バチルス：特徴、繁殖、栄養、病気 - 生物学

バチルスは、好気性条件下で胞子を形成することを特徴とするファーミキューテス部門の細菌の属です。それらは桿状であり、一般的にグラム陽性であり（いくつかはグラム変数である）、コロニーはピンクに染まる生物を示し、他のコロニーは紫に染まる。

これらの場合、研究者たちは、グラム陰性菌として反応する微生物の数が、ペチドグリカン層の厚さの減少により、コロニーの年齢とともに増加することを発見しました。

バチルスフレクサス。撮影および編集者：サハイ博士。

この属の細菌は、厳密に好気性または通性嫌気性である可能性があります。ほとんどがべん毛の存在により可動性であるが、非可動性の代表者もいる。それらは、高度が高いところから海底にいたるまで、極端な環境を含め、地球上の事実上すべての環境で見つかります。

この属は1835年にクリスチャンゴットフリートエーレンバーグによって桿状細菌を定義するために使用されましたが、後にフェルディナンドコーンによって再定義され、好気性、グラム陽性、および通性好気性または嫌気性条件下で芽胞形成桿菌をグループ化するために使用されました。

炭疽菌（炭疽菌）や食中毒（セレウス菌）などの病気を引き起こす可能性があるため、医学的に興味深い種があります。他のものは、抗生物質、酵素を得るために、プロバイオティクスとして、または発酵プロセスや農業で使用されます。

一般的な特性

この属の主な特徴は、好気性条件下で内生胞子を生成する能力です。これらの胞子は、高温、乾燥、消毒剤の作用、さらには放射線にも耐えられるという特徴があります。

細胞壁は、絡み合ったペプチドグリカンのいくつかの層で構成され、細胞の形状を維持し、テイコ酸とリポタイコ酸を含む強力な足場を形成します。

それらは棒状、真っ直ぐ、またはわずかに湾曲しており、単独で、ペアで、そして時々チェーンで見つけることができます。それらの圧倒的多数は、周囲のべん毛の存在のために可動性であり、すなわち、それらはあらゆる方向に突出している。ただし、炭疽菌は鞭毛を欠いています。

この属の細菌のほとんどはグラム陽性ですが、一部はグラム変数です。つまり、ピンクまたは紫に染色できます。これは、バクテリアが古くなるにつれてペプチドグリカン層の厚さが薄くなり、複雑になり、アルコールで処理したときにクリスタルバイオレットを保持できなくなるためです。

それらは至る所に存在する非常に耐性のある生物であり、種は非常に高温（好熱性）または非常に低温（好冷性）に耐えることができ、他の種の非常に酸性または非常にアルカリ性の環境に耐えることができる種もあります。

他の種が通性嫌気性である一方で、いくつかの種は、厳密に好気性で、無酸素状態で生き残ることができません。

形態学

バチルス菌は、いくつかの細胞が正方形（例えば、セレウス菌）として記載されていたとしても、棒状、直線またはわずかに湾曲し、一般に端が丸いことがある。

セルの直径は0.4〜1.8ミクロンで、長さは0.9〜10.0ミクロンです。各種内および各株内の細胞の寸法は、ほとんど変動しない傾向があります。

細胞は単独で、またはペアで発生し、一部は鎖状に、時には長いフィラメントに発生します。種、株、および培養条件に応じて、娘細胞は分離することができます。

したがって、位相差顕微鏡で見ると、培養物は個々の細胞と分裂している細胞のペアで構成されているように見えます。他の場合では、娘細胞は互いに付着したままで、細胞の鎖を示します。

胞子の形態は分類学上の特徴ですが、特定の株内にはいくつかのバリエーションが存在する場合があります。最も一般的な胞子の形状は楕円形または楕円形ですが、形状は、円筒形から楕円形、球形、または腎臓やバナナを連想させる不規則な形状までさまざまです。

