Microscopic living organism
大腸菌 の クラスター を 1万倍に拡大
微生物 ( microorganism ) [ a] は、 微視的な 大きさの 生物であり、 単細胞 または 細胞群 として存在する 。目に見えない微生物の存在は古代から疑われており、その初期の証拠は 紀元前6世紀のインドで著された ジャイナ教の文献に記載されている。微生物の科学的研究は、1670年代に アントン・ファン・レーウェンフック が 顕微鏡 で観察したことから始まった。1850年代には、 ルイ・パスツールが、微生物が 食品の腐敗を 引き起こすことを発見し、 自然発生 説を覆した 。1880年代には、 ロベルト・コッホが 、 微生物が結核、 コレラ 、 ジフテリア 、 炭疽 病を引き起こすことを発見した 。
微生物は極めて多様性に富み、 生命の3つのドメイン すべてにおいて 単細胞生物の 大部分を占めています。3つのドメインのうち、 古細菌 と 細菌の 2つには微生物のみが含まれます。3つ目のドメインである 真核 生物には、すべての 多細胞生物 に加え、微生物である多くの単細胞 原生生物 と 原生動物が含まれます。原生生物の中には 動物 と関連しているものもあれば、 緑色植物 と関連しているもの もあります。多くの多細胞生物も微小なものであり、具体的には 微小動物 、真 菌 、 藻類 などがあります。
微生物は多様な生息地 を持ち 、 極地から 赤道 まで 、 砂漠 、 間欠泉 、 岩石 、 深海 など、あらゆる場所に生息しています。中には 極度の高温 や 低温 といった 極限環境に適応したものや、 高圧 に適応したもの、そして デイノコッカス・ラジオデュランス のように 高放射線 環境に適応したものもいます。微生物はまた、あらゆる 多細胞生物の 体内および体表に見られる 微生物叢 を構成しています 。34億5000万年前のオーストラリアの岩石にかつて微生物が含まれていたという証拠があり、これは地球上で生命が存在した最古の直接的な証拠です。 [1] [2]
微生物は、 食品の発酵 や 下水 処理 、 燃料 、 酵素 、その他の 生理活性化合物の生産など、 人間の文化 と 健康において様々な意味で重要な役割を果たしています。微生物は モデル生物 として 生物学 において不可欠なツールであり、 生物兵器 や バイオテロ にも利用されてきました。微生物は 肥沃な土壌の 重要な構成要素です 。 人体 においては、必須の 腸内フローラを含む ヒト微生物 叢が微生物によって構成されています 。多くの 感染症 の原因となる 病原体は微生物であり、そのため 衛生対策 の対象となっています 。
発見
古代の先駆者
アントニー・ファン・レーウェンフックは 微生物を研究した最初の人物でした。
ラザロ・スパランツァーニは 、スープを沸騰させると腐敗を防ぐことができることを実証しました。
微生物の存在の可能性は、17世紀に発見されるまで何世紀にもわたって議論されてきました。紀元前6世紀までに、 現在のインドの ジャイナ教徒は、 ニゴーダ と呼ばれる微小な生物の存在を仮定していました。 [3] これらのニゴーダは群れをなして生まれ、植物、動物、人間の体を含むあらゆる場所に生息し、その寿命はほんの一瞬であると言われています。 [4]ジャイナ教の第24代説教師である マハヴィーラ によると 、人間は、食べたり、呼吸したり、座ったり、動いたりするときに、これらのニゴーダを大量に破壊します。 [3] 現代の多くのジャイナ教徒は、マハヴィーラの教えが、科学によって発見された微生物の存在を予見していたと主張しています。 [5]
目に見えない生物によって病気が広がる可能性を示唆した最も古い考えは、 紀元前1世紀のローマの学者 マルクス・テレンティウス・ウァロによる 『農業について』 という本の中で、目に見えない生物を「アニマリア・ミヌータ」と呼び、沼地の近くに家を建てることに対して警告を発している。 [6]
