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58.微生物にはどんな種類がありますか.
   8-19-97.



 ウイルスについての質問がたくさん寄せられています。ここでは読者からの「微生物の種類と特徴」についてのリクエストを取り上げ、概略を説明します。専門的な用語は出来るだけ使わないようにしますが、少し理解しにくい表現や内容があるかも知れません。なるべく平易に解説するつもりですが、解りにくい場合は解らないと申し出て下さい。

 出来るだけ対応させて貰います。
 また、「用語解説」にも微生物についての短い解説文を載せてあります。こちらも参考に読んで下さい。

1.微生物の位置づけ(表1と表2)

 人間を含む全ての生物は、まず大きく分けて真核生物と原核生物のどちらかに属します。

 真核生物とは、極めて簡単に表現すると細胞の中に核膜という膜で取り囲まれた核がある生物で、動物と植物に分けられます。
 原核生物は、核膜に囲まれた核という構造が見えない生物のことです。
 病気を起こす病原微生物は、大腸菌のような原核生物に属するものとカビや原虫などのような真核生物に属するものがあります。表1にその違いの概略をまとめてみました。

表1.原核生物と真核生物の比較

特 徴  原核生物  真核生物

核 膜  ナシ  アリ
染色体  1個、環状  複数個
ミトコンドリア  ナシ  アリ
細胞壁  アリ  アリ(植物)
  ナシ(動物)

代表例  細 菌  真菌・原虫

 更に、分類の仕方に依っては、正真正銘の生物としての微生物と無生物的な性格の微生物とがあります。

真核生物である真菌や原核生物である細菌は、生物共通の基本構造である細胞という生命単位から出来ています。しかし、無生物的な微生物であるウイルスは遺伝物質である核酸とそれを守ための保護膜としてのタンパク質からのみ出来ています。

 プラスミドやウロイド(ウィロイドという人もいます)は、核酸のみから出来ています。更にプリオンは、タンパクから出来ていると考えられています(表2)。

 プリオンの発見で、微生物は出尽くしたと考えられます。今後もここに記載した以外の新しい微生物の種類は発見されないでしょう。

表2.微生物の分類

生 物  真核生物  動物 原虫


植物 真菌

原核生物 植物 細菌、スピロヘータ、クラミジア、リケッチア


無 生 物        ウイルス(核酸とタンパクのみ)


プラスミド・ウロイド(核酸のみ)
プリオン(タンパクのみ)

2.微生物の種類と特徴(表3)

 小さな生き物が微生物ですが、表2に示したように、構成から幾つかの群に分けられます。その性質は全く異なり、概ね原虫、細菌(カビや酵母を含む広い意味)、リケッチア、クラミジア、ウイルス、プラスミド、ブリオン等に分類され、微生物学では原虫を除くその他の小さな生き物全てを微生物として扱います。

  各々の特徴の概略を表3にまとめました。

表3.微生物学で取り扱う微生物の種類と特徴
生 物 原 虫動物細胞 DNA & RNA 寄生虫学・医動物学で扱う
細菌(広義)植物細胞 DNA & RNA 自己増殖感受性 
リケッチア植物細胞 DNA & RNA 否自己増殖感受性要媒介昆虫
クラミジア植物細胞 DNA & RNA 否自己増殖感受性 
無生物 ウイルス 粒子DNA or RNA 否自己増殖感受性結晶化 感染性核酸
プラスミド 粒子DNA or RNA 否自己増殖感受性伝達性(+ or −)
プリオン 粒子 - ? 感受性否滅菌 否UV


 その各々を簡単に説明しますと以下のようになります。

1)原虫とは、単細胞性の最下等な動物であります。

 大きさは大小不同で、自然界では水中または湿地に多く生息しています。
 病気を起す原虫の多くは、人間を含む生物に寄生して生きています。特殊な増殖系で世代交代等を行い、細胞の周りに細胞壁という固いカラを持たない特徴があります。普通の抗生物質は、あまり有効では有りません。

 学問としての病原微生物学では扱わず、常識的には寄生虫学等の分野で対象として取り扱っています。
 代表例、エイズ患者に見られるカリニ肺炎原虫や水道水の中にいて激しい下痢を起こすクリプトスポリジウム等があります。

2)細菌とは、葉緑素を持たず二分裂で増殖する単細胞性の原生生物(植物)です。
 無機物を酸化してエネルギーを獲得する独立(自家)栄養細菌、例えば硝化細菌や鉄細菌等と有機物を分解してエネルギーを得る従属栄養細菌、例えばコレラ菌やペスト菌等とに大別されます。

 従属栄養細菌は、地球上に広く分布し、種類によっては病気を起こす病原体であり、あるいはレジオネラ菌等のように環境汚染源となりますが、乳酸菌や納豆菌のように多くはヒトや動物にとり不可欠で有用な細菌でもあります。

