クエリ: 高塩分濃度、高温、高圧に耐えることができる生物を何と呼ぶか
文章: 極限環境微生物 極限環境の条件およびそれらの微生物の一般名、代表種は以下の通りである。 など 一般に古細菌は膜構造などから極限環境に有利とされ、現在分離されている古細菌はメタン菌(一部好熱菌や好冷菌、好塩菌、高圧菌を含む。それ以外も強い偏性嫌気性菌ではある)を除いて全種が1つ以上の極限環境に適応している。特に高温や強酸には強く、種によっては122°CやpH-0.06で生育できる(低温は-2°C、アルカリ性環境はpH12程度まで)。逆に人間が生活するような環境(好気常温の真水または土壌)で生育できる古細菌は、一部の未記載種を除き発見されていない。真正細菌もその種類の多さ(確認されている種の数は古細菌の20倍以上)から多様な極限環境微生物を含んでいる。また、一部の菌類や藻類も高温や強酸、高NaCl濃度に耐えることができ、これも極限環境微生物と言える。
文章: 塩分濃度 塩分濃度が季節を通じて海水とほぼ同じ水は類似塩層(英: homoiohaline)と呼ばれ、この種の湖は、海と常に繋がっている場合が殆どである。これに対して、塩分濃度が変化する水は乱鹹層(英: poikilohaline)と呼ばれ、その塩分濃度は0.5‰から300‰超まで様々であるが、これが生物環境に与える影響は大きい。この塩分の変化は様々な周期を持っている。 世界の海水の塩分濃度は、等塩分線(英: isohale)状を示す。 なお、ヴェニス系関連用語の日本語定訳は現在のところは存在しない。本項目においては、訳に際して、接尾辞と接頭辞の医学的語根の一覧(英語版)の日本語訳や「和英西仏語・海洋総合辞典」が用いられている。 文章: オートクレーブ これにより、ほぼ全生物を死滅させることができる。代表的な高耐久生物であるGeobacillus stearothermophilusの芽胞やクマムシも湿熱には弱く、オートクレーブで死滅する。一部の超好熱菌(Methanopyrus kandleriやPyrolobus fumariiなど)は、酸素が十分に入らなければオートクレーブに耐えることができ、条件によっては増殖する可能性もあるが、こちらは常温環境に存在しないため、通常の操作で気にする必要はない。 オートクレーブは水分を保ったまま、比較的低温で滅菌できるという特性を持つため、乾熱滅菌が使えない水分を含む物体や水溶液のほか、ポリプロピレンなど比較的高温に耐える一部のプラスチック製品も含め、極めて広い対象を比較的簡便に滅菌することが可能である。ただし120 °C以下で変質するような、熱に弱い成分(一部のタンパク質やビタミンなど)を含むものや、熱に弱いプラスチック器具を滅菌することはできない。また、分子生物学分野でのコンタミの原因の一つであるRNaseや、医療上コンタミの原因になる、内毒素であるリポ多糖などは、オートクレーブによって除去することはできず、異常プリオンについても通常のオートクレーブの条件では感染性を失わせることができない。 通常、オートクレーブ滅菌は121 °C、2気圧(平圧+15ポンド/平方インチ)で20分処理という形で行われるが、一度に大量の培地を滅菌する場合などには、培地内部の温度上昇に時間を要するため、より長時間行う必要がある。また一部の細菌用培地などには115 °C(約1.7気圧、平圧+10ポンド/平方インチ)で滅菌するものもある。また異常プリオンについては132 °C1時間によって感染価を1000分の1に減弱させることが可能であり、焼却などの完全な処理が不可能なケースについては、このようなオートクレーブによる減弱化を用いる場合もある。 文章: 深海 深海は大きな水圧と低い水温、さらに光のない暗黒の世界と生物にとっては過酷な環境である。