…目に見えない小さな生物が繁殖し、空気中に浮遊して口や鼻から体内に入り込み、深刻な病気を引き起こすからです。 [6]
アヴィセンナは 『医学典範』 (1020年) の中で、 結核 やその他の病気が伝染する可能性があると示唆した 。 [7] [8]
近世
15 世紀、トルコの科学者 アクシャムサディンは著書 『 生命の物質 』の中で、 病気と微生物の関わりについて次のように推測しました 。
病気が個々人に発症すると考えるのは誤りです。病気は人から人へと伝染します。この伝染は、目には見えないものの、まだ生きている小さな種子を介して起こります。 [9] [10]
1546 年 、 ジローラモ・フラカストロは、 伝染病は 直接的または間接的な接触、あるいは長距離では接触がなくても感染を伝播する可能性のある、伝達可能な種子のような存在によって引き起こされる と提唱しました。 [11]
アントニー・ファン・レーウェンフックは、 微生物学の父 の一人とされています 。彼は1673年に初めて微生物を発見し、 自ら設計した簡素な単レンズ 顕微鏡を用いて科学的実験を行いました。 [12] [13] [14] [15] レー ウェンフックと同時代のロバート・フックも、 顕微鏡を用いて カビ の子実体という形で微生物の生命を観察しました 。 1665年に出版された 著書 『ミクログラフィア』の中で、彼は研究の成果を図示し、「 細胞」 という用語を創始しました 。 [16]
19世紀
ルイ・パスツールは、 粒子を遮断するフィルターを通って空気が流入したとしても、スパランツァーニの研究結果が当てはまることを示した。
ルイ・パスツール(1822-1895)は、粒子が 培地 を通過するのを防ぐフィルター付きの容器と 、フィルターなしだが曲がった管を通して空気が入る容器で、沸騰させた培養液を空気にさらした。これにより塵埃の粒子が沈殿し、培養液と接触しない。パスツールは事前に培養液を沸騰させることで、実験開始時に培養液内に微生物が残らないようにした。パスツールの実験の過程で、培養液中には何も増殖しなかった。これは、培養液中で増殖した生物は、培養液内で自然発生したものではなく、塵埃の 胞子として外部から来たものであることを意味している。こうしてパスツールは 自然発生 説を反駁し 、 病気の細菌説 を支持した。 [17]
ロベルト・コッホは 微生物が 病気 を引き起こすことを証明した。
1876年、 ロベルト・コッホ(1843-1910)は、微生物が病気を引き起こす可能性があることを立証しました。彼は、 炭疽菌 に感染した牛の血液には 常に大量の 炭疽菌(Bacillus anthracis )が含まれていることを発見しました。コッホは、感染した動物から少量の血液を採取し、それを健康な動物に注射することで、炭疽菌を動物から動物へと感染させ、健康な動物を病気にさせることを発見しました。また、彼は細菌を培養液中で培養し、それを健康な動物に注射することで病気を引き起こすことも発見しました。これらの実験に基づき、彼は微生物と病気の因果関係を確立するための基準を考案し、これらは現在 コッホの原則 として知られています。 [18] これらの原則はすべての症例に当てはまるわけではありませんが、科学的思考の発展において歴史的に重要な意味を持ち、今日でも用いられています。 [19]
ミドリムシ のような微生物は、植物のように光合成を 行う が、動物のように 運動するため、 動物 界にも 植物 界にも属さないこと が発見され、 1860年代に第三界の命名につながりました。1860年に ジョン・ホッグ はこれを原生生物界 (Protoctista) と名付け、1866年には エルンスト・ヘッケルが 原生生物界(Protista) と名付けました 。 [20] [21] [22]
