細菌/真正細菌/古細菌/べん毛運動/

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細菌

関連情報	「Ｏ-157」「下痢」「乳酸菌」「ビフィズス菌」「腸管免疫」「ラクトフェリン」「

海洋研究開発機構・高知コア研究所などは深海底の下の地中に膨大な古細菌の世界があることを、新しい分析法を開発した結果、死んだ残骸ではなく生きた古細菌が多数を占めていることを突き止めた。成果は2008年7月のネイチャーに発表した。
深海底下でも真正細菌の方が古細菌より多いと言われてきたが、細胞の極性脂質という物質の分析では87％が古細菌だった。

巨大細菌	肉眼で見える巨大細菌発見「直径が0.75mmもあり、肉眼でも見ることが出来る巨大細菌を発見したとドイツ・マックスプランク研究所のハイデ・シュルツ博士らが、16日付けの米科学誌サイエンスに発表した。細菌としては最大で、従来見つかっていた大形細菌の１００倍の大きさという。アフリカ何部のナミビア沿岸の大西洋で発見。海底に生息しており、硫黄を酸化してエネルギーにする硫黄細菌の一種と分かった。白く光って見えたため。博士らは、「ナミビアの硫黄の真珠」を意味する『チオマルガリータ・ナミビエンシス』と学名を付けた。１つ１つの平均的な大きさは直径0.1～0.3mm。いくつかは0.75mmに達していた。
２億５０００万年	地中深くにある岩塩層の中に２億５千万年間も閉じこめられていた細菌を培養して再び増殖させることに、米国の研究チームが成功した。地球上の生物の長寿記録を大幅に塗り替えることになる。 2000.10.19日付けの英科学誌「ネイチャー」に発表される。ウエストチェスター大生物学科のラッセル・プリーランド助教授たちのグループは、米エネルギー省が放射性廃棄物搬入のため、ニューメキシコ州の地下約５７０mの岩塩層に掘った地下埋蔵処分地の空気穴から塩の結晶を採取した。周囲の地層に含まれていた微小な化石や鉱物から、約2億5千万年前(古生代メルム紀)の塩の結晶と推定され、その中に複数の細菌が封じ込められていることを発見した。研究グループは、現在の細菌による汚染を取り除くため、消毒処理を行った上で、この細菌に、アミノ酸・タンパク質・イースト菌の抽出物などを加えて攪拌したところ、一部の塩のサンプルで細菌の繁殖が確認された。永い眠りから目を覚ました細菌は、遺伝子解析の結果、現在のバチルス菌(棒状の細菌)の一部に似ていたものの、どの種類とも違っていた。塩水に好んで住むことや、育ちにくい環境にさらされると、殻が硬くなり活動休止期に入る性質があることから、塩の結晶に封じ込められて間は、このような状態で休眠していた可能性が高いという。今まで最も長寿とされた細菌は、約2500万～3000万年前のコハクに封じ込められたハチから検出された細菌。
化学合成	全遺伝子を化学合成「細菌の全遺伝子を化学合成することにＪ･クレイグ･ベンダー研究所（メリーランド州）が成功した。細胞などにこの遺伝子を入れれば分裂・増殖する「人工生命」を作れる可能性が高い。成果は2008年1/25のサイエンス電子版に発表。化学的に合成したＤＮＡの断片を遺伝子工学の手法でつなぎ合わせ「マイコプラズマ」という細菌の一種の全電子を作製した。生命の設計図である全遺伝子の合成が可能になったことで、人工生命の実現に向けた基本技術が出そろった。代表者のハミルトン・スミス博士はサイエンス誌のインタビューで「生命維持に最低限必要な遺伝子を突き止めるのが狙い」と語った。
