独立栄養細菌：特性、従属栄養菌との違い、例 - 生物学 - 2025

独立栄養細菌は代謝装置がかなり複雑有する微生物です。これらのバクテリアは、無機物を同化して有機物に変換する能力があり、それを使用して、それらの生物分子を、それらの発達に必要な生体分子にする。

したがって、これらのタイプの微生物は独立しており、自由生活生物のように振る舞います。生き残るために必要な栄養素を得るために、他の生物に侵入したり、死んだ有機物を分解したりする必要はありません。

赤と緑の独立栄養細菌。ソース：publicdomainpictures.net

独立栄養細菌は他の生物の発達に必要な有機物を提供するため、生態系において基本的な役割を果たします。つまり、生態系のバランスを維持するための重要な機能を果たします。

これらの生物は地球上で最初の生命体であると考えられています。そして多くの生態系では、彼らは食物連鎖を開始します。

独立栄養細菌は、さまざまな生態学的ニッチに見られます。たとえば、泥だらけの海の雪、淡水、塩水、温泉、土壌などが有機物を生成します。

独立栄養菌の特徴

独立栄養細菌が無機化合物を取りそれらを有機化合物に変換するために使用する代謝システムに応じて、それらは光合成独立栄養生物または化学独立栄養生物に分類されます。

光独立栄養生物

光独立栄養生物には、藻類、植物、一部の細菌が含まれます。それらは、太陽光をエネルギー源として使用して、無機物を有機物に変換するプロセスを実行することを特徴としています。

光合成独立栄養細菌の場合、これらは順に、酸素と光合成に依存しない光合成独立栄養細菌に分けられます。

酸素生成光独立栄養細菌

このタイプのバクテリアでは、バクテリオクロロフィルと呼ばれる緑色の色素を通して太陽エネルギーを捕獲し、それを化学エネルギーに変換することからなる光合成プロセスが発生します。

エネルギーは、環境から二酸化炭素を奪うために使用され、ブドウ糖と酸素を生成するために水と無機塩と一緒に使用されます。グルコースは内部の代謝プロセスに使用され、酸素は外部に放出されます。

酸素欠乏性光合成独立栄養細菌

彼らはそれらを損傷することなく、彼らは呼吸プロセスで酸素を使用しないので、彼らは嫌気性細菌であることを特徴としています。また、太陽光をエネルギー源として利用しています。いくつかは、酸素がない状態でFe ²を酸化します。

化学独立栄養生物

化学独立栄養細菌は、代謝プロセスに化学エネルギーを使用します。これは、炭素源としてCO2を使用することに加えて、無機化合物の酸化から得られます。

環境から排出される無機元素には、硫化水素、硫黄元素、第一鉄、分子状水素、およびアンモニアが含まれます。

それらが存在することで他の生物の生命が保証されます。なぜなら、それらが環境から摂取する無機化合物は他の微生物に有毒だからです。さらに、独立栄養細菌によって放出される化合物は、いくつかの従属栄養細菌によって資化され得る。

化学独立栄養細菌は非常にたくさんあります。彼らは一般に敵対的な生態系に住んでいます。つまり、彼らは極限環境微生物です。

独立栄養生物のように振る舞うが、他のドメインに属する他の生物もあります。たとえば、古細菌ドメイン（メタン生成物質および好熱好酸性菌）。ただし、これらは通常の細菌ではないため、この記事では取り上げません。

独立栄養細菌は、好塩菌、硫黄酸化剤および還元剤、硝化菌、鉄細菌、およびアナモックス細菌に分類されます。

好塩菌

彼らは高濃度の塩に耐えることができる細菌です。これらの細菌は通常、厳しいまたは極端な好塩菌です。彼らは死海などの海洋環境に住んでいます。

硫黄酸化​​剤

それらはスルホキシダントバクテリアとしても知られています。これらの微生物は、環境から無機硫黄を取り込んでそれを酸化し、独自の代謝産物を作ります。

すなわち、嫌気性従属栄養細菌による硫酸塩を含む有機化合物の分解により生成される硫化水素（臭気ガス）を捕捉します。

スルホキシダント細菌は好気性の化学独立栄養生物であり、硫化水素を元素硫黄に変換します。

それらは高温に耐え、活火山、温泉、海洋熱水噴出孔などの極端な生態学的ニッチ、および黄鉄鉱（硫化鉄鉱物）堆積物に住んでいます。

鉄バクテリア

それらは鉄分に富む土壌、河川、地下水に含まれています。これらのタイプのバクテリアは、還元状態の鉄イオンと時にはマンガンを取り、それらを酸化して酸化鉄または酸化マンガンを形成します。

