จุลินทรีย์หรือไมโครบี [ ^{a ] คือ}สิ่งมีชีวิต ขนาด เล็กมากซึ่งอาจมีอยู่ได้ทั้งในรูป แบบ เซลล์เดียวหรือเป็นกลุ่มเซลล์มีการสงสัยถึงการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่มองไม่เห็นมาตั้งแต่สมัยโบราณ โดยมีหลักฐานยืนยันครั้งแรกในวรรณกรรมเชนที่เขียนขึ้นในอินเดียช่วงศตวรรษที่ 6 ก่อนคริสต์ศักราช การศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับจุลินทรีย์เริ่มต้นจากการสังเกตภายใต้กล้องจุลทรรศน์ในช่วงทศวรรษ 1670 โดยแอนตัน ฟาน ลีเวนฮุกในช่วงทศวรรษ 1850 หลุยส์ ปาสเตอร์พบว่าจุลินทรีย์ทำให้เกิดการเน่าเสียของอาหารซึ่งเป็นการหักล้างทฤษฎีการเกิดสิ่งมีชีวิตเองโดยธรรมชาติในช่วงทศวรรษ 1880 โรเบิร์ต โคชค้นพบว่าจุลินทรีย์เป็นสาเหตุของโรควัณโรคอหิวาตกโรคคอตีบและแอน แทรกซ์

จุลินทรีย์มีความหลากหลายอย่างมาก โดยเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ส่วนใหญ่ ในทั้งสามโดเมนของสิ่งมีชีวิต : สองในสามโดเมน ได้แก่อาร์เคียและแบคทีเรียมีเพียงจุลินทรีย์เท่านั้น โดเมนที่สามคือยูคาริโอตาประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ทั้งหมด รวมถึงโปรติสต์และโปรโตซัวเซลล์ เดียว จำนวนมากที่เป็นจุลินทรีย์ โปรติสต์บางชนิดมีความสัมพันธ์กับสัตว์และบางชนิดมีความสัมพันธ์กับพืชสีเขียวสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จำนวนมากก็มีขนาดเล็กมากเช่นกัน ได้แก่สัตว์ขนาดเล็ก เชื้อราบางชนิดและสาหร่าย บาง ชนิด

จุลินทรีย์สามารถมีถิ่นที่อยู่ แตกต่างกันมาก และอาศัยอยู่ได้ทุกที่ตั้งแต่ขั้วโลกไปจนถึงเส้นศูนย์สูตรในทะเลทรายน้ำพุร้อนหินและทะเลลึกบางชนิดปรับตัวให้เข้ากับสภาวะสุดขั้วเช่น สภาพอากาศ ร้อนจัดหรือเย็นจัดบางชนิดปรับตัวให้เข้ากับความดันสูงและบางชนิด เช่นDeinococcus radiodurans ปรับ ตัวให้เข้ากับ สภาพแวดล้อม ที่มีรังสีสูงจุลินทรีย์เป็นองค์ประกอบสำคัญของดินที่อุดมสมบูรณ์จุลินทรีย์ยังเป็นส่วนประกอบของจุลินทรีย์ที่พบในและบนสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ทั้งหมด มีหลักฐานว่าหินของออสเตรเลียที่มีอายุ 3.45 พันล้านปีเคยมีจุลินทรีย์ ซึ่งเป็นหลักฐานโดยตรงที่เก่าแก่ที่สุดของสิ่งมีชีวิตบนโลก^{[ 1 ] [ 2 ]}

จุลินทรีย์มีความสำคัญต่อวัฒนธรรมและสุขภาพ ของมนุษย์ในหลายด้าน ไม่ว่าจะเป็นการหมักอาหารและบำบัดน้ำเสียรวมถึงการผลิตเชื้อเพลิงเอนไซม์และสารประกอบทางชีวภาพ อื่นๆ จุลินทรีย์เป็นเครื่องมือสำคัญในทางชีววิทยาในฐานะสิ่งมีชีวิตต้นแบบและถูกนำไปใช้ในสงครามชีวภาพและการก่อการร้ายทางชีวภาพในร่างกายมนุษย์จุลินทรีย์ประกอบขึ้นเป็นไมโครไบโอตาของมนุษย์ ซึ่งรวมถึง จุลินทรีย์ในลำไส้ที่จำเป็นจุลินทรีย์ก่อโรคที่ทำให้เกิดโรคติดเชื้อ หลายชนิด เป็นจุลินทรีย์ และด้วยเหตุนี้จึงเป็นเป้าหมายของมาตรการด้านสุขอนามัย

การมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กนั้นถูกถกเถียงกันมาหลายศตวรรษก่อนที่จะมีการค้นพบในศตวรรษที่ 17 ในศตวรรษที่ 6 ก่อนคริสต์ศักราชชาวเชนในอินเดียปัจจุบันได้ตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่เรียกว่านิโกดาส [ ^{3 ] กล่าว}กันว่านิโกดาสเหล่านี้เกิดเป็นกลุ่ม อาศัยอยู่ทุกหนทุกแห่ง รวมถึงในร่างกายของพืช สัตว์ และมนุษย์ และมีอายุขัยเพียงเสี้ยววินาที^{[ 4 ]}ตาม คำสอนของ มหาวีระนักเทศน์คนที่ 24 ของศาสนาเชน มนุษย์ทำลายนิโกดาสเหล่านี้ในปริมาณมหาศาลเมื่อพวกเขากิน หายใจ นั่ง และเคลื่อนไหว^{[ 3 ]}ชาวเชนสมัยใหม่หลายคนยืนยันว่าคำสอนของมหาวีระเป็นการทำนายถึงการมีอยู่ของจุลินทรีย์ที่วิทยาศาสตร์ค้นพบ^{[ 5 ]}

แนวคิดที่เก่าแก่ที่สุดที่บ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ของการแพร่กระจายของโรคโดยสิ่งมีชีวิตที่ยังมองไม่เห็นคือแนวคิดของนักวิชาการโรมันMarcus Terentius Varroในหนังสือในศตวรรษที่ 1 ก่อนคริสต์ศักราชชื่อOn Agricultureซึ่งเขาเรียกสิ่งมีชีวิตที่มองไม่เห็นว่า animalia minuta และเตือนไม่ให้ตั้งถิ่นฐานใกล้กับหนองน้ำ: ^{[ 6 ]}

…และเนื่องจากมีการเพาะพันธุ์สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กบางชนิดที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ซึ่งลอยอยู่ในอากาศและเข้าสู่ร่างกายทางปากและจมูก และก่อให้เกิดโรคร้ายแรง^{[ 6 ]}