パスツールとコッホの研究は、医学に直接関連する微生物のみに焦点を当てていたため、微生物界の真の多様性を正確に反映していませんでした。微生物学 の真の広がりが明らかになったのは、19世紀後半の マルティヌス・ベイエリンク と セルゲイ・ウィノグラツキーの研究によってでした。 [23]ベイエリンクは微生物学に2つの大きな貢献をしました。 ウイルス の発見と 集積培養 技術の開発です 。 [24] タバコモザイクウイルス に関する研究は ウイルス学の基本原理を確立しましたが、微生物学に最も直接的な影響を与えたのは集積培養法の開発であり、これにより生理学的に大きく異なるさまざまな微生物の培養が可能になりました。ウィノグラツキーは 化学無機栄養 の概念を初めて提唱し、それによって微生物が地球化学的プロセスにおいて重要な役割を果たすことを明らかにしました。 [25]彼は 硝化細菌 と 窒素固定細菌 の両方を初めて分離し、記述した 。 [23] フランス系カナダ人の微生物学者 フェリックス・デレルは バクテリオファージを 共同発見し 、最も初期の応用微生物学者の一人でした。 [26]
分類と構造
微生物は地球 上のほぼどこにでも存在します 。 細菌 と 古細菌は ほぼ常に顕微鏡的であり、多くの 真核生物 も顕微鏡的であり、これにはほとんどの 原生生物 、一部の 真菌 、そして一部の 微小動物 や植物が含まれます。 ウイルスは 一般的に 非生物 とみなされているため、微生物とはみなされませんが、 微生物学 には ウイルスを研究するウイルス 学という分野があります。 [27] [28] [29]
進化
単細胞微生物は、 およそ 35 億年前、地球上で 最初に発生した生命体でした。 [30] [31] [32] その後の進化は遅く、 [33] 先カンブリア時代 の約 30 億年間(地球上の生命の歴史の大部分)は 、 すべて の 生物 が 微生物でした。 [34] [35] 2 億 2000 万年前の 琥珀 から細菌、藻類、真菌が確認されており、微生物の 形態は 少なくとも 三畳 紀以降ほとんど変わっていないことがわかります。 [36] しかし、新たに発見された ニッケルの生物学的役割、特に シベリア・トラップ の 火山噴火 によってもたらされた役割は、 ペルム紀-三畳紀絶滅イベント の終わりに向けて メタン生成菌 の進化を加速させた可能性があります 。 [37]
微生物は比較的速い進化速度を示す傾向がある。ほとんどの微生物は急速に増殖することができ、細菌は 接合 、 形質転換 、 形質導入 を通じて、大きく異なる種間でさえも自由に遺伝子を交換することができる。 [38] この 水平遺伝子伝播は 、高い 突然変異 率やその他の形質転換手段と相まって、微生物が ( 自然選択を通じて)急速に 進化し 、新しい環境で生き残り、 環境ストレスに対応することを可能にする。この急速な進化は医学において重要であり、 抗生物質に耐性を 持つ多剤耐性 病原菌 、 いわゆる スーパーバグの 発生につながっている 。 [39]
2012年、日本の科学者らによって、原核生物と真核生物の中間形態と考えられる微生物が発見されました。 パラカリオン・ミオジネンシス は、典型的な原核生物よりも大型でありながら、真核生物と同様に核物質が膜に包まれ、細胞内共生菌が存在するという特異な微生物です。これは、原核生物から真核生物への進化段階を示す、微生物の進化形態として初めて有力視されています。 [40] [41]
古細菌
古細菌は 原核単細胞生物であり、 カール・ウーゼ の 三ドメイン体系 における生命の最初のドメインを形成します。原核生物は、 細胞核 やその他の膜 で 囲まれた 細胞小器官 を持たないと定義されます 。古細菌は、かつて同じグループに分類されていた細菌とこの特徴を共有しています。1990年、微生物学者ウーゼは、生物を細菌、古細菌、真核生物に分ける三ドメイン体系を提唱し [42] 、それによって原核生物のドメインを分割しました。