酸化鉄は、これらの細菌が生きている基質に特徴的な赤みがかったオレンジ色を与えます。

硝化装置

それらは、アンモニアやアンモニアなどの還元された無機窒素化合物を酸化して硝酸塩に変換する原因となる細菌です。

それらは地面、真水、海水で見られます。それらは、タンパク質分解の割合が高い場所で完全に発生し、結果としてアンモニアが生成されます。

アナモックスバクテリア

それらは、アンモニウムイオンと亜硝酸塩を嫌気的に酸化し、窒素ガスを形成する細菌です。

独立栄養細菌と従属栄養細菌の違い

暮らし

すべてのタイプの独立栄養細菌（光合成独立栄養生物および化学独立栄養生物）は自由生活型であり、光従属栄養生物と共有する特性ですが、化学従属栄養生物は別のタイプの生物を寄生させることによって栄養素を取得する必要があります。

一方、化学独立栄養細菌は、それらが発達する生息地によって化学従属栄養細菌とは異なります。化学独立栄養細菌は、他の微生物に有毒な無機元素を酸化する極端な環境条件下でしばしば生きます。

対照的に、化学従属栄養細菌は通常、高等生物の内部に生息しています。

栄養

独立栄養細菌は無機物を使用して有機化合物を合成します。彼らは、生きるための炭素源として、水、無機塩、二酸化炭素だけを必要とします。

従属栄養細菌はそれらの成長と発達を必要としますが、グルコースのようなすでに作られた複雑な有機化合物からの炭素源です。

顕微鏡検査

一部の生態系からの独立栄養細菌のカウントは、落射蛍光ベースの顕微鏡法を使用して実行できます。

この技法は、プリムリンなどの蛍光色素と、青色光と紫外光の励起フィルターを使用します。従属栄養細菌は従属栄養細菌とは異なり、従属栄養細菌は自家蛍光をマスキングせずに明るい白青に着色しますが、従属栄養細菌はそうではありません。

病気の生産者

独立栄養細菌は腐生菌であり、生きるために高等生物を寄生する必要がないため、人間に病気を引き起こしません。

対照的に、人間、動物、植物に感染症を引き起こす細菌は、従属栄養細菌、具体的には化学従属栄養細菌のグループに属しています。

独立栄養細菌種の例

酸素生成光独立栄養生物

この分類ではシアノバクテリアです。これらは、酸素光合成を行う唯一の原核細胞です。

それらは水生細菌であり、最も一般的なのは属ProchlorococcusおよびSynechococcusです。どちらも海洋ピコプランクトンの一部です。

Chroococcidiopsis、Oscillatoria、Nostoc、Hapalosiphon属も知られています。

酸素欠乏性光合成独立栄養生物

この分類は次のとおりです。

-非硫黄の紫または赤の細菌Rhodospirillum rubrum、Rhodobacter sphaeroides、Rhodomicrobium v​​annielii。ただし、光従属栄養的に発達することもあります。

-紫または硫黄赤：Chromatium winesum、Thiospirillum jenense、Thiopedia rosea。

-非硫黄グリーン：ChloroflexusおよびChloronema。

-硫黄グリーン：Chlorobium limicola、Prosthecochloris aestuarii、Pelodictyon clathratiforme。

-ヘリオバクテリウム・モデスティカルダム。

化学独立栄養生物

無色の硫黄バクテリア

例：Thiobacillus thiooxidans、Hydrogenovibrio crunogenus。

窒素菌

例：Nitrosomonas、Nitrosococcus、NitrobacterおよびNitrococcus属の細菌。

鉄バクテリア

例：Thiobacillus ferrooxidans、Actidithiobacillus ferrooxidansおよびLeptospirilum ferroxidans。

水素バクテリア

彼らは重要なプロセスを実行するために分子水素を使用します。水素細菌の例。

アナモックスバクテリア

淡水系統の例：Brocadia、Kueenenia、Jettenia、Anammoxoglobus。

塩水の株の例：Scalindua。

参考文献

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