分類と分類

分類学的には、バチルス属は、フィラムファーミキューテス、バチルス属、バチルス目、バチラセア属に属しています。この属は、1835年にクリスチャンゴットフリートエーレンバーグによって棒状細菌をグループ化するために使用されました。

その後、1872年にフェルディナンドコーンは、このグループを胞子形成性、耐熱性、グラム陽性、通性好気性または嫌気性細菌として再定義しました。属のタイプ種は枯草菌です。

研究者たちは1991年に、これまで処理されてきたバチルス属は多系統であると判断しました。したがって、彼らは5つの新属が抽出されたバチルス・センス・ラト・グループの再編成を行った。

属は2つのグループに細分されます。一方ではB. subtilisと関連種のグループ、もう一方ではB. cereusのグループがあります。最初のものは、直径1μm未満の生物、非膨潤胞子嚢、および楕円形胞子をグループ化します。

一方、2番目のグループには、直径1μmを超える種が含まれており、胞子嚢は膨潤しておらず、胞状胞子も含まれています。

彼らはどこにいますか？

バチルス菌は、主に土壌、水、食品、臨床サンプルから分離されています。しかし、海底から数千メートルの海底堆積物や成層圏の大気サンプル、酸性の地熱プール、高アルカリ性の地下水、高塩分湖など、非常に珍しい環境でも発見されています。

その他のものは、メキシコの墓や腐ったローマの壁画から、宇宙船組立施設の超きれいな部屋まで、人造のニッチで発見されました。

植物はまた、新しいバチルス種の豊富な供給源であり、根圏に関連するいくつかの内生菌およびその他のものです。

再生

バチルス属の細菌には、無性生殖の2つの形態があります：二分裂と胞子形成です。

二分裂

二分裂は、細菌がその発達に有利な環境にあり、指数関数的な成長を可能にするときに発生する生殖の一種です。二分裂は分裂分裂を含み、2つの同一の娘細胞をもたらします。

枯草菌培養。撮影・編集者：疑い。

胞子形成の再現

この2番目のタイプは、胞子形成でも知られています。コロニーになんらかのストレスが加わると発生します。胞子形成の間、非対称の細胞分裂が起こり、より大きな細胞（幹細胞）とより小さな細胞（前胞子）が形成されます。

前胞子は幹細胞に囲まれ、いくつかの保護層で覆われています。これにより、水分が失われ、成熟することができます。その後、幹細胞の溶解と内生胞子の放出が起こり、好ましい条件が再確立されるまで休眠状態を維持できます。

すでに述べたように、この内生胞子は、極端な温度、乾燥、洗剤や放射線の作用に耐性があり、これらの細菌の耐性とあらゆる環境にコロニーを形成するそれらの能力の主な原因です。

栄養

バチルス属の細菌のほとんどは土壌に生息しており、それらの栄養は腐生型であり、つまり有機物を分解して食べます。

他の種は動物の細菌叢を構成します。これらの場合、彼らは宿主が摂取した食品を利用し、これらの食品の消化を助ける酵素を生成する共生関係を確立します。

最後に、一部の種は日和見寄生虫として機能し、宿主を直接食べます。

病気

ほとんどのバチルス種は非病原性であり、人間や他の動物の病気に関連することはほとんどありません。炭疽は、この種の細菌によって引き起こされる最もよく知られている状態ですが、セレウス菌によって引き起こされる食中毒や日和見感染も一般的です。

炭疽または炭疽

この病気は非常に伝染性であり、炭疽菌によって引き起こされます。それは体のさまざまな部分に影響を与える可能性があり、その病原性は影響を受けた組織、感染の形態、および感染から治療を開始するまでにかかる時間に依存します。

1993年にバイオテロ事件が発生した、東京のカイメドで収集された炭疽菌培養株。撮影および編集：Centers for Disease Control、United States。