ในตำราการแพทย์ (1020) อวิเซนนาแนะนำว่าวัณโรคและโรคอื่นๆ อาจติดต่อได้^{[ 7 ] [ 8 ]}

ในศตวรรษที่ 15 นักวิทยาศาสตร์ชาวตุรกีอัคชัมซัดดินได้ตั้งข้อสันนิษฐานเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องกับโรคภัยไข้เจ็บในงานเขียนของเขาชื่อ มัดดัต อัล-ฮายัต ( สสารแห่งชีวิต ):

เป็นการเข้าใจผิดที่จะคิดว่าโรคปรากฏขึ้นในแต่ละบุคคลทีละราย โรคติดต่อจากคนสู่คน การติดต่อนี้เกิดขึ้นผ่านเมล็ดเล็กๆ ที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่ยังมีชีวิตอยู่^{[ 9 ] [ 10 ]}

ในปีค.ศ. 1546 จิโรลาโม ฟราคาสโตโรเสนอว่าโรคระบาดเกิดจากสิ่งที่มีลักษณะคล้ายเมล็ดพืชที่สามารถแพร่กระจายเชื้อได้โดยการสัมผัสโดยตรงหรือโดยอ้อม หรือแม้กระทั่งโดยไม่ต้องสัมผัสในระยะทางไกล^{[ 11 ]}

Antonie van Leeuwenhoekถือเป็นหนึ่งในบิดาแห่งจุลชีววิทยาเขาเป็นคนแรกที่ค้นพบและทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์กับจุลินทรีย์ในปี 1673 โดยใช้กล้องจุลทรรศน์เลนส์ เดี่ยวแบบง่ายๆ ที่เขาออกแบบเอง^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} Robert Hookeซึ่งเป็นคนร่วมสมัยกับ Leeuwenhoek ก็ใช้กล้องจุลทรรศน์เพื่อสังเกตชีวิตของจุลินทรีย์ในรูปแบบของผลเชื้อราในหนังสือMicrographiaปี 1665ของเขาเขาได้วาดภาพการศึกษา และเขายังบัญญัติศัพท์คำว่า " เซลล์ " อีกด้วย ^{[ 16 ]}

หลุยส์ ปาสเตอร์ (1822–1895) นำน้ำซุปที่ต้มแล้วไปวางไว้ในภาชนะที่มีตัวกรองเพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคผ่านเข้าไปในอาหารเลี้ยงเชื้อและในภาชนะที่ไม่มีตัวกรอง แต่มีอากาศไหลผ่านท่อโค้งเพื่อให้ฝุ่นละอองตกตะกอนและไม่สัมผัสกับน้ำซุป การต้มน้ำซุปก่อนล่วงหน้าทำให้ปาสเตอร์มั่นใจได้ว่าไม่มีจุลินทรีย์ใดๆ รอดชีวิตอยู่ในน้ำซุปในช่วงเริ่มต้นของการทดลอง ไม่มีสิ่งมีชีวิตใดเจริญเติบโตในน้ำซุปในระหว่างการทดลองของปาสเตอร์ ซึ่งหมายความว่าสิ่งมีชีวิตที่เจริญเติบโตในน้ำซุปดังกล่าวมาจากภายนอกในรูปของสปอร์ บนฝุ่น ไม่ใช่เกิดขึ้นเองภายในน้ำซุป ดังนั้น ปาสเตอร์ จึงหักล้างทฤษฎีการเกิดเองและสนับสนุนทฤษฎีเชื้อโรค^{[ 17 ]}

ในปี ค.ศ. 1876 โรเบิร์ต คอช (ค.ศ. 1843–1910) ได้พิสูจน์ว่าจุลินทรีย์สามารถก่อให้เกิดโรคได้ เขาพบว่าเลือดของวัวที่ติดเชื้อแอนแทรกซ์ มักมี แบคทีเรีย Bacillus anthracisจำนวนมากคอชพบว่าเขาสามารถถ่ายทอดแอนแทรกซ์จากสัตว์ตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งได้โดยการนำตัวอย่างเลือดเล็กน้อยจากสัตว์ที่ติดเชื้อมาฉีดเข้าไปในสัตว์ที่แข็งแรง และทำให้สัตว์ที่แข็งแรงนั้นป่วยได้ เขายังพบว่าเขาสามารถเพาะเลี้ยงแบคทีเรียในน้ำซุปอาหารเลี้ยงเชื้อ จากนั้นฉีดเข้าไปในสัตว์ที่แข็งแรง และทำให้เกิดอาการป่วยได้ จากการทดลองเหล่านี้ เขาได้กำหนดเกณฑ์สำหรับการสร้างความเชื่อมโยงเชิงสาเหตุระหว่างจุลินทรีย์กับโรค ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อสมมติฐานของคอช [ ^{18 ] แม้ว่า}สมมติฐานเหล่านี้จะไม่สามารถนำไปใช้ได้ในทุกกรณี แต่ก็ยังคงมีความสำคัญทางประวัติศาสตร์ต่อการพัฒนาความคิดทางวิทยาศาสตร์และยังคงถูกนำมาใช้ในปัจจุบัน^{[ 19 ]}

การค้นพบจุลินทรีย์ เช่นยูเกลนาที่ไม่เข้าพวกกับ อาณาจักร สัตว์หรือพืชเนื่องจากพวกมันสังเคราะห์แสงได้เหมือนพืช แต่เคลื่อนที่ได้เหมือนสัตว์ นำไปสู่การตั้งชื่ออาณาจักรที่สามในช่วงทศวรรษ 1860 ในปี 1860 จอห์น ฮอกก์เรียกอาณาจักรนี้ว่าโปรทอคติสตาและในปี 1866 เอิร์นส์ เฮคเคลตั้งชื่อว่าโปรติสตา^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

