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細菌の系統樹

細菌の系統発生的分類

LUCA-私たちの共通祖先

地球上のすべての生命は3つのドメイン(生物学において最も高次の分類群)-細菌、古細菌、真核生物に分類されます。3つのドメインの上にはLUCA(全生物の最後の共通祖先)が存在します。

Archaea - mostly found in extreme ecosystems
古細菌 – 極限環境の生態系でも見つかります

古細菌

古細菌はとても古いドメインです。外見は細菌ととても類似していますが、遺伝子と生化学的機能は非常に異なります。現在、26の進化群(門)が知られています。熱水泉や塩湖のような極限環境の生態系だけでなく、消化管やへそのような生態学的ニッチでも見つかります。

真核生物

真核生物は核と細胞小器官をもった単細胞生物で、進化的に最も新しいドメインになります。単細胞生物は、6億年前に登場し進化してきた複雑な多細胞生物の構成要素でもあります。従って、カビや藻類などの微生物の中にも真核生物に属するものがいます。真核生物は5つの進化群(門)に分類されます。

Eukaryotes are single-cell organisms and are the youngest domain
真核生物は核と細胞小器官をもった単細胞生物で、最も新しいドメインです。

生命の樹の新しい見方
ハグ他、生命の樹の新しい見方、2016年

細菌

細菌ドメインは3つのドメインの中で最も多様性に富み、現在92の門があります。2016年には1,000を超える新しい細菌が発見され、科学者たちはさらに門が増えることを確信しています。

細菌の大きな多様性は次のように説明すれば分かりやすいでしょう。地球上のすべての生物を含む生命の樹をつくるなら、LUCAは木の幹の真ん中に位置し、そこから枝を大きく広げます。もし、人間が5時の方向の枝の末端に位置するとするなら、誰もが知っているハーブのバジルはどこに位置するのでしょうか?実は、私たち人間のすぐ隣、5.01時の方向の枝に位置するのです!系統樹においてハーブと人間がこれほど近いのであれば、樹の枝の他の部分はいったい何が占めているのでしょうか?それは細菌です!細菌は生命の樹のおよそ80%を占めるのです。例えば、よく知られた大腸菌が6時の方向の枝に位置するなら、乳酸連鎖球菌は12時の方向に位置することになります!

 

細菌の分類

細菌は観測可能な特徴(表現型と言われます)によって分類されます。

微生物学ではまず何よりも、グラム染色が最も重要な分類ツールです。グラム染色によって細菌の二種類のエンベロープ(膜)を区別することができます。グラム染色で染められるエンベロープと、染められないエンベロープがあります。 固く厚い細胞壁を持ち、細胞膨圧の高い細菌がグラム陽性細菌です。グラム陰性細菌の細胞壁は薄いのですが、さらに外膜に覆われています。グラム陰性細菌は染料で染めることができないため、このような名前が付いています。クリスチャン・グラム博士の開発した染色法には反応しないのです。


細菌はコロニーの形態によっても分類することができます必要とする栄養素が豊富で適温の環境下で細菌を培養すると、一匹の細菌でもコロニーを形成することができます。コロニーは数百万の細菌のクローンの集合体(コングロマリット)で、肉眼でも観察することができます。細菌の種類によって、形成されるコロニーの特徴は異なります。粘液性のもの、乾燥したもの、しわのあるもの、塔状のもの、複数の色を持つものなどがあります。

細菌が動くのであれば、移動方法によって分類することができます。 細菌は泳ぎ、這い、群れで移動し、ガス胞(浮力を調整する細胞内の小胞)によって動きます。

また、特別な栄養素で細菌を培養するか、特定の温度やpHの環境下で培養すると、生理学的特徴によって分類することができます。細菌は特別な培地で成長したり、 特定の化学成分の色を変化させる酵素を放出します。