 病原微生物は、真核生物に属する真菌(カビや酵母)と原核生物に属する(細菌)に分類されます。
 表2のなかでは、生命活動の情報伝達のための遺伝子を「 DNA &RNA」、自分で分裂して増える能力を「自己増殖」、抗生物質等の薬剤で治療が可能な事を「感受性」と表記してあります。

  肉眼では見えないが光学顕微鏡では捕らえられ微生物としては最初に発見された第一の微生物と呼びます。
  代表例、結核菌、赤痢菌や大腸菌等があります。

3)リケッチアとクラミジアは、種類があまり多くない小さな群で、微生物学では細菌に分類されますが、細菌とは違って自分で自分の子孫を作れないので生きた細胞の中でしか増殖出来ない細胞寄生性という特徴があります。これを表の中では「 否自己増殖」と記載しました。細菌が行うような二分裂とは違う特殊な増殖形態で殖えます。

 リケッチアは、シラミやノミ等の昆虫により媒介される点でクラミジアと区別が出来ます。テトラサイクリン等一部の抗生物質は治療効果が認められます。
 代表例、発疹チフスの原因となる発疹チフスリケッチアやツツガ虫病を起こすツツガ虫病リケッチアや目の病気であるトラコーマや尿道炎を 起こすトラコーマクラミジア等が知られています。

4)ウイルスとは、殖えることの出来る裸の遺伝子群であります。この意味では基本的に生命体と言えます。
 しかし、生物共通の基本構造である細胞という形態をとらない小さな粒子で、生きた細胞の内でのみ殖える因子と定義されます。情報伝達物質としての遺伝子は、DNAかRNAの一種類の核酸よりなるとても珍しい微生物です。RNAを遺伝子にもつ生物は、地球上でもウイルス以外には知られていません。

 ウイルスは、好みの細胞でのみ殖える絶対細胞寄生性です。
 タンパク質を精製したり濃縮したりする方法で処理するとウイルスは、氷砂糖のような結晶になります。結晶にすることができる微生物は、ウイルス以外には存在しません。
 また遺伝物質としての核酸は感染したり 増殖したりする能力を持つ非常に珍しい性質を示す無生物としての性格をも持つている奇妙な病原体であります。ウイルスの遺伝子としての核酸は、試験管の中でも殖えてウイルスを作る性質があります。大腸菌やヒトの遺伝子は、絶対に試験管の中では殖えません。

 このようなウイルスの性質は、「生命とは」または「殖えるとは」等の生物の基本的な現象を研究するのに最適な研究材料となります。

 全ての生物と同様に、ウイルスも自然界の厳しい淘汰に耐えて存続しています。しかし、通常の生物と異なりウイルスは、好みの宿主との出会いがなければ死滅してしまい、この地球上に存在することが出来ません。
 ウイルスにとって種の保存は、適切な宿主との間をとのように渡り歩くかにかかっています。

 人間にしか感染増殖できないウイルスは、ヒト集団を住家としてヒトからヒトへと移り住んでいます。ヒトは、ウイルスの感染を受けると免疫を獲得します。
 免疫を持ったヒトではウイルスは、もはや増殖できなくなります。そこでどのようにして増殖できるヒトを探し、どのようにしてヒトに到達するかがウイルスの生命線なのです。

 細胞内のウイルスに有効に作用する特効薬は原則として有りません。例外的にヘルペスウイルスに対してアシクロビルは有効です。

 ウイルスは、光学顕微鏡では見えないが電子顕微鏡ではじめて姿を捕らえられる第二の微生物と呼びます。
 代表例、白血病を起こす白血病ウイルス、肝炎の原因となる肝炎ウイルス、エイズのウイルス、ハシカウイルス等が知られています。

5)プラスミドとは、遺伝子工学の分野で遺伝子の運び屋として良く使われますが、細菌の細胞内に存在する小さな環の形をしたDNAで、細菌の染色体DNAとは無関係に複製(自己増殖)する遺伝子の総称です。
 細胞分裂により子孫の細菌に受け渡されますが、細菌の発育増殖に不可欠なものでは有りません。
  代表例、細菌の薬剤に対する耐性を決める薬剤耐性プラスミド、細菌が毒素を作る性質を決める病原性プラスミド、抗生物質の産生を支配するプラスミド等があります。

6)プリオンは、未だ実態が良く解らない病原体です。
 精神科領域で治療をうけている痴呆性(ボケ)患者の一部は、伝達性(感染性)疾患の遅発性ウイルス感染(プリオン病)であると呼ばれます。プリオンは、電子顕微鏡でもその存在は見付けだせず、核酸の存在も証明されません。オートクレーブにかけても死滅しませんし、10年間もホルマリン内に漬けて保存されていた脳の中でも伝達性は消失しません。伝達性と言う機能のみが存在し、その構造は全く解りません。

 最近英国での狂牛病が人に感染するのでないかとの報道があり、社会的・経済的な国際問題となっています。この狂牛病は、プリオンによって伝達される疾病の1種類と考えられています。
 姿がなくても病気を起こすプリオンおよびそのプリオンによるボケなどのプリオン病は、私達病気の原因を追求する微生物学の専門家にはとても魅力的な存在で、科学者の知的好奇心を強く刺激します。