人工細菌	2010年、米国のＪ・クレイぐ・ベンター研究所（メリーランド洲）は、人工的に化学合成したゲノムを持つ細菌を作製することに成功した。のぞみ通りの遺伝情報を持った「人工生命」を作り出す技術に一歩近づく。サイエンス（電子版）に掲載家畜の体内などに存在し、牛の肺炎などを引き起こす「マイコプラズマ・ミコイデス」という細菌のゲノムの断片を人工合成した後、酵母で断片同士をくっつけて完全な長さのゲノムを作った。合成したゲノムを、「マイコプラズマ・カプリコルム」という他の細菌に入れたところ、元からあった細菌のゲノムが働かなくなり、人工的に合成したゲノムだけが働くようになり遺伝情報が完全に置き換わった。新しいゲノムからタンパク質ができ、細菌として分裂や増殖を始めた。これまで遺伝子を1個づつ細菌などに入れてタンパク質を作ることは実用化していたが、人工的に合成したゲノムによって遺伝情報を完全に書き換えたのは初めて。従来は合成が難しかった医薬品を製造したり、二酸化炭素から環境負荷が少ないバイオ燃料を作るのに役立つ。（問題点）・まったく新しい人工生命の作製につながるため、倫理的課題。・テロに悪用できる細菌兵器ができる・生態系を破壊する。
70℃	で増える細菌 2010年、農業・食品産業技術総合研究機構と米ジョージア大学のチームは、70℃を超える高温でも増殖できる新種の細菌を羊の糞の中から発見した。植物の繊維の主成分を分解できる。稲ワラなど農業廃棄物を原料にしたバイオ燃料の生産に役立つかも。見つかった細菌は70℃で最も活発に増殖し、77℃でも増殖できることを確認した。植物繊維の主成分の１つである「キシラン」を、バイオエタノールの原料となる糖に分解できる。
増殖停止	の仕組み２０１０年、東京大学の横山茂之教授と理化学研究所のチームは細菌が増殖を緊急停止するメカニズムを突き止めた。細菌が緊急の事態に対応して休止状態に入るための働きで、遺伝子からタンパク質ができないよう小さな分子がたくみに働いていた。成果はネイチャー（電子版）に掲載。細菌は栄養や温度などの環境が悪くなると、増殖をやめて休止状態に入る。これまでの研究から「Ｇfh1」という小分子が、タンパク質の鋳型であるＲＮＡ（リボ核酸）の合成に欠かせない「ＲＮＡポリメラーゼ」に働きかけて、タンパク質ができないようにしていることは分かっていたが、詳しいメカニズムはナゾだった。研究チームはＲＮＡポリメラーゼに小分子がくっついた結晶を作り、Ｘ線で立体構造を調べた。小分子がＲＮＡポリメラーゼのすきまに入り込み、ＲＮＡが合成できないようにしていた。ＲＮＡポリメラーゼの働きを止めて細胞増殖を防ぐメカニズムはほとんどの細菌が持つため、小分子と似た構造の材料を作れば抗菌薬として活用できる。
ＧＦＡＪ-1	２０１０年、ＮＡＳＡなどのグループが発見した細菌。生物の体を作る材料として一般的なリンの代わりにヒ素を使う細菌「ＧＦＡＪ-1」を塩水湖の米モノ湖で見つけた。ＧＦＡＪ-1という細菌は各地に生息しているが、モノ湖で採取した細菌にヒ素を多く与えながら培養したところ、ヒ素を食べるだけでなく、化rだを作る材料として使い増殖した。鉄を食べる細菌など、通常食べ物とは考えられないものを食べる細菌はいる。ただ、体を作る材料まで置き換えている点が異質だ。地球の生物の体は炭素、酸素、水素、窒素、リン、硫黄の６種類の必須元素が基本材料というのが常識だった。体の設計図であるDNAの中のリンまで一部ヒ素に置き換えていた。生命の定義そのものを変える可能性がある。ただ、ヒ素は本来ほかの物質と反応しやすく、DNAに入ると設計図がもろくなる可能性がある。 “生命が存在する絶対条件はリンを含む６種類の元素”とされてきたが、この常識が打ち破られた。地球外生物を探すときの条件が広がった。