近年では遺伝子型によって分類されることが多くなっています。遺伝子型による分類はより正確です。

主要な細菌の進化群(門)の抜粋を下図に載せました。細菌の分類方法と相互の関係を見てみてください。最も高次の分類単位がドメインです。細菌は細菌ドメインに属します。ドメインの下位の分類単位が門になります。

フィルミクテス門 (グラム陽性細菌):

網: バチルスまたはファーミバクテリア

目: バチルス

  • 科: バチルス
    バチルス (消化管や環境中の片利共生細菌)
  • 科: リステリア
    リステリア (リステリア症の病原菌)
  • 科: ブドウ球菌
    ブドウ球菌  (アトピー性皮膚炎の病原菌、MRSA)

目: 乳酸菌

  • 科: エンテロコッカス
    エンテロコッカス (消化管の片利共生細菌)
  • 科: 乳酸桿菌
    乳酸桿菌 (消化管と膣の片利共生細菌)
  • 科: レンサ球菌
    レンサ球菌 (口内の片利共生細菌)

網: クロストリジウム

目: クロストリジウム

  • 科: クロストリジウム
    クロストリジウム (消化管の片利共生細菌、食中毒の病原菌)
放線菌門 (グラム陽性細菌):

網: 放線菌

目: 放線菌

亜目: コリネバクテリウム

  • 科: コリネバクテリウム
    コリネバクテリウム (皮ふの片利共生細菌)
  • 科: マイコバクテリウム
    マイコバクテリウム (結核の病原菌)

亜目: プロピオン酸菌

  • 科: プロピオン酸菌
    プロピオン酸菌 (皮ふの片利共生細菌、にきびの病原菌)

目: ビフィズス菌

  • 科: ビフィズス菌
    ビフィズス菌 (消化管の片利共生細菌)
バクテロイデス門 (グラム陰性細菌):

網: バクテロイデス

目: バクテロイデス

  • 科: バクテロイデス
    バクテロイデス (消化管の片利共生細菌)
  • 科: プレボテラ
    プレボテラ (消化管の片利共生細菌)

網: フラボバクテリウム

目: フラボバクテリウム

  • 科: フラボバテクリウム
    フラボバクテリウム (環境中の細菌)
プロテオバクテリア門 (グラム陰性細菌):

網: アルファプロテオバクテリア

目: リゾビウム

  • 科: リゾビウム
    リゾビウム (根粒窒素固定共生細菌)

網: ベータプロテオバクテリア

目: ナイセリア

  • 科: ナイセリア
    ナイセリア (淋病の病原菌)

網: イプシロンプロバクテリア

目: カンピロバクター

  • 科: カンピロバクター
    カンピロバクター (食中毒の病原菌)
  • 科: ヘリコバクター
    ヘリコバクター   (胃の片利共生細菌)

網: ガンマプロテオバクテリア

目: 腸内細菌

  • 科: 腸内細菌
    エンテロバクター (消化管の片利共生細菌)
    大腸菌 (消化管の片利共生細菌)
    クレブシエラ (病院で見つかる危険な病原菌)
    サルモネラ菌 (食中毒の病原菌)
    赤痢菌 (赤痢の病原菌)

目: ビブリオ

  • 科: ビブリオ
    ビブリオ (コレラの病原菌)

目: レジオネラ

  • 科: レジオネラ
    レジオネラ (レジオネラ症の病原菌、温水管で見つかる)

目: シュードモナス

  • 科: モラクセラ
    アシネトバクター (病院で見つかる危険な病原菌)
  • 科: シュードモナス
    シュードモナス (肺感染症の病原菌、 嚢胞性線維症患者で多く見つかる)
クリスティン・ノイマン博士, 著者
クリスティン・ノイマン博士
著者

みなさん、こんにちは。微生物学者のクリスティン・ノイマンです。生命の仕組みに興味があり、分子生物学を学びました。…

ファビアン・ガイヤー, 特別寄稿者
ファビアン・ガイヤー
特別寄稿者

ファビアン・ガイヤー氏から素晴らしい特別寄稿を頂きました。
ガイヤー氏はBIOMES社コミュニケーション・チームの一員です。BIOMES社はベルリンを拠点とするバイオ企業で、一般と専門家向けのマイクロバイオーム解析を専門としています。
ガイヤー氏は熟練の「翻訳者」として、人間と細菌の仲を取り持ちます。人間と細菌の関係は長年大きく誤解されていました。