光合成に利用可能な太陽光は水深数十メートル程度までしか届かない。 深海では、深海魚など表層とはまったく異なった形態や生態を持つ生物が多く生息するほか、ウミユリやシーラカンスなど以前は化石としてしか知られていなかった原始的な形態を持つ生物も生息している。しかし深海の生物は現代では意外と身近な存在でもある。サクラエビ、ヒゲナガエビ、ホッコクアカエビ(アマエビ)、タカアシガニ、ズワイガニ、タラ、キンメダイ、アコウダイ、メルルーサなど、漁具や冷凍・運搬技術の発達により、食用として流通するようになった深海生物は数えきれない。 微生物にとっても深海はやや苛酷な環境であり、深度の増加にともない数が減少する。光合成を糧とするシアノバクテリア類は早々にいなくなり、表層ではほとんど検出されない古細菌類の割合が増加する(1,000メートル以下で細菌類と古細菌類の検出数がほぼ等しくなる)。これらは培養に特殊な条件を必要とするものが多く、ほとんどが培養不可能種である。たとえばカイコウオオソコエビの住むマリアナ海溝から発見された Moritella yayanosii は、増殖に500 - 1,100気圧もの高い圧力を要求する。 文章: 食中毒 食材を冷蔵・冷凍することは、原因体の増殖を抑えるのに非常に効果的である。一般には、10度以下で菌の増殖は鈍り、-15°C程度で増殖が停止すると言われている。しかし、いずれも菌が不活化(死滅)するわけではない(実際、細菌研究者は実験に使用する菌を一般的な冷凍庫よりも低温で冷凍保存している。すなわち、あくまでも増殖が停止しているだけであって滅菌効果はない)。一度冷凍した食材でも解凍すれば菌の増殖は再開し、保存温度が十分に低くない場合にはゆっくりではあるが増殖は進む。家庭用の冷凍庫は冷却能力が低いことが多く、大きめの食材においては中心温度が十分に下がるまでにだいぶ時間がかかることがあり、その間に菌の増殖が進んでしまうことがある。加熱調理用の魚でも、調理の直前まで低温で保管し原因菌の増殖を防ぐ。 冷蔵庫に食材を大量に詰め込んだ場合、冷気の循環がうまくいかず、庫内といえども場所によっては十分に冷却されないということが発生する。一般には、最大容量の7割以上の食材を入れないことが、冷蔵庫の正しい使い方であるとされる。 高濃度の塩分には菌の増殖を抑える効果がある。しかし、効果が期待できるほどの濃度の場合、一般的にはそのまま食べるのには適さないため、梅漬けなどの少量を食べるもの以外では塩抜きをしてから食べることになる。また、黄色ブドウ球菌や腸炎ビブリオなどは好塩菌とも呼ばれ、比較的高濃度の塩分存在下でも増殖が可能であるため、これらの菌に対する効果は若干低い。リステリア菌では耐塩性が強く30%の塩分濃度でも生き抜くことができる。 文章: 淡水 淡水(たんすい)あるいは真水(まみず)とは、第1義として、塩分濃度の低い水の包括的呼称(地球を含む宇宙の天体上に存在する)。第2義としては、陸棲の生物が生体維持のために利用可能な程度に塩分濃度が低い水のことである(地球にのみ存在する。cf. 水#生物と水)。 文章: 深海魚 深海には太陽の光がほとんど届かないほか、高水圧、低水温、低酸素濃度、利用できる有機物が少ないなど、生物にとって過酷な条件が揃っている。深海生物に共通して見られる高水圧への適応として、細胞膜の流動性および圧力に対する酵素の感受性が低下していることが挙げられる。以下には、深海魚が持つ特殊な身体構造について記す。 魚類の身体中に含まれるタンパク質や骨格の比重は、通常は海水より大きい。浅海魚は遊泳に伴う揚力や浮き袋への吸気で浮力を得ているが、利用可能なエネルギーに乏しい深海では、深海魚は極力遊泳せずに浮力を確保する必要がある。多くの深海魚では骨・軟骨および筋肉など体内の高密度組織が減少しており、代わりに低比重の水分と脂肪分を多量に含んでいる。