งานของปาสเตอร์และโคคไม่ได้สะท้อนความหลากหลายที่แท้จริงของโลกจุลินทรีย์อย่างแม่นยำ เนื่องจากพวกเขามุ่งเน้นเฉพาะจุลินทรีย์ที่มีความเกี่ยวข้องทางการแพทย์โดยตรงเท่านั้น จนกระทั่งงานของมาร์ตินัส ไบเยอรินค์และเซอร์เกย์ วินอกราดสกีในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 จึงได้เปิดเผยขอบเขตที่แท้จริงของจุลชีววิทยา^{[ 23 ]}ไบเยอรินค์มีส่วนสำคัญสองประการต่อจุลชีววิทยา ได้แก่ การค้นพบไวรัสและการพัฒนาเทคนิคการเพาะเลี้ยงแบบเพิ่มปริมาณ^{[ 24 ]}ในขณะที่งานของเขาเกี่ยวกับไวรัสโมเสกยาสูบได้วางรากฐานหลักการพื้นฐานของวิทยาไวรัส แต่การพัฒนาเทคนิคการเพาะเลี้ยงแบบเพิ่มปริมาณของเขามีผลกระทบโดยตรงต่อจุลชีววิทยามากที่สุด โดยทำให้สามารถเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์หลากหลายชนิดที่มีสรีรวิทยาแตกต่างกันอย่างมาก วินอกราดสกีเป็นคนแรกที่พัฒนาแนวคิดของเคมีลิโทโทรฟีและเปิดเผยบทบาทสำคัญของจุลินทรีย์ในกระบวนการทางธรณีเคมี^{[ 25 ]} เขาเป็นผู้รับผิดชอบในการแยกและอธิบายแบคทีเรียไน ตริฟายอิงและแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนเป็นครั้งแรก^{[ 23 ]} Félix d'Hérelleนักจุลชีววิทยาชาวฝรั่งเศส-แคนาดาร่วมค้นพบแบคทีริโอเฟจและเป็นหนึ่งในนักจุลชีววิทยาประยุกต์คนแรกๆ^{[ 26 ]}

จุลินทรีย์สามารถพบได้เกือบทุกที่บนโลกแบคทีเรียและอาร์เคีย เกือบทั้งหมดมีขนาดเล็กมาก ในขณะที่ ยูคาริโอตจำนวนหนึ่งก็มีขนาดเล็กมากเช่นกัน รวม ถึง โปรติสต์ ส่วนใหญ่ เชื้อรา บาง ชนิดตลอดจนสัตว์และพืช ขนาดเล็กบางชนิด ไวรัสโดยทั่วไปถือว่าไม่มีชีวิตดังนั้นจึงไม่ถือว่าเป็นจุลินทรีย์ แม้ว่าวิทยาไวรัสจะเป็น สาขาย่อยของ จุลชีววิทยา^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

จุลินทรีย์เซลล์เดียวเป็นสิ่งมีชีวิตรูปแบบแรกที่พัฒนาขึ้นบนโลกเมื่อประมาณ 3.5 พันล้านปีก่อน^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}วิวัฒนาการต่อไปนั้นช้า^{[ 33 ]}และเป็นเวลาประมาณ 3 พันล้านปีในยุคพรีแคมเบรียน (ซึ่งเป็นช่วงเวลาส่วนใหญ่ของประวัติศาสตร์สิ่งมีชีวิตบนโลก ) สิ่งมีชีวิต ทั้งหมด เป็นจุลินทรีย์^{[ 34 ] [ 35 ]}มีการระบุแบคทีเรีย สาหร่าย และเชื้อราในอำพันที่มีอายุ 220 ล้านปี ซึ่งแสดงให้เห็นว่ารูปร่างของจุลินทรีย์เปลี่ยนแปลงไปน้อยมากอย่างน้อยตั้งแต่ยุคไทรแอสสิก^{[ 36 ]} อย่างไรก็ตาม บทบาททางชีวภาพ ที่เพิ่งค้นพบของนิกเกลโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟจากไซบีเรียนแทรปอาจเร่งวิวัฒนาการของเมทาโนเจนไปสู่ช่วงปลายของเหตุการณ์การสูญพันธุ์ในยุคเพอร์เมียน-ไทรแอสสิก^{[ 37 ]}

จุลินทรีย์มักมีอัตราการวิวัฒนาการที่ค่อนข้างเร็ว จุลินทรีย์ส่วนใหญ่สามารถสืบพันธุ์ได้อย่างรวดเร็ว และแบคทีเรียยังสามารถแลกเปลี่ยนยีนได้อย่างอิสระผ่านการถ่ายทอดยีนการเปลี่ยนแปลงและการถ่ายทอดยีนแม้กระทั่งระหว่างสายพันธุ์ที่แตกต่างกันอย่างมาก^{[ 38 ]}การถ่ายทอดยีนในแนวนอนนี้ประกอบกับ อัตรา การกลายพันธุ์ ที่สูง และวิธีการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ทำให้จุลินทรีย์สามารถวิวัฒนาการ ได้อย่างรวดเร็ว (ผ่านการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ) เพื่อเอาชีวิตรอดในสภาพแวดล้อมใหม่และตอบสนองต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อม การวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วนี้มีความสำคัญในทางการแพทย์ เนื่องจากนำไปสู่การพัฒนาแบคทีเรียก่อโรคที่ดื้อยาหลายชนิด หรือ ที่เรียกว่า ซูเปอร์บั๊กซึ่งดื้อต่อยาปฏิชีวนะ^{[ 39 ]}

จุลินทรีย์รูปแบบเปลี่ยนผ่านที่เป็นไปได้ระหว่างโปรคาริโอตและยูคาริโอตถูกค้นพบในปี 2012 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นParakaryon myojinensisเป็นจุลินทรีย์ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว มีขนาดใหญ่กว่าโปรคาริโอตทั่วไป แต่มีสารพันธุกรรมอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์เช่นเดียวกับยูคาริโอต และมีเอนโดซิมไบออนต์อยู่ด้วย จุลินทรีย์ชนิดนี้ถือเป็นรูปแบบวิวัฒนาการที่เป็นไปได้รูปแบบแรกของจุลินทรีย์ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงขั้นตอนการพัฒนาจากโปรคาริโอตไปสู่ยูคาริโอต^{[ 40 ] [ 41 ]}

อาร์เคียเป็น สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว แบบโปรคาริโอตและเป็นโดเมนแรกของสิ่งมีชีวิตในระบบสามโดเมนของคาร์ล โวเอส โปรคาริโอตถูกนิยามว่าไม่มีนิวเคลียสของเซลล์หรือ ออ ร์ แก เนลล์ที่มีเยื่อหุ้มอาร์เคียมีคุณลักษณะนิยามนี้ร่วมกับแบคทีเรียซึ่งเคยถูกจัดกลุ่มไว้ด้วยกัน ในปี 1990 นักจุลชีววิทยาโวเอสได้เสนอระบบสามโดเมนที่แบ่งสิ่งมีชีวิตออกเป็นแบคทีเรีย อาร์เคีย และยูคาริโอต^{[ 42 ]}และด้วยเหตุนี้จึงแยกโดเมนโปรคาริโอตออก