古細菌は遺伝学的にも生化学的にも細菌とは異なる。例えば、細菌の 細胞膜は エステル 結合した ホスホグリセリド でできているのに対し、アカイアの細胞膜は エーテル脂質 でできている 。 [43]古細菌はもともと 温泉 などの 極限環境 に生息する 好極限生物 として説明されたが、その後、あらゆる種類の 生息地 で発見されている 。 [44] 科学者たちはようやく、古細菌が環境中にいかに広く存在するかを認識し始めており、海洋では サーモプロテオータ (旧称クレンアーキオータ)が最も一般的な生命体であり、水深150メートル(490フィート)以下の生態系を支配している。 [45] [46]これらの生物は土壌にもよく存在し、 アンモニアの 酸化において重要な役割を果たしている 。 [47]
古細菌と細菌を合わせた領域は、地球上で最も多様で豊富な 生物 群を構成し、温度が+140℃(284℉)以下のほぼすべての環境に生息しています。 水中 、 土壌 中、 大気 中、 生物の マイクロバイオーム、 温泉 、さらには地殻深部の 岩石 中にも存在します。 [48] 原核生物の数は約5ノニオン(5×10の 30乗)と推定されており、地球上の 生物量の 少なくとも半分を占めています 。 [49]
原核生物の生物多様性は不明ですが、非常に大きい可能性があります。2016年5月の推定では、既知の種の数と生物の大きさの法則に基づいて、地球上にはおそらく1兆種の生物が存在すると推定されており、そのほとんどが微生物です。現在、その総数の1000分の1%しか記載されていません。 [50]一部の種の 古細菌細胞は 凝集し、特に DNA損傷を引き起こすストレスの多い環境条件下では、直接接触を通じて DNAを 細胞間で移動させます 。 [51] [52]
細菌
約10,000倍に拡大した黄色ブドウ 球菌
古細菌と同様に、細菌は原核生物、すなわち単細胞生物であり、細胞核やその他の膜で囲まれた細胞小器官を持たない。細菌は顕微鏡でしか見えないが、 Thiomargarita namibiensis [53] のような極めて稀な例外もある。細菌は個々の細胞として機能し、増殖するが、多細胞 コロニー を形成することもしばしばある 。 [54] 粘液細菌 などの一部の種は、複雑な 群集 構造を形成し、その ライフサイクル の一環として多細胞集団として機能したり 、 [55] 大腸菌 のように 細菌コロニー 内でクラスターを形成したりする 。
細菌の ゲノムは 通常、 環状の細菌染色体( DNA の単一ループ)ですが、 プラスミド と呼ばれる小さなDNA断片を保有することもできます。これらのプラスミドは 、細菌の接合 によって細胞間で伝達されます。細菌は 細胞壁 で囲まれており 、これが細胞に強度と剛性を与えています。細菌は 二分裂 または時には 出芽によって繁殖しますが、減数分裂 による有性 生殖 は行いません 。しかし、多くの細菌種は、自然 形質転換 と呼ばれる 水平遺伝子伝達 プロセスによって個々の細胞間でDNAを伝達できます。 [56] 一部の種は非常に回復力のある 胞子 を形成しますが、細菌にとってこれは生存のためのメカニズムであり、繁殖ではありません。最適な条件下では、細菌は非常に急速に増殖し、その数は20分ごとに倍増することもあります。 [57]
真核生物
成体の状態で肉眼で見える生物のほとんどは 、 人間も含めて 真核生物 です。しかし、多くの真核生物は微生物でもあります。 細菌 や 古細菌 とは異なり、真核生物は 細胞 内に 細胞核 、 ゴルジ体 、 ミトコンドリア などの 細胞小器官 を持っています。核は 細胞のゲノムを構成する DNAを収めた細胞小器官です。DNA (デオキシリボ核酸) 自体は複雑な 染色体 に配列されています。 [58] ミトコンドリアは、 クエン酸回路 や 酸化的リン酸化 が行われる場所であるため、 代謝 に不可欠な細胞小器官です。ミトコンドリアは 共生 細菌から進化し 、名残のゲノムを保持しています。 [59] 細菌と同様に、 植物細胞には 細胞壁 があり、 他の真核生物の細胞小器官に加えて 葉緑体 などの細胞小器官が含まれています。葉緑体は 光合成 によって光からエネルギーを生産し 、もともと共生細菌でもありました。 [59]
