Nội bào tử được mô tả đầu tiên bởi Cohn (1872) khi nghiên cứu về B.subtilis và sau đó đượ c Koch (1875) mô tả khi nghiên cứu về B.anthracis. Cohn đã chứng minh khả năng chịu nhiệt của bào tử B.subtilis trong khi Koch cũng đã mô tả được sự hình
thành bào tử trong B.anthracis. Do đặc điểm cấu tạo và đặc tính sinh lý nên bào tử được cho là dạng tồn tại bền vững nhất được tìm thấy trong tự nhiên của tế bào, chúng có khả năng sống sót trong điều kiện khắc nghiệt một thời gian dài, có thể hàng triệu năm.
Ở trạng thái không nhuộm màu, nội bào tử có màu đen ở mép, rất sáng và chiết quang. Cấu trúc của một bào tử gồm:
- Nang bào tử - Áo bào tử - Vỏ bào tử
- Lõi bào tử: gồm thành bào tử, màng bào tử, bào tử chất, vùng nhân
Hình 1.7: Mặt cắt ngang của bào tử Bacillus[124].
Bào tử không được hình thành trong suốt hoạt động tăng trưởng và phân chia tế bào. Nội bào tử chỉ hình thành khi tế bào bắt đầu đi vào pha ổn định và trong điều kiện môi trường bất lợi thường thiếu dinh dưỡng hoặc sinh ra các sản phẩm trao đổi chất có hại. Thông thường mỗi tế bào chỉ hình thành một bào tử và sau khi trưởng thành bào tử được phóng thích ra khỏi tế bào. Ở bào tử trưởng thành không diễn ra quá trình trao đổi chất (được xem như ở trạng thái ngủ), có khả năng chịu đựng điều kiện môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ (có thể sống sót sau khi đun sôi vài giờ), phóng xạ, acid, chất tẩy….Vì vậy sự hình thành nội bào tử là cơ chế đảm bảo cho sự sống còn của vi khuẩn khi trải qua điều kiện khắc nghiệt không phải là một cơ chế sinh sản [124].
Trong các loài Bacillus đã được nghiên cứu, quá trình hình thành bào tử tương tự nhau. Toàn bộ quá trình diễn ra trong vòng 6-7 giờ và có sự tham gia điều hòa của hơn 50 gen, bắt đầu bằng việc DNA xoắn lại, và một nhiễm sắc thể được bao quanh bởi màng nguyên sinh chất hình thành nên bào tử sơ khai, kết thúc quá trình này bằng việc hình thành áo bào tử, vỏ bào tử và nang bào tử. Tiếp theo đó, bào tử bị mất nước để hình thành bào tử trưởng thành và phóng thích khỏi tế bào mẹ [124].