อาร์เคียแตกต่างจากแบคทีเรียทั้งในด้านพันธุกรรมและชีวเคมี ตัวอย่างเช่น ในขณะที่เยื่อหุ้มเซลล์ของ แบคทีเรีย สร้างจากฟอสโฟกลีเซอไรด์ที่มีพันธะเอสเทอร์ เยื่อหุ้มเซลล์ของอาร์เคียกลับสร้างจากลิ ปิด อีเทอร์^{[ 43 ]}เดิมทีอาร์เคียถูกอธิบายว่าเป็นสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมสุดขั้วเช่นน้ำพุร้อนแต่ต่อมาพบว่ามีอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยทุก ประเภท ^{[ 44 ]}ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เพิ่งเริ่มตระหนักว่าอาร์เคียพบได้ทั่วไปในสิ่งแวดล้อม โดยThermoproteota (เดิมชื่อ Crenarchaeota) เป็นสิ่งมีชีวิตที่พบได้ทั่วไปในมหาสมุทร และมีบทบาทสำคัญในระบบนิเวศที่ระดับความลึกต่ำกว่า 150 เมตร (490 ฟุต) ^{[ 45 ] [ 46 ]}สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ยังพบได้ทั่วไปในดินและมีบทบาทสำคัญในการออกซิเดชันของแอมโมเนีย^{[ 47 ]}

กลุ่มสิ่งมีชีวิตที่รวมกันของอาร์เคียและแบคทีเรียประกอบขึ้นเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีความหลากหลายและอุดมสมบูรณ์ที่สุดบนโลก และอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมแทบทุกแห่งที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า +140 °C (284 °F) พบได้ในน้ำ ดิน อากาศไมโครไบโอมของสิ่งมีชีวิตน้ำพุร้อนและแม้กระทั่งใต้เปลือกโลกในหิน [ ^{48 ]}จำนวนของโปรคาริโอตคาดว่ามีประมาณห้าพันล้านล้าน หรือ 5 × 10 ³⁰ซึ่งคิดเป็นอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของ^ชีวมวลบนโลก^{[ 49 ]}

ความหลากหลายทางชีวภาพของโปรคาริโอตยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่อาจมีจำนวนมาก การประมาณการในเดือนพฤษภาคม 2016 โดยอิงตามกฎการปรับขนาดจากจำนวนชนิดที่ทราบเทียบกับขนาดของสิ่งมีชีวิต ให้การประมาณการว่าอาจมีสิ่งมีชีวิตถึง 1 ล้านล้านชนิดบนโลก ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นจุลินทรีย์ ปัจจุบัน มีเพียงหนึ่งในพันของหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของทั้งหมดนั้นเท่านั้นที่ได้รับการอธิบาย^{[ 50 ]}เซลล์อาร์เคียลของบางชนิดรวมตัวกันและถ่ายโอนDNAจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งผ่านการสัมผัสโดยตรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะแวดล้อมที่ตึงเครียดซึ่งทำให้เกิด ความเสียหาย ต่อDNA ^{[ 51 ] [ 52 ]}

เช่นเดียวกับอาร์เคีย แบคทีเรียเป็นโปรคาริโอต – เซลล์เดียว และไม่มีนิวเคลียสของเซลล์หรือออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม แบคทีเรียมีขนาดเล็กมาก ยกเว้นบางชนิดที่หายากมาก เช่นThiomargarita namibiensis [ ^{53 ] แบคทีเรีย}ทำงานและสืบพันธุ์เป็นเซลล์เดี่ยว แต่พวกมันมักจะรวมตัวกันเป็นอาณานิคม หลายเซลล์ ^{[ 54 ]}บางชนิด เช่นไมโซแบคทีเรียสามารถรวมตัวกันเป็น โครงสร้าง ที่ ซับซ้อน ทำงานเป็นกลุ่มหลายเซลล์เป็นส่วนหนึ่งของวงจรชีวิต^{[ 55 ]}หรือก่อตัวเป็นกลุ่มในอาณานิคมของแบคทีเรียเช่นE. coli

จีโนมของพวกมันมักจะเป็นโครโมโซมแบคทีเรียแบบวงกลม ซึ่งเป็น DNAวงเดียวแม้ว่าพวกมันอาจมีชิ้นส่วน DNA ขนาดเล็กที่เรียกว่าพลาสมิด อยู่ด้วย พ ลาสมิดเหล่านี้สามารถถ่ายโอนระหว่างเซลล์ได้ผ่านการผสมพันธุ์ของแบคทีเรียแบคทีเรียมีผนังเซลล์ ที่ล้อมรอบ ซึ่งให้ความแข็งแรงและความแข็งแกร่งแก่เซลล์ พวกมันสืบพันธุ์โดยการแบ่งตัวแบบไบนารีหรือบางครั้งโดยการแตกหน่อแต่ไม่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศโดย การแบ่งตัวแบบ ไมโอ ซิส อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียหลายชนิดสามารถถ่ายโอน DNA ระหว่างเซลล์แต่ละเซลล์ได้โดย กระบวนการ ถ่ายโอนยีนแนวนอนที่เรียกว่าการเปลี่ยนแปลง ตาม ธรรมชาติ^{[ 56 ]}บางชนิดสร้างสปอร์ ที่ทนทานเป็นพิเศษ แต่สำหรับแบคทีเรียแล้วนี่เป็นกลไกในการอยู่รอด ไม่ใช่การสืบพันธุ์ ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม แบคทีเรียสามารถเติบโตได้อย่างรวดเร็วมาก และจำนวนของพวกมันสามารถเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าได้เร็วที่สุดทุกๆ 20 นาที^{[ 57 ]}

สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในรูปแบบที่โตเต็มวัยคือยูคาริโอตซึ่งรวมถึงมนุษย์ ด้วย อย่างไรก็ตาม ยูคาริโอตหลายชนิดก็เป็นจุลินทรีย์เช่นกัน แตกต่างจากแบคทีเรียและอาร์เคีย ยู คาริโอตมีออร์แกเนลล์เช่นนิวเคลียสของเซลล์อุปกรณ์กอลจิและไมโทคอนเดรียในเซลล์ นิวเคลียส เป็นออร์แกเนลล์ที่เก็บดีเอ็นเอซึ่งประกอบเป็นจีโนมของเซลล์ ดีเอ็นเอ (กรดดีออกซีไรโบ nucléique) เองนั้นถูกจัดเรียงเป็นโครโมโซม ที่ซับซ้อน ^{[ 58 ]} ไมโทคอนเดรียเป็นออร์แกเนลล์ที่สำคัญต่อกระบวนการเผาผลาญเนื่องจากเป็นแหล่งของวัฏจักรกรดซิตริกและ การฟอ สโฟรีเลชันแบบออกซิเดชันพวกมันวิวัฒนาการมาจาก แบคทีเรีย ที่อยู่ร่วมกันและยังคงมีจีโนมเหลืออยู่^{[ 59 ]}เช่นเดียวกับแบคทีเรียเซลล์พืชมีผนังเซลล์และมีออร์แกเนลล์ เช่นคลอโรพลาสต์นอกเหนือจากออร์แกเนลล์ในยูคาริโอตอื่นๆ คลอโรพลาสต์สร้างพลังงานจากแสงโดยการสังเคราะห์แสงและเดิมทีก็เป็นแบคทีเรียที่อยู่ร่วมกันแบบพึ่งพาอาศัยกัน^{[ 59 ]}