単細胞真核生物は、そのライフサイクル全体を通して単一の 細胞 から構成されます。この特徴は、ほとんどの 多細胞真核生物が、ライフサイクルの初期段階においてのみ 接合子 と呼ばれる単一の細胞から構成されることを考慮すると重要です。微生物真核生物は、 一倍体 または 二倍体 のいずれかであり 、一部の生物は複数の 細胞核を 有します。
単細胞真核生物は、通常、好ましい条件下では 有糸分裂 によって無性生殖する。しかし、栄養不足やDNA損傷に関連するその他のストレス条件下では、 減数分裂 および 合配偶 によって有性生殖する傾向がある。 [60]
原生生物
ユーグレナ・ムタビリス 、 光合成 鞭毛虫
真核 生物群の中で 、 原生生物は 最も一般的には 単細胞 で微小な生物群です。これは非常に多様な生物群であり、分類は容易ではありません。 [ 61 ] [62] 藻類 の中には 多細胞の 原生生物がいくつかあり、 粘菌は 単細胞、群体、多細胞へと変化する独特のライフサイクルを持っています。 [63] 原生生物の種数は、ごく一部しか特定されていないため不明です。海洋、深海噴出孔、河川堆積物、酸性河川では原生生物の多様性が高く、多くの真核微生物群がまだ発見されている可能性があることを示唆しています。 [64] [65]
菌類
真 菌に は、パン酵母( サッカロミセス・セレビシエ )や分裂酵母( シゾサッカロミセス・ポンベ )など、単細胞種がいくつか存在します。病原性酵母である カンジダ・アルビカンス など、一部の真菌は表現型の転換を 起こし 、ある環境では単細胞として、別の環境では 糸状菌糸 として増殖します。 [66]
植物
緑藻類 は 、多くの微生物を含む光合成性真核生物の大きなグループです。一部の緑藻は 原生生物に分類されますが、 車軸 藻類などは、陸上植物の中で最もよく知られている 胚 植物に分類されます 。藻類は単細胞として、または長い細胞鎖として成長します。緑藻類には、単細胞および群体性の 鞭毛藻類(通常は1細胞あたり2本の 鞭毛 を持ちますが、必ずしもそうとは限りません )のほか、様々な群体、 球状 、糸状の形態があります。高等植物に最も近縁の 車軸 藻類では、細胞は生物体内でいくつかの異なる組織に分化します。緑藻類は約6000種存在します。 [67]
生態学
微生物は、自然界のほぼすべての 生息地 で見つかります。 北極や南極 、 砂漠 、 間欠泉 、 岩 などの過酷な環境も含まれます。また、 海洋 や 深海 のあらゆる 海洋微生物 も含まれます。微生物の中には、 極限環境 に適応してコロニーを維持しているものがあり、これらの生物は 極限環境微生物 として知られています。極限環境微生物は、地表から 7 キロメートルもの深さの岩石から分離されており、 [68] 地表下に生息する生物の量は、地表上または地表上の生命の量に匹敵すると示唆されています。 [48]極限環境微生物は 真空 中でも長期間生存することが知られており、 放射線 に対して非常に耐性があるため 、宇宙でも生存できる可能性があります。 [69] 多くの種類の微生物は、他の大型生物と密接な 共生関係 にあります。微生物 の中には、互いに有益なもの( 相利共生)もあれば、 宿主 生物に害を及ぼすもの ( 寄生 )もあります。微生物が宿主に 病気を 引き起こす場合、それらは 病原体 と呼ばれます。微生物は分解 と 窒素固定 を担うため、地球の生物 地球化学循環 において重要な役割を果たしています 。 [70]
