微生物とは？定義・種類（細菌・真菌・古細菌・ウイルス）と生態を解説
微生物の定義から細菌・真菌・古細菌・ウイルスまで、種類と生態を図解でわかりやすく解説。役割・危険性・極限環境も網羅、入門に最適。
微生物や微生物とは、人が肉眼で見ることができないほど小さい生物のことをいいます。微生物を研究することを微生物学といいます。顕微鏡で観察することで、その形態や運動、増殖の様子を直接見ることができ、分子生物学的手法の発達により遺伝情報や代謝の仕組みも解明されています。
主な種類と特徴
微生物には、細菌、真菌、古細菌、原生生物、ウイルスなどがあり、最も古くから知られている生命体の一つである。それぞれの特徴を簡単にまとめると次の通りです。
- 細菌: 単細胞で、細胞膜と細胞壁をもち、栄養摂取やエネルギー産生の経路が多様。分裂によって増えるのが一般的。
- 真菌（カビや酵母など）: 単細胞の酵母から多細胞の菌糸体を形成するものまであり、有機物の分解や発酵に重要。
- 古細菌: 細菌に似るが、分子生物学的に異なる分類群。高温や高塩分など極限環境に適応した種が多い。
- 原生生物: 単細胞で大型のもの（肉眼で見えるものもある）を含み、鞭毛や繊毛で運動するもの、捕食性のものなど多様。
- ウイルス: 自己増殖のために宿主細胞に依存する顆粒状の存在。核酸とタンパク質から成り、細胞外では代謝を行わない。
形態・構造と増殖
微生物の多くは細胞が1つしかない単細胞生物ですが、人間の目に見える単細胞原生生物もありますし、多細胞種の中には顕微鏡で見ることができるものもあります。増殖様式は種によって異なり、細菌は主に二分裂、真菌は出芽や有性生殖・無性生殖、原生生物は分裂や接合、ウイルスは宿主細胞内での複製と組み立てを経て増えます。
生息場所と極限環境微生物
微生物は、海底の温泉や地殻内の岩石の奥深くなど、液体の水があるところなら、地球上のほとんどどこにでも生息しています。そのような場所に生息しているのが「極限環境微生物」です。これらは高温、高圧、高塩分、強酸・強アルカリ、放射線などの過酷な条件でも代謝を維持できる特殊な酵素や膜構造をもっています。
生態系における役割
微生物は分解者としての役割を果たすため、生態系における栄養素の再利用に不可欠である。落ち葉や動植物の遺骸、有機廃棄物を分解して無機栄養に戻すことで、植物などの一次生産者にとっての栄養源が循環します。さらに、微生物の中には、空気中から窒素を取り出すことができるものもあるため、窒素循環の重要な一部となっています。光合成を行うシアノバクテリアなどは酸素の供給や一次生産に寄与します。
病原性と相互作用
病原性または有害な微生物は、他の生物に侵入して病気を引き起こす可能性があります。人間や動植物に感染して病気を引き起こす細菌やウイルス、真菌があり、公衆衛生や農業に大きな影響を与えることがあります。一方で、多くの微生物は宿主と共生関係を築き、消化や栄養吸収、免疫制御に寄与するなど、健康維持に重要な役割を果たしています（例：腸内細菌叢）。
人間による利用
微生物は食品産業（発酵食品の製造：ヨーグルト、チーズ、味噌、醤油、酒など）、医薬（抗生物質やワクチンの生産）、環境（バイオレメディエーション：有害物質の分解）、工業（酵素やバイオ燃料の生産）など幅広く利用されています。遺伝子組換え技術と組み合わせることで、新しい医薬品や素材の生産が可能になっています。
研究と検出法
微生物の研究は顕微鏡観察、培養法、分子生物学的手法（PCRやシーケンシング）、メタゲノム解析、顕微構造解析など多岐に渡ります。培養できない微生物群も多く存在するため、環境中の全体像をつかむために培養を必要としないメタゲノム解析が重要になっています。
まとめ
微生物はサイズは小さいものの、地球の物質循環や生命活動、産業応用において非常に重要な存在です。良い面と悪い面の両方があり、その性質を理解することで健康管理、環境保全、技術開発に役立てることができます。微生物学は今なお進化を続ける分野であり、新種の発見や代謝経路の解明、応用技術の発展が期待されています。
1万倍に拡大された大腸菌のクラスター。
自由に生きている微生物
自由に生きている微生物は、様々な方法でエネルギーを得ています。植物のように光合成を利用するものもあれば、自然界の化学物質を分解するものもあります。また、環境中の天然の化学物質を分解するものもあります。また、落ち葉や死んだ動物など、かつて生きていたものを食べて分解したり、腐敗させたりするものもあります。菌類やバクテリアの中には、食べ物を腐敗させるものもあります。カビの生えたパンや果物、酸っぱい牛乳、腐った肉などが腐敗した食べ物の例です。自然界では、腐敗した物質は土壌と混ざり合い、植物が利用するために必要な栄養素を供給します。このプロセスがなければ、土壌中の栄養素は枯渇してしまいます。このような種類の生物は、腐敗生物と呼ばれています。彼らは、私たちの地球上の生物の自然なリサイクル業者なのです。
微生物は、パン、チーズ、ヨーグルト、ビール、ワインなどの食品を作るのにも役立っています。微生物は、穀物や果物、牛乳に含まれる糖分を餌にして、これらの食品に特別な食感と味を与えています。
寄生微生物
細菌と呼ばれる微生物の中には、病気や病気の原因となるものがあります。それらは、生物に侵入して生きている寄生虫である。水痘、おたふくかぜ、はしかなどは、すべてウイルスが原因である。細菌の中には、細菌もいる。細菌は、結核や破傷風を含む多くの感染症の原因となる。ある種の細菌は、虫歯の原因となります。食べ物を適切に保管・調理すること、歯をきれいにすること、手を洗うこと、病気の人との密接な接触を避けることで、いくつかの有害な微生物から人間を守ることができます。
コメンサリズム
すべての動物には、バクテリアや原虫が生息しているようですが、あまり害を及ぼすことはないようです。草食動物のように、微生物が食べ物の消化に欠かせないこともあります。人間の腸の中には、人間の体の細胞数よりも多くの生物が住んでいます。
質問と回答
Q:微生物とは何ですか?
A: 微小生物とは、肉眼で見ることができないほど小さな生物のことです。
Q:微生物にはどのような種類があるのですか?
A: 微生物の種類には、細菌、真菌、古細菌、原生生物、ウイルスがあります。
Q:微生物はすべて単細胞生物なのですか?
A:微生物の多くは細胞が1つしかない単細胞生物ですが、微細な多細胞生物も存在します。
Q:多くの微生物はどこに住んでいるのでしょうか?
A: ほとんどの微生物は、海底の温泉や地殻の奥深くの岩石など、地球上の液体のあるところならどこでも生息しています。極限環境生物はそのような環境に生息しています。
Q:生態系でどのような役割を担っているのでしょうか?
A: 微生物は分解者として、生態系における栄養循環に欠かせない存在です。また、空気中の窒素を取り込むので、窒素循環の重要な一翼を担っています。
Q:病気の原因となる微生物がいるのですか?
A: 病原性微生物や有害な微生物は、他の生物に侵入して病気を引き起こすことがありますね。
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