古細菌

地球の表面積の6割を占める海洋底（海洋地殻）を構成するプレートの境界で、地下深くから上がってきた高温のマグマ（1000℃以上）が冷えて固まる。
そんな海底下1000㍍以上の深い岩の中から生物が見つかった。
古細菌と呼ばれる微生物の仲間。
高温や無酸素の極限環境でも増える。

海底の地下に
「海底の地下深くに生息する生物の世界を、海洋研究開発機構の研究チームが解明した。陸上や海の生物の世界とは異なり、厳しい環境で生きる特殊な微生物が生きていて大多数を占めていた。
海底の下に膨大な微生物が存在することが知られているが、生物学的な分類や生死の状態を詳しく解明したのは今回が初めて。
成果は2008年7/21のネイチャーに発表。
地球上の生命は、

・動植物など『真核生物』と
・大腸菌などの『真正細菌』のほかに、
・温度や塩分の高い極限環境に多い『古細菌』

に分類される。
研究チームは、地球深部探査船「ちきゅう」などを使い、世界各地から海底下の深さ約365㍍までの堆積物を収集した。生きている微生物の目印となる細胞膜成分に注目し、構造の違いから生物種を分析した。その結果、海底から約1㍍よりも深い地下では古細菌が約87％で大多数を占め、残り約13％が真正細菌と分かった。

2010年、海洋研究開発機構はドイツ・ブレーメン大学と共同で、1000m以上の深海に生息する古細菌の代謝経路の一端を解明した。
通常は分解して取り込むような有機物をそのまま体内に取り込み、体を構成する細胞膜として利用していた。
海洋機構のグループは無人探査機「ハイパードルフィン」を使って相模湾沖の水深1453mの海底に筒を設置して、古細菌を培養した。
それを詳しく観察したところ、質量数が500を超えるような有機物を取り込み、そのまま分解することなく細胞膜として利用していた。
人間は食物を食べて体内でアミノ酸等に分解し、その物質を体内で合成して筋肉などの体を構成する要素を作っているが、古細菌は食物を分解することなくそのまま体の一部に使っていた。

最古の細菌

最も原始的な細菌
2012年、海洋研究開発機構の高見英人上席研究員らは、これまで知られている中で最古の細菌を見つけた。35億～40億年前に登場したと考えられる。
鹿児島県の鉱山の地下坑道内で、約70℃の熱水中に存在していた。
米オンライン科学誌プロス・ワンに掲載。
研究チームは菱刈鉱山の地下300㍍の坑道内で微生物の塊を採取。
最新のゲノム解析手法で、16種類の細菌を見つけた。このうちの1種がこれまで知られている中で最も原始的な特徴を持つことを突き止めた。
見つけた細菌は「真性細菌」で、水素と二酸化炭素からエネルギーを作ることができる。酸素がなかった原子の地球でも生きられることを示す。
地球の生命は約40億年前に誕生し、約35億年までに「真性細菌」と「古細菌」に分かれたとされる。

細菌移動を分子レベルで解明

細菌が動くメカニズム
- 2011年、大阪大学の今田勝巳教授や難波啓一教授、南野徹准教授らのチームは5/11、大腸菌などの細菌が動く際の分子の仕組みを解明したと発表。
- べん毛にあるモーターの分子の一部が動くと、ギアを切り替えたように分子の回転方向が変わり、細菌は一方向へ動くことが出来る。
- 細菌はべん毛にあるモーター分子が反時計回りに回転すると、べん毛が束になり一方向へ動き出す。逆にモーター分子が時計回りに回転するとべん毛の束はバラバラになり菌は無秩序に動く。この切り替えのメカニズムは不明だった。
- 研究チームは回転方向を固定したときのモーター分子のタンパク質を結晶にし、ＳＰring-8（大型放射光施設）で構造解析した。この分子のレバーのような螺旋構造の位置が変わると、ギアを切り替えるように分子の回転方向が変わっていた。
- 生体内のモーターとなる分子はべん毛の分子だけ。
- べん毛は両方向の回転とも細胞外から中へ流れ込む水素イオンのエネルギーを利用して動く。