細菌は、 地球上のほぼあらゆる環境ニッチに適応することを可能にする 制御ネットワークを利用しています。 [71] [72] DNA、RNA、タンパク質、代謝物など、多様な分子間の相互作用ネットワークは、細菌が 遺伝子発現を 制御するために利用されています。細菌における制御ネットワークの主な機能は、栄養状態や環境ストレスなどの環境変化への反応を制御することです。 [73] ネットワークの複雑な組織化により、微生物は複数の環境シグナルを調整し、統合することができます。 [71]
極限環境生物
放射線耐性 極限 環境細菌 デイノコッカス ・ラジオデュランス の四分子
極限環境 微生物は、通常ほとんどの生命にとって致命的となる 極限環境 でも生存し、繁栄できるように適応した微生物です。 好熱菌 と 超好熱菌は 高温 で繁栄します 。 好冷菌は 極低温で繁栄します。 – 最高130℃(266℉) [74] 最低-17℃(1℉) [75] Halobacterium salinarum (古細菌) などの 好塩菌は、高 塩分の条件 で飽和まで繁栄します。 [ 76] 好 アルカリ菌は 、約8.5~11の アルカリ性 pH で繁栄します。 [77] 好酸性菌は pH2.0以下で繁栄できます。 [78] 好圧菌は 、1,000~2,000 気圧から 宇宙 の 真空 のような0気圧まで、 非常に 高い 圧力下で繁殖します。 [b] デイノコッカス・ラジオデュランス などの一部の極限環境好圧菌は 放射線耐性を 持ち 、 [80] 最大5k Gyの 放射線 被曝に耐えます 。極限環境好圧菌は様々な意味で重要です。地球上の生命を地球の 水圏 、 地殻 、 大気圏の 大部分にまで広げ、極限環境への適応という独自の進化メカニズムは バイオテクノロジーに活用でき、また、極限条件下でのその存在自体が 地球外生命 の存在の可能性を高めます 。 [81]
植物と土壌
土壌における窒素循環は、大気中の窒素固定に依存しています 。 これ は、 多くの ジアゾ 栄養菌によって達成されます。その一因として、 マメ科 植物 の 根粒 に共生するリゾビウム属 、 メソリゾビウム 属 、 シノリゾビウム属 、 ブラディリゾビウム属 、 アゾリゾビウム 属の細菌 が挙げられます。 [82]
植物の根 は 根圏 と呼ばれる狭い領域を形成し、 根の微生物叢 と呼ばれる多くの微生物を支えています 。 [83]
根のマイクロバイオーム に生息するこれらの微生物は、 シグナルや合図を通じて、互いに、そして周囲の植物と相互作用することができる。例えば、 菌根菌は 、植物と菌類との間の化学シグナルを通じて、多くの植物の根系と通信することができる。これにより 、両者は共生 関係にある。しかし、これらのシグナルは、他の細菌を捕食する 土壌細菌 Myxococcus xanthus などの他の微生物によって盗聴される可能性がある。植物や微生物などの意図しない受信者からのシグナルの盗聴、つまり傍受は、大規模な進化的結果につながる可能性がある。例えば、植物と微生物のペアと同様に、シグナル伝達者と受信者のペアは、盗聴者の変動性のために、近隣の集団と通信する能力を失う可能性がある。地元の盗聴者を避けるために適応する過程で信号の分岐が発生し、その結果、植物や微生物が他の集団とコミュニケーションをとることができなくなり、孤立してしまう可能性がある。 [84]
共生
地衣類 ピレノコレマ・ハロディテス に含まれる光合成 シアノバクテリア Hyella caespitosa (丸い形)と菌糸(半透明の糸)
地 衣類は、マクロ的な菌類と 光合成 微生物である 藻類 または シアノバクテリア の 共生生物 である 。 [85] [86]
アプリケーション
微生物は、食品の生産、廃水処理、バイオ燃料、そして様々な化学物質や酵素の生成に有用です。 モデル生物として研究において非常に貴重です。また、 兵器として 利用され 、時には 戦争 や バイオテロにも利用されています。 土壌の肥沃度を 維持し、有機物を分解する役割を通じて、農業にも不可欠です。さらに、 バイオフロック技術 など、水産養殖にも応用されています 。