ยูคาริโอตเซลล์เดียวประกอบด้วยเซลล์ เดียว ตลอดวงจรชีวิต คุณสมบัตินี้มีความสำคัญ เนื่องจากยูคาริโอตหลาย เซลล์ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเซลล์เดียวที่เรียกว่าไซโกตเฉพาะในช่วงเริ่มต้นของวงจรชีวิตเท่านั้น ยูคาริโอตจุลินทรีย์อาจเป็นแฮพลอยด์หรือดิพลอยด์และสิ่งมีชีวิตบางชนิดมีนิวเคลียสของเซลล์หลาย อัน

ยูคาริโอตเซลล์เดียวมักจะสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศโดย การแบ่งเซลล์แบบ ไมโทซิสภายใต้สภาวะที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะที่เครียด เช่น การขาดแคลนสารอาหารและสภาวะอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายของ DNA พวกมันมักจะสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศโดยการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสและซิงกามี^{[ 60 ]}

ในกลุ่มยูคาริโอตโปรติสต์มัก เป็นสิ่งมีชีวิต เซลล์เดียว และ มีขนาดเล็กมาก เป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีความหลากหลายสูงและจัดจำแนกได้ยาก^{[ 61 ] [ 62 ]}สาหร่าย หลายชนิดเป็น โปรติสต์ หลายเซลล์และ ราเมือก มีวงจรชีวิตที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสลับระหว่างรูปแบบเซลล์เดียว โคโลนี และหลายเซลล์^{[ 63 ]}จำนวนชนิดของโปรติสต์ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด เนื่องจากมีการระบุเพียงส่วนน้อยเท่านั้น ความหลากหลายของโปรติสต์สูงในมหาสมุทร ปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลลึก ตะกอนแม่น้ำ และแม่น้ำที่เป็นกรด ซึ่งบ่งชี้ว่าชุมชนจุลินทรีย์ยูคาริโอตจำนวนมากอาจยังไม่ถูกค้นพบ^{[ 64 ] [ 65 ]}

เชื้อรา มีหลายชนิด ที่เป็นเซลล์เดียว เช่น ยีสต์ขนมปัง ( Saccharomyces cerevisiae ) และยีสต์แบ่งตัว ( Schizosaccharomyces pombe ) เชื้อราบางชนิด เช่น ยีสต์ก่อโรคCandida albicansสามารถเปลี่ยนลักษณะทางฟีโนไทป์และเติบโตเป็นเซลล์เดียวในบางสภาพแวดล้อม และเป็นเส้นใยไฮฟาในสภาพแวดล้อมอื่นๆ^{[ 66 ]}

สาหร่ายสีเขียวเป็นกลุ่มใหญ่ของยูคาริโอตสังเคราะห์แสงซึ่งรวมถึงสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กจำนวนมาก แม้ว่าสาหร่ายสีเขียวบางชนิดจะถูกจัดอยู่ใน กลุ่ม โปรติสต์แต่บางชนิด เช่นชาโรไฟตาถูกจัดอยู่ในกลุ่มพืชเอ็มบริโอไฟต์ ซึ่งเป็นกลุ่มพืชบกที่คุ้นเคยมากที่สุด สาหร่ายสามารถเจริญเติบโตได้เป็นเซลล์เดี่ยวหรือเป็นสายยาวของเซลล์ สาหร่ายสีเขียวประกอบด้วย แฟลเจลเลต แบบเซลล์เดียวและแบบอาศัยอยู่ รวมกันเป็นกลุ่ม โดยปกติแต่ไม่เสมอไปจะมีแฟลเจลลา สองเส้น ต่อเซลล์ รวมถึงรูปแบบต่างๆ ทั้งแบบอาศัยอยู่รวมกัน เป็นกลุ่ม แบบ โคคอยด์และแบบเส้นใย ในกลุ่มCharalesซึ่งเป็นสาหร่ายที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับพืชชั้นสูงมากที่สุด เซลล์จะแบ่งตัวออกเป็นเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันหลายชนิดภายในสิ่งมีชีวิต มีสาหร่ายสีเขียวประมาณ 6,000 ชนิด^{[ 67 ]}

จุลินทรีย์พบได้ในเกือบทุกแหล่งที่อยู่อาศัยในธรรมชาติ รวมถึงสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย เช่นขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ทะเลทรายน้ำพุร้อนและหิน นอกจาก นี้ ยังรวมถึง จุลินทรีย์ในทะเลทั้งหมดในมหาสมุทรและทะเลลึกด้วย จุลินทรีย์บางชนิดปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและดำรงอยู่เป็นกลุ่มได้ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้เรียกว่าเอ็กซ์ตรีโมไฟล์เอ็กซ์ตรีโมไฟล์ถูกแยกได้จากหินที่อยู่ลึกถึง 7 กิโลเมตรใต้พื้นผิวโลก^{[ 68 ]}และมีการเสนอแนะว่าปริมาณสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ใต้พื้นผิวโลกนั้นเทียบได้กับปริมาณสิ่งมีชีวิตบนหรือเหนือพื้นผิวโลก^{[ 48 ]}เอ็กซ์ตรีโมไฟล์เป็นที่รู้จักกันดีว่าสามารถอยู่รอดได้เป็นเวลานานในสุญญากาศและมีความต้านทานต่อรังสี สูง ซึ่งอาจทำให้พวกมันสามารถอยู่รอดได้ในอวกาศ^{[ 69 ]}จุลินทรีย์หลายชนิดมีความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัย กันอย่างใกล้ชิด กับสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่อื่นๆ บางชนิดเป็นประโยชน์ต่อกัน ( ภาวะพึ่งพาอาศัยกัน ) ในขณะที่บางชนิดอาจเป็นอันตรายต่อ สิ่งมีชีวิต เจ้าบ้าน ( ภาวะปรสิต ) หากจุลินทรีย์สามารถก่อให้เกิดโรคในสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้านได้ จะเรียกว่าเชื้อก่อโรคจุลินทรีย์มีบทบาทสำคัญในวัฏจักรทางชีวธรณีเคมี ของโลก เนื่องจากมีหน้าที่ในการย่อยสลายและการตรึงไนโตรเจน^{[ 70 ]}