腹鰭とその支持骨格、あるいは頭部の骨格を退縮させたものや、鱗・棘条を持たない種類も多く、軽量化に向けたひとつの手段と見られている。 浮き袋(鰾)は浅海魚が浮力を得る一般的な手段であるが、深海では極度の高水圧のため、通常のガス交換による浮き袋の機能には期待できない。高水圧と急激な圧力変化に耐えるため、深海魚には浮き袋の壁を頑丈なグアニン結晶で覆う、あるいは内容物を気体ではなく脂肪やワックスに置換するなどの適応が見られる。特にハダカイワシ類のように、餌を求めて深海と浅海を往復する習性を持つ深海魚は、数百気圧に及ぶ圧力変化を日々受けることになる。彼らは遊泳性深海魚の中では比較的発達した浮き袋を持ち、奇網(ガス交換に寄与する微細な血管網)は浅海魚に比べ非常に長く、一部の種類では中身を脂肪で満たしている。 文章: 塩分濃度 なお、他分野においては、例えば、物理化学では溶媒に対する千分率が用いられ、分析化学では溶液に対する比重量で塩分濃度が表されていた。 海水の塩分濃度は大体が約30‰から35‰までの間にあるが、内陸には海水よりも塩分濃度が濃い水や薄い水が在る。この塩分の濃淡を表す区分方法は様々に在るが、よく使われるものの一つが塩分量(英: haline)である。 海水と同じ塩分濃度の水を基準の同塩海として、1959年に表のようにヴェニス系と呼ばれる分類が定義され、1972年に修正が加えられた。 文章: スコッチボイラー スコッチボイラーは、ボイラーの種類の一つ。日本では円ボイラー、または円缶(円罐)とも呼んだ。 初期のボイラーは煙導式や煙管式で形状は箱形だった。それに対し高温高圧に耐えられるように外形を円筒形としたボイラーが開発された。これにより蒸気圧を従来のものより2倍近く高めることが可能となり、この形状のボイラーをスコッチボイラーと呼ぶ。 軍艦で初めてこのボイラーを搭載したのは1853年にイギリスで建造された「マラッカ」で、後に日本海軍が購入し「筑波」となった。また商船では1862年建造のマックグレゴア・レアードが最初である。 その後1880年代になり、更に高温高圧に耐えられる水管ボイラーが実用化された。これにより軍艦ではスコッチボイラーは次第に使用されなくなった。例えば日本海軍では艦本式ボイラーとして国産化し、1902年より艦艇に搭載している。一方商船では1920年ころまで使用され、青函連絡船では1960年代まで使用されていた。 文章: テルモコックス綱 テルモコックス綱(Thermococci、サーモコッカス綱)は、ユーリ古細菌に属す綱の1つで、海洋熱水域に広く生育する超好熱菌のグループである。 深海の熱水噴出孔から良く単離される生物の一つ。油田鉱床、浅瀬の熱水域からの単離例もある。一方で陸上の熱泉からの分離例はない。海底火山が噴火した際に周囲の海水から高濃度で検出されたことがあり、分布の中心は熱水噴出孔周辺の地下とみられている。 全種が超好熱性、偏性嫌気性の従属栄養生物であり、熱水域でペプチドや多糖類を分解して生活している。水素により強い増殖阻害を受けることから、代謝の結果生じる水素を硫黄と反応させ、硫化水素として除去している。このため単体硫黄や硫化金属が多量に存在する環境をよく好む。一般にサイズ1-2μmのあまり特徴のない不定型の球菌として観察される。殆どの種が多極の鞭毛を有している。細胞壁はS層から構成される(細胞壁を欠損する種もあり)。その他の性質は典型的な古細菌と同じである。 文章: 化学平衡 その理由について、まず反応温度の影響を述べる。窒素と水素の反応は極めて遅く、反応を起こさせるには大変な高温を必要としてしまう。そこで、触媒を用いる必要がある。ミタッシュは数多ある触媒のなかから、この反応に適する触媒として四酸化三鉄 Fe3O4 を主成分とする二重促進鉄触媒を見つけ出した。