在細菌的生長繁殖過程中觀察到為數(shù)眾多的變異現(xiàn)象。在形態(tài)變異方面，細菌的大小可發(fā)生變異；有時細菌可失去莢膜，芽胞或鞭毛；有的細菌出現(xiàn)了細胞壁缺陷的L型細菌。細菌的毒力變異可表現(xiàn)為毒力增強或減弱。卡介二氏（Calmette-Guerin）將有毒力的結核桿菌在含有膽汗的甘油馬鈴薯培養(yǎng)基上連續(xù)傳代，經(jīng)13年230代獲得了減毒但保持疫原性的菌株，目前稱為卡介苗，用于人工接種以預防結核病。腸道桿菌中如沙門氏菌屬、志賀氏菌屬中常發(fā)生鞭毛抗原以及菌體抗原的變異。變異后，細菌的抗原性消失或發(fā)生改變，從而不能被特異的抗體所凝集。有些細菌的酶活性發(fā)生變異，以致出現(xiàn)異常的生化反應，例如大腸桿菌原可以發(fā)酵乳糖，但發(fā)生酶變異后可失去發(fā)酵糖的能力，從而與一些不發(fā)酵的腸道致病菌難以區(qū)別。有些細菌的變異表現(xiàn)為菌落的變異如S（光滑型）與R（粗糙型）變異。菌落由光滑、濕泣、邊緣整齊，變異為表面粗糙、干皺，邊緣整齊。S-R變異多見于腸道桿菌，其變異的物質基礎為革蘭氏陰性菌細胞壁外膜的脂多糖蛋白質復合物中，失去了末端的特異寡糖，從而暴露了非特異的核心多糖。因此失去相應的O特異性抗體，毒力及生化反應亦隨之改變。