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Come gli esseri umani, i batteri hanno bisogno di tre risorse fondamentali per sopravvivere e prosperare:nutrienti che forniscono energia, acqua per l'idratazione cellulare e un ambiente che corrisponda alle loro specifiche preferenze fisiologiche.
I batteri traggono energia dagli atomi di carbonio, azoto, fosforo e zolfo presenti nella loro fonte di cibo. Durante la respirazione cellulare questi elementi vengono ossidati per produrre adenosina trifosfato (ATP), la valuta energetica universale della cellula. Le colture di laboratorio utilizzano terreni ricchi di nutrienti che forniscono C, N, S e P prontamente disponibili, nonché vitamine e minerali essenziali. La composizione esatta è adattata al profilo metabolico dell'organismo bersaglio.
L’acqua costituisce circa il 70% della massa di una cellula batterica. Poiché gli organismi unicellulari non possono ingerire acqua, fanno affidamento sull’umidità ambientale per mantenere l’equilibrio osmotico e supportare le reazioni biochimiche. Molte specie possono sopravvivere all'essiccazione per periodi prolungati, ma senza acqua non possono crescere o dividersi.
Oltre ai nutrienti e all'umidità, ogni specie batterica ha intervalli ottimali di pH, temperatura, ossigeno, anidride carbonica e pressione:
Sebbene ciascuna specie abbia una finestra “ideale” definita, i batteri mostrano una notevole flessibilità. Gli scienziati coltivano i microbi ricreando il più fedelmente possibile le condizioni ambientali dei loro habitat naturali, regolando la composizione dei mezzi, la temperatura, il pH e i livelli di gas in modo che corrispondano ai parametri osservati.