しかしながら、この触媒を用いたとしても、平衡を有利にするために、低温(400 °C 以下)で反応させると、反応速度が不十分であり、NH3 が出来るまで多大な時間を要する。そこで、もう少し高温(500 °C 程度)で反応させると、収率は少し減るものの、短時間でアンモニアが生成するので、反応後、未反応原料を回収し、再び反応に用いる方がより経済的である。 次に圧力の影響を述べる。高圧にさせるためには、反応を起こす容器がその圧力に耐えなければならないが、強度の高い反応器を設計し、高圧で運用するためには多大なコストがかかってしまう。よって、工業的には、300 500 atm 程度で運用されている。 さらに、まだ変化させていない条件(濃度)を変化させる為に反応の途中で適宜アンモニアを取り出すことで、逆反応を起こりにくくしアンモニアを効率的に合成している。 文章: アゾモナス・アギリス A. agilisは、卵形、楕円形、または球形の細胞を持つ原生生物に似ている。細胞は比較的大きく、通常は長さ2.5~6.4 μm、幅2.0~2.8 μmで、なかには10.0~13.5 μmの巨大細胞をもつものも報告されている。また、運動性のための周毛鞭毛を持つ。紫外光によって青みがかった白色の蛍光を発する黄緑色または赤紫色の色素を産生する。 A. agilisは、蘭国の微生物学者マルティヌス・ベイエリンクによって1901年にデルフトの運河の水から初めて分離された。ベイエリンクのオリジナルの菌株は失われており、現在の基準株はAlbert Kluyverとvan den Boutが単離したものである。ベイエリンクの用いた培地ではマンニトールが含まれていたが、純粋培養中のこの細菌は他の微生物が先に分解した後でなければマンニトールを炭素源として利用することはできない。 この細菌は最大1.0%の塩分濃度に耐えることができ、1 μMのヨード酢酸に耐性がある。このことは、比較的高濃度の有機物とミネラル塩を含む汚染された水に生息できる可能性を示唆する。また、カドミウムで汚染された水のバイオレメディエーションに寄与することができる。 文章: エンテロコッカス属 エンテロコッカス属は、通性嫌気性生物であり 、すなわち、それらは酸素存在環境下及び無酸素環境下の両方において細胞呼吸が可能である。エンテロコッカス属は、芽胞を形成することはできないが、極端な温度(10-45°C)、pH(4.5-10.0)及び高食塩濃度の広範な環境条件に耐性がある。 エンテロコッカス属は、一般的にはヒツジの血液寒天培地上でγ-溶血を示す。 ゲノムDNA分析により別個の属分類が適切であることが示されて1984年までにいくつかのエンテロコッカス属( ギリシャ語のντερο、ntero、"intestine"及びκοκκο、coccos、"granule")の種が ストレプトコッカス属のD groupとして分類された。 文章: 浸透圧調節 浸透圧調節の主要な2つのタイプは、浸透順応型 (osmoconformer) と浸透調節型 (osmoregulator) である。 浸透順応型は、体液の浸透圧と環境の浸透圧を能動的または受動的に一致させる。多くの海生の無脊椎動物は浸透順応型であるが、体液のイオン組成は必ずしも海水と一致しているとは限らない。 浸透調節型は、体液の浸透圧を緊密に調節することで体内環境を一定に保つ。動物界では、こちらの方法がより一般的である。浸透調節型は環境中の塩濃度に関わらず、能動的に塩濃度を一定に調節する。淡水魚はその一例である。淡水魚のえらは、ミトコンドリアに富む細胞を用いて環境から塩を能動輸送によって取り込む。水は体内へ浸透するため、淡水魚は余剰水分の排出のために非常に低張な(希薄な)尿を排泄する。一方、海水魚は体液の浸透圧が周囲の海水よりも低いため、水分を失い塩分が増加しやすい。