興味深い微生物20選
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■ 概要
微生物は極限環境に適応し、独自の代謝経路や生態を進化させてきた生命体であり、地球上でもっとも多様かつ広範に分布する存在である。その中には、我々の常識を覆すような性質を持つものも多い。本稿では、特に異色で注目に値する20種の微生物を紹介し、それぞれの特徴や生態、科学的意義について考察する。
■ デイノコッカス・ラディオデュランス（Deinococcus radiodurans）
この細菌は「放射線耐性最強の微生物」として知られ、通常の生物なら致死量となる5000グレイ以上の電離放射線にも耐える。乾燥、紫外線、酸化ストレス、真空といった極限環境下でもDNA修復機構によって自己再生可能であり、そのメカニズムは多重DNAコピーと高度な修復タンパク質群に支えられている。発見当初は食品照射施設内で見つかり、その驚異的な生命力から「奇跡のバクテリア」とも呼ばれている。
■ ハロバクテリウム・サリナルム（Halobacterium salinarum）
極度に塩分濃度が高い環境、すなわち飽和食塩水や塩湖、塩鉱に棲息する古細菌。真っ赤な色素を持ち、視細胞に似た構造のロドプシンを用いて光合成的なエネルギー獲得を行う。このため、塩湖がピンク色に見えるのはこの微生物の大量発生によるものとされる。細胞膜やタンパク質も高塩濃度に適応しており、通常の生物ではタンパク質が変性するような環境でも活動を維持する。
■ ゲオバクター・スルフレドゥセンス（Geobacter sulfurreducens）
この細菌は「電気を流す微生物」として知られ、鉄やマンガンなどの金属酸化物を電子受容体として呼吸を行う。この過程で微弱な電流を発生させ、バイオフィルムや電極に沿って電子を移動させる「バイオワイヤー」としての性質を持つ。土壌中の汚染物質分解やバイオ電池などへの応用研究が進んでおり、その代謝特性は電気化学と生態系の接点を示す好例である。
■ カンジダ・アウリス（Candida auris）
2009年に初めて報告された新興真菌で、特に病院内感染において問題視されている。抗真菌薬への高い耐性を示し、多くの消毒剤でも完全には死滅しない。また、皮膚や環境表面への強い付着性を持ち、集団感染を引き起こす。世界中で同時多発的に複数系統が発見されており、その進化的由来には未解明な部分が多い。感染制御の観点から極めて注目される病原体である。
■ ナノアルカエウム・エクウィタンス（Nanoarchaeum equitans）
直径が400nm以下と、既知の独立生存可能な生物の中で最小クラスの古細菌である。ただし完全な独立生存はできず、宿主であるIgnicoccus hospitalisに寄生し、エネルギーや栄養を共有している。ゲノムも非常に小さく、遺伝子の多くを宿主に依存している点が特徴。極限環境である高温の海底熱水域に生息しており、微生物界における共生・依存進化の興味深い事例である。
■ ミミウイルス（Mimivirus）
直径400nm以上のサイズを持つ「巨大ウイルス」として、従来のウイルスの定義を揺るがせた存在。DNAウイルスでありながら、一部の翻訳関連遺伝子や修復酵素まで備えており、細胞に近い複雑性を持つ。また、細胞内に寄生するウイルスに対して更に感染する「ウイルスに感染するウイルス（ウィロファージ）」も確認されている。進化的に原始細胞とウイルスの橋渡し的存在と目されている。
■ トレポネーマ・パリダム（Treponema pallidum）
梅毒の原因菌として知られ、極めて遅い増殖速度（12時間に一度の分裂）と、培養困難性を持つスピロヘータ（螺旋状細菌）である。宿主体内では免疫系からの検出を回避する外膜構造を持ち、感染は数年にわたり多段階で進行する。症状の多様性と潜伏期間の長さから「偉大なる模倣者」とも呼ばれた。長年にわたり研究対象として扱いにくく、その病理機構には未解明な点が多い。
■ クマムシ（Tardigrada）
極限環境耐性で有名な微小動物であり、乾眠状態では真空、強放射線、高温・低温、強酸性・アルカリ性など幅広い極限環境に耐える。休眠時には代謝をほぼ完全に停止し、外界の変化に長期間耐えることが可能。核酸の保護タンパク質や独自の脱水防御構造を持つことが判明しており、地球上で最もタフな生命体の一つとして位置づけられている。
■ ミクロコッカス・ルテウス（Micrococcus luteus）
空気中や皮膚、土壌など広範囲に分布する常在細菌であり、極度の乾燥や紫外線にも比較的強い耐性を持つ。1950年代には、琥珀の中から採取された2500万年前の化石から復活したとの報告もあり、その休眠能力の高さが注目された（ただし論争も存在）。黄色の色素を生成する特徴があり、空気中の汚染検出やバイオモニタリングにも利用される。
■ テルモトガ・マリティマ（Thermotoga maritima）
深海の熱水噴出孔など高温環境に生息する真正細菌で、最適生育温度は80℃近くにもなる。細胞の外周が風船状の「トガ（toga）」と呼ばれる構造に包まれており、そこに由来した命名。DNA解析により古細菌との遺伝子水平伝播が示唆されており、進化的に中間的な性質を持つとされる。原始的な生命進化の理解にも資する生物として重要視されている。