食料生産
微生物は 、 ヨーグルト、 チーズ 、 カード 、 ケフィア 、 アイラン 、 キシノガラ 、その他の食品の 製造工程で 発酵に利用されています。発酵菌は風味と香りを与え、有害微生物の増殖を抑制します。 [87] パン の発酵 や、 ワイン や ビール の 糖を アルコール に変換するのにも微生物 が利用されています。微生物は、 醸造 、 ワイン製造 、 パン焼き 、 漬物 、その他の 食品 製造工程でも利用されています 。 [88]
水処理
廃水処理 施設では、 有機物を 酸化するために主に微生物に依存しています。
これらの浄水場は、有機物で汚染された水を浄化する能力を、溶解物質を呼吸できる微生物に依存しています。呼吸は好気性で行われ、 緩速砂ろ過器 などの十分に酸素化されたろ過床で行われます。 [89] メタン生成菌 による 嫌気性消化は 、副産物として 有用な メタンガスを生成します。 [90]
エネルギー
微生物は 発酵によってエタノールを生産するのに 利用されている[ 91] 。 また バイオガス 反応器では メタンを生産するのに利用されている [92] 。科学者たちは、藻類 を使って 液体燃料を生産したり [93] 、バクテリアを使って様々な形態の農業廃棄物や都市廃棄物を 使用可能な燃料 に変換したりする研究を行っている [94] 。
化学物質、酵素
微生物は、多くの商業用および工業用の化学物質、 酵素 、その他の生理活性分子の生産に利用されています。微生物発酵によって大規模な工業規模で生産される有機酸には 、 アセトバクター・アセチ などの 酢酸菌 が生産 する 酢酸 、 クロストリジウム ・ブチリカム などの細菌が生産する酪酸 、ラクトバチルスなどの 乳酸菌 が生産する 乳酸 [95] 、 そして カビの一種である アスペルギルス・ニガー が生産するクエン酸 [95] などがあります。
微生物は、細菌 ストレプトコッカス 由来のストレプトキナーゼ [96] 、 子嚢菌 トリポクラジウム・インフラタム 由来のシクロスポリンA [97] 、 酵母 モナスカス・プルプレウス によって産生されるスタチン[98] などの生理活性 分子の 製造に使用されています 。
科学
実験室の 発酵 容器
微生物は、バイオテクノロジー 、 生化学 、 遺伝学 、 分子生物学 において不可欠なツールです 。 酵母である サッカロミセス・セレビシエ と シゾサッカロミセス・ポンベは 、単純な真核生物であり、大量に迅速に増殖でき、操作も容易であるため、科学において重要な モデル生物 です。 [99] 特に 遺伝学 、 ゲノミクス 、 プロテオミクス において貴重です。 [100] [101] 微生物は、ステロイドの製造や皮膚疾患の治療などに利用できます。科学者たちはまた、微生物を生体 燃料電池 [ 102] や汚染対策に利用することも検討しています。 [103]
戦争
中世 には、 生物兵器 の初期の例として、 城の包囲攻撃 の際に、カタパルトなどの 攻城兵器 を用いて病死体が城内に投げ込まれた 。死体の近くにいた人々は病原体に曝露し、他の人々に病原体を拡散させる可能性が高かった。 [104]
現代では、 バイオテロとしては、 1984年のラジニーシーバイオテロ攻撃 [105] や、1993年の東京での オウム真理教 による 炭疽菌 散布 [106] などが挙げられます。
土壌
微生物は 土壌中の 栄養素やミネラルを植物が利用できるようにし、成長を促進する ホルモン を産生し、植物の 免疫系を 刺激し、ストレス反応を誘発または抑制します。一般的に、 土壌 微生物の多様性が高まるほど、植物病害が減少し、収量が増加します。 [107]
人間の健康
ヒトの腸内細菌叢