リサ・カイルホーファー, 著者
リサ・カイルホーファー
著者

レーゲンスブルク大学で学びました。
多言語化業務に携わり、フリーランスの編集者としても活躍しています。

キャラ・コーラー
キャラ・コーラー
著者

シカゴのデポール大学とドイツのバンベルク大学で学位を取得し、現在博士号取得候補者となっています。
また、フリーランスの独英翻訳者、英独コピーエディターとしても活躍しています。

インゲ・リンドセット
インゲ・リンドセット
登録栄養士

オスロ大学のインゲ・リンドセットは登録栄養士で、専門分野は糖尿病と肥満、運動療法です。エクササイズの効果を最大限に高めたり、スポーツで最高のパフォーマンスを上げるための研究を行っています。
インゲ・リンドセットについて(ノルウェー語)

マリア・ペトロヴァ博士
マリア・ペトロヴァ博士
寄稿著者

マリア博士はヒトマイクロバイオームの分野で世界的に著名な研究者です。泌尿生殖器の細菌叢とプロバイオティクスを研究しています。ベルギーのルーベン・カトリック大学とアントワープ大学で乳酸桿菌と病原菌・ウイルスの分子相互作用を研究し、博士号を取得しました。博士の大きな業績は、ポスドクフェローのときに行った乳酸桿菌の遺伝的、分子的、機能的特性の研究です。この研究によって、膣内環境下での乳酸桿菌の働きについて素晴らしい知見を得ました。
マリア・ペトロヴァ博士について(英語)

ヨハンナ・ギルブロ博士
ヨハンナ・ギルブロ博士
寄稿著者

ヨハンナ・ギルブロ博士は受賞歴のある皮ふの専門家で、ベストセラーとなった『Skin We’re In』の著者です。
博士は実験皮ふ病学、臨床研究、そしてスキンケア製品開発の分野で15年以上の経験を持っています。また、製薬企業での長い経験を持っています。皮ふ科とコスメティクスの国際会議では、最先端の研究について頻繁に講演を行っています。また、「International Journal of Cosmetic Science」誌で過去10年の間に最も多く引用された研究者でもあります。博士はアンチエイジング成分で複数の特許を取得しており、スキンケア企業でアンチエイジング治療の研究・開発マネージャーを務めています。ギルブロ博士がスキンケア分野のエキスパートであることは言うまでもありません。『Skin We’re In』の執筆が示すように、現在は私たちのような一般人に知識を伝えることを使命としています。
2019年4月の出版の以来、『Skin We’re In』は主要な販売店でベストセラーとなっています。現在、スウェーデン語版のみが刊行されています。
https://www.skinomeproject.com

ディミトリ・アレクセーエフ博士
ディミトリ・アレクセーエフ博士
寄稿著者

ディミトリ・アレクセーエフ博士は消化管マイクロバイオーム、分子生物学、バイオインフォティクス、栄養学分野の優れた研究者です。基礎研究の臨床への応用に情熱的に取り組んでいます。Atlas Biomedグループでの主な役割は、社内外の科学プロジェクトを発展させることです。博士が携わっているプロジェクトは、栄養や神経変性疾患、炎症やがんに対するマイクロバイオームの応用、英国医薬品・医療製品規制庁の承認など多岐にわたります。Atlas Biomedグループでの統合的な役割に加え、ディミトリ博士は現在サンクトペテルブルクITMO大学で助教授を務め、健康のためのアルゴリズム開発を行っています。今後、博士はオランダのフローニンゲン大学医療センター(UMCG)に移り、老化研究に携わることになっています。
ディミトリ博士について(英語)

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