蒙蔽人，给人一种一无是处的假象。它们那并不复杂的结构，实际担负着地球生态系统里每一种重要的生化反应。细菌外侧有细胞壁，细胞壁赋予了细菌独特的形态，也有一层膜，膜维持细菌内部充满水的细胞质环境，选择性地吸收营养物质，防止有害物质的侵入，排出废物。这种膜，与其他所有生物的细胞膜都相似。也就是说，是由双层的脂蛋白膜形成的，与水性的环境相接，并把细胞的内容物限定在细胞内部。在双层膜的内部，脂类和蛋白质的排列方式是，复合物的亲水端，或者说吸引水的一端，朝向膜的外侧，或者伸向细胞质，而疏水复合物则伸进膜的内侧。要是把形成膜的脂类，放到一杯水里，特性会让它们自发装配到一起。膜易于装配，这种特性可能有助地球上的第一个细胞的形成。

细菌的细胞质和细胞膜里面，拥有多种多样维持细胞存活的酶类。细菌的脱氧核糖核酸（DNA），储存着数千年来所形成的信息。它们出现在细胞质里，表面上看是混乱的一团（只能在电子显微镜下看到），而实际上包含着恰到好处的折叠、圈结，降低了受损伤的可能性，也有助于修复。细小的合成蛋白质的颗粒，叫作核糖体，它们星星点点地散布于细胞质的其余部分。

细菌还需要一些其他结构。有动力的细菌具有鞭状的尾巴，称为鞭毛，用于游动；进行光合作用的蓝细菌里具有吸收光的色素分子；还有趋磁性的菌种，比如趋磁性水螺菌（Aquaspirillum magnetotacticum )，具有铁质的磁性颗粒，这让细胞向着地极运动。这些微小的罗盘，帮助水螺菌在栖身的水中迁移，游到营养丰富的沉积处。尽管细菌非常小，但是其分布广阔，遍布地球，而且数量庞大。微生物学家采集土壤、空气和水的样本，测定每种样本中的细菌数，再估算总数，然后在计算机程序的帮助下，推测地球上的总菌数。这种估测中也有猜测的成分。细菌存在于地球表面40 000米以上，洋面7 000米以下，这些地方人类大多都遥不可及。细菌的总数达到1 030。科学家努力找出有意义的参照，让人容易理解这个数：从地球上可见的星星的数目，估测是7×1022。这些细菌细胞的质量有2×1015磅，或者说，比地球上65亿人口的体重总和还要重2000多倍。这些细菌绝大多数生活在土壤里。
细菌体形微小、数量庞大，延展着我们想象力的极限。这两种特性都有利于细菌生存，而细菌所进行的生物作用，也保障着人类的生存。