微生物は、より大型の生物と 共生 関係を形成することがあります。例えば、 微生物共生は 免疫系において重要な役割を果たします。消化 管内 の腸内 フローラ を構成する微生物は、腸管免疫に寄与し、 葉酸 や ビオチン などの ビタミン を合成し、消化されにくい複合 炭水化物 を発酵させます。 [108] 健康に有益であるとされる微生物の中には、 プロバイオティクスと呼ばれるものがあり、 栄養補助食品 や 食品添加物 として入手可能です 。 [109]
病気
真 核生物の寄生虫である熱帯 熱マラリア原虫 ( 青いとげのある形状)は、人間の血液中に存在し、 マラリア の原因となる。
微生物は多くの感染症 の原因物質( 病原体 )である 。関与する生物には、 ペスト 、 結核 、 炭疽 病などの原因となる病原 細菌 、 マラリア 、 睡眠病 、 赤痢 、 トキソプラズマ 症などの原因となる 原生 動物寄生虫 、また 白癬 、 カンジダ症 、 ヒストプラズマ 症などの原因となる真菌などがある。しかし、 インフルエンザ 、 黄熱病 、 エイズなど他の疾患は 病原性ウイルス によって引き起こされるが 、これらは通常、生物として分類されず、したがって厳密な定義では微生物ではない。古細菌病原体の明確な例は知られていないが、 [110]一部の古細菌メタン生成菌とヒトの 歯周病 との関係が提案されている 。 [111] 多くの微生物病原体は、感染した宿主内での生存を容易にすると思われる有性生殖能力を有する。 [112]
衛生
衛生とは、周囲から微生物を除去することで 感染 や 食品の腐敗を 防ぐための一連の手順です。微生物、特に細菌は事実上あらゆる場所に存在するため、 有害な微生物は 完全に除去されるのではなく、許容レベルまで減少する可能性があります。食品の調理においては、調理、器具の清潔さ、保管期間の短縮、低温保存などの 保存 方法によって微生物が減少します。外科用器具のように完全な無菌性が必要な場合は、 オートクレーブ を用いて熱と圧力で微生物を殺菌します。 [113] [114]
フィクションでは
参照
注記
^ 微生物 ( ) という単語 は、 micro- ( ギリシア 語の μικρός , mikros 、「小さい」)と organism (ὀργανισμός , organismós 、 「生物」)の 結合形 である。通常は一単語として書かれるが、特に古い文献では ハイフンでつながれること もある( micro-organism )。非公式の同義語である 微生物 ( )は、 mikros と βίος , bíos 、「生命」 に由来する。
^ 好 圧細 菌 ハロモナス・サラリアは 1,000気圧の圧力を必要とする。また、推測上の生物である ナノベスは 、2,000気圧の地殻で発見されたと報告されている。 [79]
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外部リンク
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私たちの微生物の惑星 ウェイバックマシン で 2013 年 2 月 15 日にアーカイブ微生物の有益な役割に関する米国科学アカデミーの無料ポスター。
「未知の微生物の世界:環境における微生物とその活動」アメリカ微生物学会報告書
私たちの微生物惑星を理解する: メタゲノミクスの新しい科学 Wayback Machine に 2013 年 2 月 15 日にアーカイブメタゲノミクスと私たちの微生物惑星の基本的な概要を紹介する 20 ページの教育小冊子。
生命の樹 真核生物
ゲノムニュースネットワークからの微生物ニュース
医療微生物学オンライン教科書
顕微鏡を通して:小さなものすべてを見る 2008年9月13日アーカイブ Wayback Machine ウィスコンシン大学マディソン校のティモシー・パウスティアンとゲイリー・ロバーツによるオンライン微生物学教科書
YouTube の池の水中の微生物
メタンを排出する微生物が最悪の大量絶滅の原因とされる。CBCニュース