【細菌学クイズ3】細菌ってどうやって見分けるの?②芽胞形成と細胞内寄生について

2023.07.26

こんにちは!細菌が好きすぎて気がついたら博士号をとっていたさいぼうです!そんなわたしがつくる、楽しく学べる細菌学クイズ!今日は細菌の鑑別法第二弾!

(第一弾はコチラ

細菌の世界には、前回お話した「グラム染色」「細菌の形状」「好気性・通性・嫌気性」以外にも変わった特徴を持つ細菌がいます!

今日はその中でも「芽胞形成菌」「放線菌」「細胞内寄生細菌」について!
クイズに答えて楽しく細菌について学びましょう!

クイズ1: 芽胞形成菌について

問題: 芽胞形成菌はどのような特徴を持っている細菌のことでしょう?

a) 高塩濃度下で生育する細菌のこと

b) 偏性好気性細菌のこと

c) 環境変化に対する適応手段として芽胞を形成する細菌のこと

d) 人体内に寄生する細菌のこと

  • 正解: c) 環境変化に対する適応手段として芽胞を形成する細菌のこと

 

~解説~

芽胞形成菌は、環境の不適切な条件に対して生存を維持するために芽胞を形成する特殊な細菌です。芽胞は非常に耐久性があり、乾燥、高温、化学物質などの厳しい環境条件にも耐えることができるのです。

細菌の芽胞形成。左から右にかけて芽胞形成が進行している。

 

芽胞形成菌といえば破傷風菌(Clostridium tetani)!

破傷風菌は、破傷風という重篤な疾患を引き起こす病原菌です。破傷風は、破傷風菌の分泌する破傷風毒(テタヌス毒)によって引き起こされます。

破傷風は、土壌中に広く存在します。そのため足裏の傷口からの感染により発症することが多く、症状は筋肉の硬直やけいれん、呼吸困難など!

破傷風毒は神経組織に作用し、神経伝達物質の放出を抑制することで筋肉の制御を妨げます。これにより感染者は特徴的な態勢をとることでも知られています。

Clostridium tetani感染症

 

破傷風菌といえば北里柴三郎が、研究に大きな貢献をしたことでも知られています。北里は破傷風の病原菌である破傷風菌の特性や病気のメカニズムについて詳細な研究を行い、破傷風の血清療法開発にも貢献しました。

北里柴三郎は2024年から千円札の図柄になることも決定していますね!

クイズ2: 放線菌について

問題: 放線菌とは…?

a) 土壌中に広く分布し、特殊な菌糸を形成する細菌のこと

b) 体内組織に感染し、病原性を持つ細菌のこと

c) 光合成を行う光合成細菌のこと

d) 高塩濃度下で生育する細菌のこと

  • 正解:a) 土壌中に広く分布し、特殊な菌糸を形成する細菌のこと

 

解説

放線菌は土壌中に広く存在し、多様な生態系において重要な役割を果たしています。放線菌の増殖形態は、多くの細菌が示す細胞分裂(いわゆる1つの細胞が2つに、2つの細胞が4つになる分裂)とは異なる増殖形態を示します。

特殊な菌糸を形成し、増殖するのです。

放線菌の一種Nocardia asteroidesのイメージ

 

放線菌は微生物の中でも多様な代謝能を持っており、抗生物質の生産や分解、有機物の分解など様々な生態系で重要な役割を果たしています。

特にヒトの生活において大事なのは抗生物質産生!

放線菌は、抗生物質の生産能力が高いことで知られており、多くの抗生物質が放線菌によって生産されています。

抗生物質について知りたい方は過去の細菌学クイズを見てみてね

放線菌の中でもStreptomyces属から発見される抗生物質がたくさんあります。ストレプトマイシン、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、フォスフォマイシンなど。あなたが先日処方された抗生物質もStreptomyces属由来かもしれません。

クイズ3: 偏性細胞内寄生細菌について

問題: 偏性細胞内寄生細菌とは…?

a) 様々な培地で増殖することができる細菌のこと
b) 細胞内での生活を好み、他の生物の細胞内に寄生する細菌のこと
c) 好気条件下で生育する細菌のこと
d) 多様な宿主に感染し、病原性を持つ細菌のこと

  • 正解:b) 細胞内での生活を好み、他の生物の細胞内に寄生する細菌のこと

解説

偏性細胞内寄生細菌は、他の生物の細胞内で生活することを好みます。細胞内で宿主細胞の代謝や栄養を利用して増殖する戦略ですね。例えば、クラミジア(Chlamydia)やリケッチア(Rickettsia)などが偏性細胞内寄生細菌の代表的な例です。

有名な病原菌としてクラミジア・トラコマチス(Chlamydia trachomatis)が挙げられます。主に性感染症や眼疾患を引き起こす病原菌として知られていますね。

あれ?細菌って自己増殖可能なのでは?細胞内に寄生するならウイルスじゃん!