 プリオンは、電子顕微鏡でも捕らえられない第三の微生物と呼ばれます。
  代表例、パプアニューギニアの原住民に流行したクル、老人性ボケの1種類であるクロイツフェルト・ヤコブ病、羊のスクレイピー等が知られています。

 3.微生物の種類と感染症(表4)

 感染症とは、病原を起こす微生物が生体内に侵入して増殖した結果の病的状態を言います。しかし、感染症の意味をより科学的に表現することは、一般にはなされていません。私は感染症の意味を次のように表現できると考えています。少し難しいかも知れません。

 感染症とは、病原体と生体または細胞との生化学的な反応によって誘導された生体または細胞の遺伝子の混乱状態を言います。病原体は酵素のようなもので、生体や細胞は基質のようなものです。

 このように仮定すると、この反応が進行するためには、特異性や親和性が当然に関与します。

表4.感染微生物による分類

   原虫感染症:      クリプトスポリジュウム症、マラリヤ、
               アメーバー赤痢
   真菌感染症:      インキン、タムシ、ミズムシ、カンジダ症
   細菌感染症:      結核、コレラ
   リケッチア感染症:   ツツガムシ、発疹チフス
   クラミジア感染症:   中耳炎、非リン菌性尿道炎、トラコーマ
   ウイルス感染症:    B型肝炎、エイズ、エボラ出血熱
   遅発性ウイルス感染症: クロイツフェルド・ヤコブ病(痴呆)、狂牛病、
               SSPE

 病原体を便宜上、細菌とウイルスに分けてもう少し具体的に説明します。

1). 細菌が増殖した結果の病的状態は、細菌の細胞自体が原因である場合と細菌の代謝産物が原因である場合に分けられます。
  肺炎をおこす肺炎レンサ球菌は、菌体の表面に多糖体よりなる莢膜(キョウマク)と呼ばれる菌体の保護作用をもつ毒性物質を保有します。肺炎レンサ球菌が増殖してある数まで殖えなければ、肺炎にはなりません。
 一方、破傷風菌は、強力なタンパク質の毒素(酵素)を産生します。破傷風菌が増殖すると、菌の増殖部位とは無関係に産生された毒素が全身をかけめぐり、最後には神経細胞を犯します。

2). ウイルスによる感染症は、ウイルスは裸の遺伝子なので、細菌の場合と少し異なります。試験管内での濃厚感染実験では、ウイルスも極めて強い細胞毒性を示します。
 しかし、生体内ではウイルス自体の毒性による発症は、細菌の場合と違っておこらないと思われます。ウイルスと呼ばれる外来性の遺伝子の侵入による細胞の代謝異常がウイルス感染症なのです。

3). 細菌と細胞との反応は、1対1でも成立するでしょう。
 細菌の毒素やウイルスと細胞との反応は、微量で作用するホルモンなどと同様に、1対1のレセプターを介しての場合は単に反応全体の第1歩の引き金的作用で、その後に続く一連のドミノタオシ的生化学的反応が細胞内に誘導されなければならないと考えられます。

 このように感染症を表現し直すことができますが、しかし、それでは具体的にどのようなまたはどのように生化学的反応がおこって病気になるのか、その反応機構は単純でもないし未だ良く分からない部分が多いのが現状です。

 4.微生物の種類と特徴のまとめ

  小さな生き物を微生物と総括して呼びますが、多種多様な種類が判ってきました。

1)住血吸虫のような寄生虫(微生物ではありませんが)やマラリア・アメーバーのような原虫等は、分類的には動物に属し、一度感染すると生涯付き合うことになります。これは、生体の免疫機構に抵抗し、その監視機構から免れてしまうからです。

2)細菌を代表とする通常の微生物は、核膜のない原核生物と核膜のある真核生物に分けられます。赤痢菌やコレラ菌等は、原核生物と呼ばれ下等な菌で、抗生物質が有効です。カビや酵母は、真核生物と呼ばれ細菌よりは少し高等ですが、抗生物質等有効な薬剤はありません。

3)細菌に分類されるリケッチアとクラミジアは、いかに栄養分があっても細胞の外では増殖が出来ません。常に生きた細胞内でのみ増殖が可能です。生細胞中に存在するリケッチアとクラミジアの増殖を抑制する事は可能です。

4)ウイルス、プラスミドやプリオンは、動植物の分類法では、扱えない存在です。ウイルスは、生活環境中では無生物的存在であるが、生細胞中では病原体の生物として存在します。細胞中のウイルスの増殖を抑制することは難しいので、特効薬は原則として存在しません。

5)プリオンは、ウイルスより取り扱いが難しく、生き物なのか物質なのかすら良く解っていません。 ボケを防止したり、進行を抑えることも難しいのが現状です。

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