แบคทีเรียใช้เครือข่ายควบคุมที่ช่วยให้พวกมันปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมเกือบทุกแห่งบนโลก^{[ 71 ] [ 72 ]}แบคทีเรียใช้เครือข่ายปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลหลากหลายประเภท รวมถึง DNA, RNA, โปรตีน และเมตาบอไลต์ เพื่อควบคุมการแสดงออกของยีนในแบคทีเรีย หน้าที่หลักของเครือข่ายควบคุมคือการควบคุมการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม เช่น สถานะทางโภชนาการและความเครียดจากสิ่งแวดล้อม^{[ 73 ]}การจัดระเบียบเครือข่ายที่ซับซ้อนช่วยให้จุลินทรีย์สามารถประสานงานและบูรณาการสัญญาณสิ่งแวดล้อมหลายอย่างได้^{[ 71 ]}

จุลินทรีย์เอ็กซ์ตรีโมไฟล์คือจุลินทรีย์ที่ปรับตัวให้สามารถอยู่รอดและเจริญเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมสุดขั้วซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่เทอร์โมไฟล์และไฮเปอร์เทอร์โมไฟล์ เจริญเติบโตได้ ดี ใน อุณหภูมิสูงไซโครไฟล์ เจริญเติบโต ได้ดีในอุณหภูมิต่ำมาก – อุณหภูมิสูงถึง 130 °C (266 °F) ^{[ 74 ]}ต่ำถึง −17 °C (1 °F) ^{[ 75 ]}ฮาโลไฟล์เช่นHalobacterium salinarum (อาร์เคีย) เจริญเติบโตได้ดีในสภาวะที่มีเกลือ สูง จนถึงจุดอิ่มตัว^{[ 76 ]}อัลคาลิไฟล์เจริญเติบโตได้ดีในค่า pH ที่เป็นด่าง ประมาณ 8.5–11 ^{[ 77 ]}แอซิโดไฟล์สามารถเจริญเติบโตได้ในค่า pH 2.0 หรือต่ำกว่า^{[ 78 ]}จุลินทรีย์ทน แรงดันสูง เจริญเติบโตได้ดีในสภาวะที่มีแรงดันสูง มาก : สูงถึง 1,000–2,000 บรรยากาศไปจนถึง 0 บรรยากาศ เช่น ในสุญญากาศของอวกาศ[ ^{b ] จุลินทรีย์} ทนสภาพแวดล้อม สุดขั้วบางชนิด เช่นDeinococcus radioduransมี ความ ทนทานต่อรังสี^{[ 80 ]}สามารถทนต่อ การได้รับ รังสีได้ถึง 5k Gyจุลินทรีย์ทนสภาพแวดล้อมสุดขั้วมีความสำคัญในหลายด้าน พวกมันขยายสิ่งมีชีวิตบนโลกไปยังอุทกภาคเปลือกโลกและชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่ กลไกการปรับตัวเชิงวิวัฒนาการเฉพาะของพวกมันต่อสภาพแวดล้อมสุดขั้วสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในด้านเทคโนโลยีชีวภาพและการดำรงอยู่ของพวกมันภายใต้สภาวะสุดขั้วดังกล่าวเพิ่มศักยภาพของสิ่งมีชีวิตนอกโลก^{[ 81 ]}

วัฏจักรไนโตรเจนในดินขึ้นอยู่กับการตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศ ซึ่งเกิดขึ้นได้จาก จุลินทรีย์ตรึงไนโตรเจนหลายชนิดวิธีหนึ่งที่สามารถเกิดขึ้นได้คือในปมรากของพืชตระกูลถั่วที่มีแบคทีเรีย แบบพึ่งพาอาศัย ^กันในสกุลRhizobium , Mesorhizobium , Sinorhizobium , BradyrhizobiumและAzorhizobium ^{[ 82} ]

รากของพืชสร้างบริเวณแคบๆ ที่เรียกว่าไร^โซสเฟียร์ซึ่งรองรับจุลินทรีย์จำนวนมากที่เรียกว่า ไมโครไบโอม ของราก [ ^{83 ]}

จุลินทรีย์เหล่านี้ในไมโครไบโอมของรากพืชสามารถโต้ตอบกันเองและกับพืชโดยรอบได้ผ่านสัญญาณและเบาะแส ตัวอย่างเช่นเชื้อราไมคอร์ไรซาสามารถสื่อสารกับระบบรากของพืชหลายชนิดผ่านสัญญาณเคมีระหว่างพืชและเชื้อรา ส่งผลให้เกิดภาวะ พึ่งพาอาศัยกันแบบต่าง ฝ่ายต่างได้ประโยชน์ อย่างไรก็ตาม สัญญาณเหล่านี้อาจถูกดักฟังโดยจุลินทรีย์อื่นๆ เช่นแบคทีเรียในดิน Myxococcus xanthusซึ่งกินแบคทีเรียชนิดอื่นเป็นอาหาร การดักฟังหรือการสกัดกั้นสัญญาณจากผู้รับที่ไม่ตั้งใจ เช่น พืชและจุลินทรีย์ อาจนำไปสู่ผลกระทบเชิงวิวัฒนาการในวงกว้าง ตัวอย่างเช่น คู่ผู้ส่งสัญญาณและผู้รับ เช่น คู่พืช-จุลินทรีย์ อาจสูญเสียความสามารถในการสื่อสารกับประชากรข้างเคียงเนื่องจากความแปรปรวนของผู้ดักฟัง ในการปรับตัวเพื่อหลีกเลี่ยงผู้ดักฟังในท้องถิ่น อาจเกิดความแตกต่างของสัญญาณขึ้น และนำไปสู่การแยกตัวของพืชและจุลินทรีย์เนื่องจากไม่สามารถสื่อสารกับประชากรอื่นๆ ได้^{[ 84 ]}

ไลเคนเป็นภาวะ พึ่งพา อาศัยกันของเชื้อราขนาดใหญ่กับสาหร่ายหรือไซยาโนแบคทีเรียที่สังเคราะห์แสงได้^{[ 85 ] [ 86 ]}

จุลินทรีย์มีประโยชน์ในการผลิตอาหาร บำบัดน้ำเสีย สร้างเชื้อเพลิงชีวภาพ และสารเคมีและเอนไซม์หลากหลายชนิด พวกมันมีคุณค่าอย่างยิ่งในการวิจัยในฐานะสิ่งมีชีวิตต้นแบบพวกมันถูกนำไปใช้เป็นอาวุธและบางครั้งก็ถูกนำไปใช้ในสงครามและการก่อการร้ายทางชีวภาพพวกมันมีความสำคัญต่อการเกษตรผ่านบทบาทของพวกมันในการรักษาความอุดมสมบูรณ์ของดินและการย่อยสลายอินทรียวัตถุ พวกมันยังมีการประยุกต์ใช้ในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ เช่น ในเทคโนโลยีไบโอฟลอค