そのため、多くの海水魚は水分の補給のために海水を飲み込み、えらから能動的に塩分を排出している。魚類のほとんどは狭塩性(英語版)であり、その生息域は海水または淡水に制限されており、適応している塩濃度と異なる環境では生存することができない。しかしながら、いくつかの魚は、広範囲の塩濃度に対して効率的に浸透圧を調節する驚くべき能力を示している。このような能力を持つヒラメなどの魚は広塩性(英語版)の種として知られている。ヒラメは、海水と淡水という全く異なる2つの環境に生息することが観察されており、行動的・生理的変化によって適応する性質を持っている。 文章: フィンランド多島海域 この海域では独特で多様な生態系が形成されている。大きな島々の自然はフィンランド本土側の沿岸地域に類似しているものの、岩礁などの非常に小さな島々は根本的に異なる環境となっている。小さな島々では樹木はほとんど生えていないものの、入り江では豊かな植生がある。この環境は、日当たりが良く、比較的長い生育期を持ち、グアノで肥やされている。一方で、ほぼ常に吹いている風と、非常に薄い土壌、場合によっては土壌が全く無いため植物の生育は限定的である。バルト海の非常に低い塩分濃度のため、海水の飛沫は植物の生育には通常の海水と比較して害は少ない。殆どの島々が岩がちであるが、その内のいくつかはサルパウッセルカ(英語版)分水嶺の延長に存在し、これらはモレーンの末端(英語版)から構成されている。この中には、オロ島(英語版)やユルモ島(英語版)が含まれる。これらの島々における植物相及び動物相は、それら岩がちな近隣の島と比較して多様である。 この環境は1つの小さな島の中でさえ大きく変化する。これはこれらの島を形作る岩の特徴によるものである。針葉樹林、ヒース、小さな淡水沼、淡水池、汽水池、灌木林、草地、風化した岩々、風の吹きつける海岸、外洋から守られた小湾が直径数十メートルの小島に存在する。この環境のため多くの植物が表現型が変化している。例えば、小島に生えるビャクシン属は、高さ0.5メートル (1.6フィート)以下迄しか成長しないが、数平方メートルを覆う様に成長している。絶滅危惧種の植物にはイチョウシダ(英語版)、テガタチドリが挙げられる。 島々の陸地と沿岸の生態系とは対照的に、海の生態系においては生物多様性は幾分低いものとなっている。この理由として海水の塩分濃度が低いことが挙げられる。群島内の塩分濃度は僅か0.6%である。現在の塩分濃度は過去の塩分濃度とは大きく変化しており、各生物種はこの環境変化に適応することが困難だったためである。しかしながら、特有の生物種が多いことは好ましい環境であることを示している。生息数の多い魚類は、バルトニシン、パイク、ホワイトフィッシュ、パーチ、カレイやヒラメである。 文章: アキディアヌス属 アキディアヌス属(Acidianus)は、通性嫌気性・好熱好酸性のクレン古細菌である。 陸上の温泉、噴気孔から分離される。代謝や増殖条件は種によって少しずつ異なるが、共通する性質として、やや不規則な形の球菌で、強い酸性と比較的高い温度を好み、好気条件で硫黄を酸化して増殖できる。同科のSulfolobusとよく似た古細菌である。ただし、Sulfolobusが好気的にしか増殖できないのに対し、Acidianusは水素を硫黄で還元(A. sulfidivoransのみ硫化水素を第二鉄で還元[1])することによって嫌気的にも増殖できる点で異なっている。また、大半の種は運動性を持っていない[1,2,3]。 基本的には硫黄、または硫化物、第一鉄を好気条件下酸化するか、水素を硫黄で還元し、いずれの条件でも二酸化炭素を唯一の炭素源とする偏性化学合成独立栄養生物である。A. brierleyiのみ好気条件ではペプチドをエネルギー源並びに炭素源として利用し、従属的にも増殖することもできる通性独立栄養生物となっている。