 細菌学クイズを読んでいただいた人はそんな疑問を抱くかもしれません。

クラミジアは、一般的な細菌とは異なる特徴を持っていますが、遺伝子の解析などにより細菌であることが確認されています。細胞内寄生細菌であるクラミジアとウイルスの違いを見てみましょう。

クラミジアの特徴:

  1. 細胞構造: クラミジアは細菌の典型的な細胞構造である細胞壁と細胞膜を備えている。
  2. 繁殖: クラミジアは二分裂によって増殖します。これは細菌の典型的な繁殖方法であり、ウイルスの増殖とは異なります。
  3. 代謝: クラミジアは独自の代謝能を持ち、エネルギー産生を自身で行うことができます。
  4. 抗生物質の感受性: クラミジアは細菌の細胞構造や代謝に対してのみ有効な「抗生物質」によって効果的に治療することができます。

 

細菌の増殖

 

ウイルスの特徴:

  1. 構造: ウイルスは細胞構造を持ちません。遺伝子物質(DNAまたはRNA)がタンパク質のカプシドに包まれた単純な構造をしています。
  2. 繁殖: ウイルスは宿主細胞を利用してウイルス粒子を産生する特殊な増殖方法をとります。
  3. 抗生物質への感受性: ウイルス感染は抗生物質によっては治療されません。ウイルスは細菌とは異なる生物学的特性を持っており、抗生物質がウイルスに対して有効ではないからです。

 

ウイルスの増殖

 

クラミジアの細胞構造、繁殖方法、代謝能、そして抗生物質への感受性が細菌の特徴に合致しているため、クラミジアはウイルスではなく細菌として分類されるのです。微生物の分類は形態学的、遺伝学的、生理学的特徴を組み合わせて行われますが、特に遺伝子解析の進展により異なる微生物間の関係を理解する上で貴重な情報が得られています。

じゃあクラミジアのような細胞内寄生菌は人工培地で増殖できないの?

他にも人工培地で増殖できない細菌はいるのかな?

次はそんな疑問を抱く方のためのクイズ!

クイズ4: 人工培地での増殖が不可能な細菌について

問題: 特殊な細菌において、人工培地での増殖が不可能な理由は何でしょう?

a) 極端な環境下で生育するため
b) 細胞内での生活を好むため
c) 感染症を引き起こすため
d) 特殊な栄養要求を持つため

  • 正解:d) 特殊な栄養要求を持つため

解説

人工培地での増殖が不可能な細菌は、特定の栄養要求を満たす必要があります。これらの細菌は、自然環境や宿主の特定の条件下で生育するために適応しています。例えば、トレポネーマ属の細菌(梅毒の原因菌)やライシマニア属の細菌(リーシュマニア症の原因菌)などが人工培地での増殖が困難な細菌の例です。

すなわち、細胞内寄生菌だからといって人工培地で増殖できないわけではありません。
栄養要求を満たしてあげれば細胞内寄生菌でも人工培地で増殖可能です。
逆に人工培地で増殖できないからといって細胞内寄生菌であるとも限らないのです。

実際に世の中にはまだ培養法が開発されていない細菌が自然界にたくさん存在しています!

人工培地で増殖する細菌

 

  • まとめ

  • 今回のクイズでは、芽胞形成菌、放線菌、偏性細胞内寄生細菌、そして人工培地での増殖が困難な細菌について学びました。

    細菌の多様性と適応力に驚かされるばかりですね!

  • これからも一緒に、クイズを通して細菌学への理解を深めていきましょう!

    それではまた次回の細菌学クイズでお会いしましょう!

【著者紹介】さいぼう

北里大学卒業。獣医学博士。現アメリカメンサ会員。専門は微生物学。博士取得後アメリカ・マサチューセッツ州で博士研究員として働く。趣味は書籍の執筆。最近は実験のかたわら、大学院を目指す方に向けたエッセイ小説を書いている。Twitter space「日曜夜だからってしょげないでよ大学院生!」のメインキャスト。日曜夜7:30から絶賛ライブ配信中!

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