จุลินทรีย์ถูกนำมาใช้ใน กระบวนการ หมักเพื่อทำโยเกิร์ตชีสเคิร์ดเคเฟอร์ อายรานไซโนกาลาและอาหารประเภทอื่นๆ วัฒนธรรมการหมักให้รสชาติและกลิ่นหอม และยับยั้งจุลินทรีย์ที่ไม่พึงประสงค์^{[ 87 ]}พวกมันถูกนำมาใช้ในการ ทำให้ ขนมปังขึ้นฟู และเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นแอลกอฮอล์ในไวน์และเบียร์จุลินทรีย์ถูกนำมาใช้ในการผลิตเบียร์การทำไวน์การอบการดองและกระบวนการทำอาหาร อื่นๆ ^{[ 88 ]}

สิ่งเหล่านี้อาศัยความสามารถในการทำความสะอาดน้ำที่ปนเปื้อนด้วยสารอินทรีย์โดยอาศัยจุลินทรีย์ที่สามารถหายใจเอาสารละลายเข้าไปได้ การหายใจอาจเป็นแบบใช้ออกซิเจน โดยมีชั้นกรองที่มีออกซิเจนเพียงพอ เช่นตัวกรองทรายแบบช้า [ ^{89 ]}การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนโดยเมทาโนเจนจะสร้าง^ก๊าซมีเทน ที่มีประโยชน์ เป็นผลพลอยได้^{[ 90 ]}

จุลินทรีย์ถูกนำมาใช้ในการหมักเพื่อผลิตเอทานอล [ 91 ^{] และ}ใน เครื่อง ^{ปฏิกรณ์}ก๊าซชีวภาพเพื่อผลิตมีเทน^{[ 92 ]}นักวิทยาศาสตร์กำลังวิจัยการใช้สาหร่ายเพื่อผลิตเชื้อเพลิงเหลว [ ^{93 ]}และแบคทีเรียเพื่อเปลี่ยนขยะทางการเกษตรและขยะในเมืองในรูปแบบต่างๆ ให้เป็นเชื้อเพลิง^ที่ใช้ได้^{[ 94 ]}

จุลินทรีย์ถูกนำมาใช้ในการผลิตสารเคมีเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมเอนไซม์และโมเลกุลที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพอื่นๆ อีกมากมาย กรดอินทรีย์ที่ผลิตในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่โดยการหมักจุลินทรีย์ ได้แก่กรดอะซิติกที่ผลิต โดย แบคทีเรียกรดอะซิติกเช่นAcetobacter acetiกรดบิวทิริกที่สร้างโดยแบคทีเรียClostridium butyricumกรดแลคติกที่สร้างโดยLactobacillusและแบคทีเรียกรดแลคติก อื่นๆ ^{[ 95 ]}และกรดซิตริกที่สร้างโดยเชื้อราAspergillus niger ^{[ 95 ]}

^{จุลินทรีย์ถูกนำมาใช้เพื่อเตรียมโมเลกุล ที่}มีฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่นสเตรปโตไคเนส^จากแบคทีเรียStreptococcus [ ^{96 ]}ไซโคลสปอรินเอจากเชื้อราแอสโคไมซีต Tolypocladium inflatum [ ^{97 ]}และสแตตินที่ผลิตโดยยีสต์Monascus purpureus ^{[ 98 ]}

จุลินทรีย์เป็นเครื่องมือสำคัญในด้านเทคโนโลยีชีวภาพชีวเคมีพันธุศาสตร์และชีววิทยาระดับโมเลกุล ยีสต์ Saccharomyces cerevisiaeและSchizosaccharomyces pombeเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบ ที่สำคัญ ในทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากเป็นยูคาริโอตแบบง่ายที่สามารถเจริญเติบโตได้อย่างรวดเร็วในปริมาณมากและสามารถจัดการได้ง่าย^{[ 99 ]}พวกมันมีคุณค่าอย่างยิ่งในด้านพันธุศาสตร์จีโนมิกส์และโปรตีโอมิกส์ [ ^{100 ] [ 101 ] จุลินทรีย์}สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ เช่น การสร้างสเตียรอยด์และการรักษาโรคผิวหนัง นักวิทยาศาสตร์ยังกำลังพิจารณาใช้จุลินทรีย์สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงที่มีชีวิต^[ 102 ] ^{และเป็น}วิธีแก้ปัญหามลพิษ^{[ 103 ]}

ในยุคกลางตัวอย่างแรกๆ ของสงครามชีวภาพคือการโยนศพที่ป่วยเข้าไปในปราสาทระหว่างการปิดล้อมโดยใช้เครื่องยิงหินหรือเครื่องมือปิดล้อม อื่นๆ บุคคลที่อยู่ใกล้ศพจะสัมผัสกับเชื้อโรคและมีแนวโน้มที่จะแพร่เชื้อโรคนั้นไปยังผู้อื่น^{[ 104 ]}

ในยุคปัจจุบันการก่อการร้ายทางชีวภาพได้แก่การโจมตีด้วยอาวุธชีวภาพของกลุ่ม Rajneeshee ในปี 1984 ^{[ 105 ]}และการปล่อยเชื้อแอนแทรกซ์โดยกลุ่มAum Shinrikyoในโตเกียวใน ปี 1993 ^{[ 106 ]}

จุลินทรีย์สามารถทำให้สารอาหารและแร่ธาตุในดินพร้อมใช้งานสำหรับพืช ผลิตฮอร์โมนที่กระตุ้นการเจริญเติบโต กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน ของพืช และกระตุ้นหรือยับยั้งการตอบสนองต่อความเครียด โดยทั่วไปแล้ว จุลินทรีย์ ในดิน ที่มีความหลากหลายมากขึ้น จะส่งผลให้พืชเป็นโรคน้อยลงและให้ผลผลิตสูงขึ้น^{[ 107 ]}