■ アシネトバクター・バウマニ（Acinetobacter baumannii）
現代医療において最も深刻な「多剤耐性菌」の一つであり、特に集中治療室などでの院内感染の原因となる。乾燥した環境でも長期間生存可能であり、プラスチック表面などに容易に付着・定着する。極めて多様な抗生物質耐性遺伝子を保持しており、世界的な感染症対策上の脅威として世界保健機関（WHO）でも優先的対応が求められている。
■ ラクトバチルス・アシドフィルス（Lactobacillus acidophilus）
乳酸菌の一種であり、人間の腸内・膣内に常在し、pHを酸性に保つことで病原菌の侵入を防ぐ役割を果たしている。発酵食品にも利用され、整腸作用や免疫調整作用で注目される。抗菌性物質を分泌する能力もあり、プロバイオティクス研究の重要なモデル生物。人体との共生関係の象徴ともいえる存在である。
■ メタノサルキナ・バルケリ（Methanosarcina barkeri）
メタン生成古細菌の代表例で、酸素のない嫌気的環境下で有機物からメタンを生成する。メタン発酵によるバイオガス生成の中核を担うほか、他の細菌と共生的に連携する代謝系を持つなど、高度な代謝柔軟性が特徴。地球初期の炭素循環にも関与していたと考えられ、大気の変遷や気候変動研究にも関連する微生物である。
■ イプシロンプロテオバクテリア（Epsilonproteobacteria）
火山性の硫黄泉や深海熱水孔といった極限環境に多く生息し、硫黄酸化に関わるエネルギー代謝を行う。中でもCaminibacter属やNautilia属は、酸素が全く存在しない環境でも炭酸ガスと水素から有機物を合成できる「化学合成独立栄養生物」であり、生態系の基盤として機能している。従来の光合成に依存しないエネルギー経路の代表例である。
■ ドナリエラ・サリナ付着藻類（Dunaliella salina）とその共生微生物群
Dunaliella salinaは高塩濃度に耐える緑藻で、強力な抗酸化物質であるβ-カロテンを大量に産生する。この藻類には多様な微生物群が共生しており、塩湖の限界環境下において安定した微小生態系を形成している。その相互作用は光合成・栄養循環・ストレス応答に至るまで高度に統合されており、共生進化の研究対象となっている。
■ フシコバクテリウム・ヌクレアタム（Fusobacterium nucleatum）
口腔内の常在菌であるが、歯周病の進行や全身性疾患（糖尿病・心疾患・大腸がん）との関連が近年明らかになっている。細胞間接着能力が極めて高く、他の菌と複雑なバイオフィルムを形成する性質を持つ。また免疫応答の制御にも関与することが示され、腸内細菌叢との関係性の観点からも注目されるようになってきた。
■ ストレプトミセス・グリセウス（Streptomyces griseus）
土壌に広く分布する放線菌の一種で、抗生物質ストレプトマイシンの産生源として知られる。多くのストレプトマイセス属は、地表の有機物を分解しつつ、二次代謝産物として抗菌物質や酵素を多数分泌する能力を持つ。医薬品開発において極めて重要な微生物群であり、1種であっても何十種類もの有効成分を生成可能。特有の土の匂い（ゲオスミン）もこの菌が原因である。
■ ロドコッカス・エリスロポリス（Rhodococcus erythropolis）
油汚染や有機溶剤に強い耐性を持ち、多環芳香族炭化水素や有害な有機化合物を分解する能力に優れる土壌細菌。その代謝系は脂質・炭化水素処理に特化しており、環境浄化微生物として注目されている。また、極限環境や放射性物質の存在下でも活動可能な株が報告されており、バイオレメディエーション（生物的環境修復）の実用化において鍵となる存在の一つ。
■ クラミドモナス・ラインハルディティ（Chlamydomonas reinhardtii）
コナミドリムシ。単細胞の緑藻であり、葉緑体をもち光合成を行うと同時に、鞭毛によって水中を遊泳できる運動性も持つ。真核生物として遺伝子改変が容易で、光合成、細胞運動、ストレス応答などの研究モデルとして広く使われている。ミトコンドリアと葉緑体の協調や、オルガネラ間コミュニケーションの理解にも貢献し、合成生物学や分子生物学の基本研究を支えている。
■ パラメシウム・カウダツム（Paramecium caudatum）
ゾウリムシ。淡水中に生息する繊毛虫で、繊毛による滑走運動と、食胞による摂食行動を行う原生動物。遺伝的には2つの核（大核と小核）を持ち、世代交代時に特殊な核交換（接合）を行う点が特徴的。環境応答や学習様行動など、原始的ながらも複雑な生命活動を示す。モデル生物として古くから親しまれており、原始的な神経系を持たない行動制御機構の解明に寄与してきた。
■ 締め
以上に紹介した微生物は、いずれも現代生物学や微生物学において極めて注目されている存在である。それぞれが持つ特異な機構や代謝経路は、地球上の生命の柔軟性と多様性を物語っており、極限環境生物学、医療微生物学、環境工学など多様な分野で重要な役割を担っている。これらの微生物を理解することは、地球生命の本質を見極めるだけでなく、我々が知らない生命の可能性を知る手がかりにもなる。