この疾患の最も攻撃的な形態は肺炭疽であり、死亡率が高い。また、皮膚（皮膚炭疽菌）や消化器系を攻撃する可能性があります。炭疽菌は、人間を含むあらゆる温血動物を攻撃する可能性があります。

病気によって殺された動物の死体、および糞便によって汚染された土地、または感染した動物の血液は、病気の貯蔵所を構成します。

チャーハン症候群

乳製品やその他の食品の消費によっても発生する可能性がありますが、これは主に取り扱いが不十分な米の消費が原因で発生するヘム症候群です。原因物質はセレウス菌です。

この症候群の特徴は、汚染された食物を摂取してから1〜5時間後に現れる吐き気と嘔吐の存在です。腹部のけいれんも発生することがありますが、下痢はまれです。

それは一般に48時間以内に続く自己限定的な疾患であり、症候群の症状が持続する間、脱水症、休息を避け、乳製品の消費を避けることが重要です。

眼内炎

眼内炎は、さまざまな病原菌による眼の感染症です。感染した臓器の炎症反応は、同じ目に外傷を引き起こす可能性があります。

細菌のさまざまな種がこの疾患に関連しており、最も関連性の高いものの1つがセレウス菌です。

疾患の治療は、クリンダマイシンまたはバンコマイシンを患者に投与することからなり、デキサメタゾンも推奨されます。病気は視力を損なうことがあります。これらの場合、硝子体液の外科的除去が推奨されます。

その他の病気

バチルス菌は、主に免疫系が損なわれた人々に影響を与えるさまざまな病気に関連しています。これらの疾患には、心内膜炎、菌血症、皮膚および筋骨格感染症、ならびに角膜炎が含まれる。

最大の細菌種の1つであるBacillus megaterium種は、脳膿瘍を引き起こす可能性があります。

Bacillus megatierium。取って編集：Alexastely

用途

プロバイオティクス

世界保健機関によると、プロバイオティクスは生きた微生物であり、食事で適切な量を摂取する人や動物の健康に有益な効果をもたらします。

バチルスのいくつかの種は、B。コアギュランスを含むプロバイオティクスとして使用されます。この細菌を食べることの利点の中で、研究者たちはそれが過敏性腸症候群の症状を緩和することを示唆しています。また、関節リウマチや鼓腸の症状を緩和します。

プロバイオティクスとして使用されている属の他のメンバーは、枯草菌です。プロバイオティクスとしてのこの生物の利点の中には、腸の炎症と泌尿生殖器感染の緩和と下痢の停止があります。

この細菌の胞子は、それらの一部として、ケラチノサイト炎によって引き起こされる酸化ストレスに対して作用します。

生物学的コントローラー

バチルス属の細菌は、非リボソーム環状リポペプチドおよびδエンドトキシンなどの植物病原性生物の成長を阻害する抗生物質特性を備えたさまざまな物質を産生します。それはまた人間の病原体に対する抗生物質を得るために薬理産業で使用されます。

世界中で商品化されている生物農薬の約75％は、バチルスチューリンゲンシスに基づいて生産されています。B. subtilis、B。pumilusおよびB. amyloliquefaciensなどの他の種も、主に殺菌剤の製造のために商業的に使用されています。

その他の用途

業界はまた、酵素の商業生産および洗剤の生産にもバチルス属の細菌を使用しています。さらに、微生物学、分子生物学、遺伝子工学研究などで最も広く使用されている微生物の1つです。

ライフサイクル

栄養、温度、pH、大気組成などの適切な条件下で、バチルス細胞は、DNAの複製から成る無性生殖の一種である二分裂によって成長し、分裂し、その後、細胞質が隔壁で分裂します。セルの中央を横切るディバイダー。2つの娘セルを生成します。

悪条件

しかし、環境条件が悪い場合、栄養細胞は内生胞子を生成します。これは、ATPを含まない細胞構造であり、非常に潜在的な代謝を持ち、耐性を与えます。

内生胞子は指数増殖期の終わりに形成されます。成長温度、環境pH、曝気、特定のミネラルの存在、炭素、窒素、リンの発生源、およびそれらの濃度など、その他の多くの要因が内生胞子の形成に影響を与えることが知られています。別の影響は人口密度です。