จุลินทรีย์สามารถสร้าง ความสัมพันธ์ แบบพึ่งพาอาศัยกันกับสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่อื่นๆ ได้ ตัวอย่างเช่นการพึ่งพาอาศัยกันของจุลินทรีย์มีบทบาทสำคัญในระบบภูมิคุ้มกัน จุลินทรีย์ที่ประกอบเป็นจุลินทรีย์ในลำไส้ในระบบทางเดินอาหารมีส่วนช่วยในการสร้างภูมิคุ้มกันในลำไส้ สังเคราะห์วิตามินเช่นกรดโฟลิกและไบโอตินและหมักคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนที่ไม่สามารถย่อยได้[ 108 ^{]จุลินทรีย์บาง}ชนิดที่ถือว่ามีประโยชน์ต่อสุขภาพเรียกว่าโปรไบโอติกและมีจำหน่ายในรูปแบบอาหารเสริมหรือ สารเติม แต่งอาหาร^{[ 109 ]}

จุลินทรีย์เป็นตัวการก่อโรค ( เชื้อก่อโรค ) ในโรคติดเชื้อ หลายชนิด จุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้อง ได้แก่แบคทีเรียก่อโรคซึ่งทำให้เกิดโรคต่างๆ เช่นโรคระบาดวัณโรคและแอนแทรกซ์ ; ปรสิตโปรโตซัว ซึ่งทำให้เกิดโรคต่างๆ เช่นมาลาเรียโรคเหงาหลับโรคบิดและ โรคท็อกโซ พลาสโมซิส ; และเชื้อรา ซึ่งทำให้เกิดโรคต่างๆ เช่นโรคกลากโรค แคน ดิไดซิสหรือโรคฮิสโตพลาสโมซิสอย่างไรก็ตาม โรคอื่นๆ เช่นไข้หวัดใหญ่ไข้เหลืองหรือเอดส์เกิดจากไวรัสก่อโรคซึ่งโดยทั่วไปแล้วไม่ได้ถูกจัดว่าเป็นสิ่งมีชีวิต ดังนั้นจึงไม่ถือว่าเป็นจุลินทรีย์ตามความหมายที่แท้จริง ยังไม่มีตัวอย่างที่ชัดเจนของเชื้อก่อโรคอาร์เคีย^{[ 110 ]}แม้ว่าจะมีการเสนอความสัมพันธ์ระหว่างการมีอยู่ของเมทาโนเจนอาร์เคียบางชนิดกับโรคปริทันต์ ใน มนุษย์^{[ 111 ]}เชื้อก่อโรคจุลินทรีย์จำนวนมากสามารถสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศได้ ซึ่งดูเหมือนจะช่วยให้พวกมันอยู่รอดได้ในโฮสต์ที่ติดเชื้อ^{[ 112 ]}

สุขอนามัยคือชุดของแนวปฏิบัติเพื่อหลีกเลี่ยงการติดเชื้อหรือการเน่าเสียของอาหารโดยการกำจัดจุลินทรีย์ออกจากสภาพแวดล้อม เนื่องจากจุลินทรีย์ โดยเฉพาะแบคทีเรีย พบได้แทบทุกที่จุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายจึงอาจลดลงจนอยู่ในระดับที่ยอมรับได้แทนที่จะกำจัดออกไปทั้งหมด ในการเตรียมอาหาร จุลินทรีย์จะลดลงด้วย วิธี การถนอมอาหารเช่น การปรุงอาหาร ความสะอาดของภาชนะ การเก็บรักษาในระยะเวลาสั้นๆ หรือการใช้ความร้อนต่ำ หากต้องการความปลอดเชื้ออย่างสมบูรณ์ เช่นเดียวกับอุปกรณ์ผ่าตัด จะใช้ เครื่องนึ่งฆ่าเชื้อเพื่อฆ่าจุลินทรีย์ด้วยความร้อนและความดัน^{[ 113 ] [ 114 ]}

ในนวนิยายวิทยาศาสตร์เรื่องThe War of the Worlds ของ HG Wells ในปี ค.ศ. 1898 สิ่งมีชีวิตต่างดาวพยายามยึดครองโลกและในที่สุดก็พ่ายแพ้ให้กับจุลินทรีย์ทั่วไปที่มนุษย์มีภูมิคุ้มกัน^{[ 115 ]}

ภาพยนตร์Osmosis Jones ปี 2001 และรายการOzzy & Drix ของภาพยนตร์เรื่องนี้ มีฉากอยู่ในร่างกายมนุษย์ในรูปแบบที่ประดิษฐ์ขึ้น โดยมีจุลินทรีย์ที่มีลักษณะคล้ายมนุษย์เป็นตัวละคร^{[ 116 ]}

ในเกมอินดี้FlOw ปี 2006 ผู้เล่นควบคุมจุลินทรีย์ในน้ำที่วิวัฒนาการโดยการบริโภคจุลินทรีย์อื่น^{[ 117 ]}

• Microbes.infoเป็นเว็บไซต์ข้อมูลด้านจุลชีววิทยาที่รวบรวมแหล่งข้อมูลมากมาย รวมถึงบทความ ข่าวสาร คำถามที่พบบ่อย และลิงก์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับสาขาจุลชีววิทยา
• โลกจุลินทรีย์ของเราถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 15 กุมภาพันธ์ 2013 ที่Wayback Machineโปสเตอร์ฟรีจากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ เกี่ยวกับบทบาทเชิงบวกของจุลินทรีย์
• รายงานจากสมาคมจุลชีววิทยาแห่งอเมริกา เรื่อง"โลกจุลินทรีย์ที่ยังไม่ถูกสำรวจ: จุลินทรีย์และกิจกรรมของพวกมันในสิ่งแวดล้อม"
• ทำความเข้าใจโลกจุลินทรีย์ของเรา: วิทยาศาสตร์ใหม่แห่งเมตาจีโนมิกส์เก็บถาวรเมื่อวันที่ 15 กุมภาพันธ์ 2013 ที่Wayback Machineเอกสารให้ความรู้ 20 หน้า ที่ให้ภาพรวมพื้นฐานเกี่ยวกับเมตาจีโนมิกส์และโลกจุลินทรีย์ของเรา
• ต้นไม้แห่งชีวิต ยูคาริโอต
• ข่าวจุลินทรีย์จากเครือข่ายข่าวจีโนม
• ตำรา จุลชีววิทยาทางการแพทย์ออนไลน์
• มองผ่านกล้องจุลทรรศน์: สำรวจสิ่งเล็ก ๆ น้อย ๆ ทั้งหมดเก็บถาวรเมื่อวันที่ 13 กันยายน 2551 ที่Wayback Machineตำราจุลชีววิทยาออนไลน์ โดย Timothy Paustian และ Gary Roberts มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน–แมดิสัน
• จุลินทรีย์ในน้ำในบ่อบน YouTube
• จุลินทรีย์ที่ปล่อยก๊าซมีเทนถูกกล่าวหาว่าเป็นสาเหตุของการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่สุด (CBCNews)