休眠胞子栄養細胞のステップ

休眠中の胞子から栄養細胞への変換には、活性化、発芽、増殖という3つのステップが含まれます。非活動状態は、温度の好ましい変化または細胞の老化によって破壊されます。

しかし、多くの種はそのような活性化を必要としません。休眠を離れるとき、胞子が適切な環境条件に遭遇すると、屈折の喪失、皮質の急速な加水分解、および薬剤に耐性を与える小さな可溶性酸性タンパク質の分解を通じて発芽が引き起こされます。化学物質と放射線。

発芽した胞子のプロトプラストは、水の取り込みにより目に見えて膨張し、生合成が再開され、新しい栄養細胞が回転子胞子層から出現し、栄養繁殖の新しい期間をもたらします。

注目の種

セレウス菌

この種は、世界中の温帯の土壌、水、食物に一般的に見られるグラム陽性菌です。それは、周毛性べん毛の作用を介して移動できる通性嫌気性種です。

この細菌は、食品媒介性疾患の主な原因の1つであり、嘔吐症候群または中毒感染症の可能性があります。セレウス菌は、心内膜炎、菌血症、眼内炎、慢性皮膚感染症などのさまざまな非胃腸疾患を引き起こすこともあります。

それは非常に耐性のある内生胞子を持っているという事実のために、その除去は調理で達成されず、凍結によっても除去されませんが、後者はその成長を停止します。長期間。

炭疽菌

それは属の他の代表で起こることとは反対に、鞭毛の不在によって不動であることによって特徴付けられる属の種です。それはグラム陽性で通性嫌気性です。

この細菌は炭疽菌の原因であり、その病原性はサブスタンスPと呼ばれる莢膜ポリペプチドとファクターBと呼ばれるタンパク質外毒素の2つの毒性因子に依存します。

この細菌には多数の菌株があり、その病原性は菌株によって異なります。最も毒性の強い菌株は生物兵器として使用されています。

枯草菌

土壌に生息するグラム陽性菌とカタラーゼ陽性菌。それは丸みを帯びたエッジを備えた棒状で、長さ2〜3ミクロン、幅1ミクロンです。この細菌はほぼ完全に好気性ですが、無酸素環境で生存できます。

人間にとって安全であると考えられていますが、この種で汚染された食品による中毒の孤立したケースがあります。これらのケースでは、症状はセレウス菌中毒の症状に似ています。

これは最も研究されている細菌種の1つであり、研究者はこれを大腸菌のグラム陽性バージョンと見なしています。それはまた、特に遺伝子操作研究において、実験室研究のモデル生物と見なされています。

枯草菌は、黄色ブドウ球菌などのグラム陽性菌の治療に効果的な殺菌性抗生物質であるバトリシンを生産します。また、抗真菌活性を有する生理活性化合物や洗剤の製造に使用される物質も生成します。

バチルスチューリンゲンシス

さまざまな種類の蝶や蛾の毛虫の土壌、植物表面、腸に生息するグラム陽性菌。それは、胞子形成過程の間にそれらが殺虫特性を有するタンパク質結晶を生成するのが特徴です。

δエンドトキシンとして知られているこれらの結晶のおかげで、バチルスチューリンゲンシスの胞子とタンパク質の結晶は、100年以上にわたって生物農薬として使用されてきました。

研究者たちは、遺伝子工学を通じてこの植物の遺伝情報をジャガイモ、綿、トウモロコシなどのさまざまな種の植物に導入し、植物が殺虫特性を持つ物質を生産するようにしています。

参考文献

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バチルス。ウィキペディアで。en.wikipedia.orgから復元

バチルス：特徴、繁殖、栄養、病気 - 生物学 - 2025