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細菌 代謝と物質循環
バクテリアは非常に多種多様な代謝を示す。細菌のグループ内の代謝特性の分布は、伝統的に細菌の分類法を定義する際に利用されてきた。ただしこれらの特性は、現在主流となっている遺伝学的な系統分類法とは対応がつかないものも多い。細菌の代謝はエネルギー源、電子供与体、および成長に使用される炭素源、という3つの主要な基準に基づいた栄養グループに分類される。それぞれの資源としてどのようなものを利用できるかによって以下のような分類がある。（詳細は「栄養的分類」参照）
これらの、エネルギー源および炭素源の組み合わせによって、多くの生物の栄養要求性を説明できる。動物は主として有機物を酸化してエネルギーを得る化学合成従属栄養生物であり、植物は光エネルギーにて二酸化炭素を還元して固定する光合成独立栄養生物である。しかしながら微生物には、これら以外にも光合成従属栄養性と化学合成独立栄養性を示す生物群がいる。この二つの特徴ある生物群のうち、化学合成独立栄養性を示すものについては物質循環の中でも重要な役割を担っている。また硫黄酸化細菌、水素細菌などは、太陽エネルギーに依存しない生態系である深海熱水孔や地下生物圏での一次生産者の役割を果たしていると考えられている。
細菌 代謝と物質循環
細菌は、太陽光から光合成を通じて得られたエネルギーを利用するもの（光栄養生物；phototrophy）や、化学化合物を酸化反応によってエネルギーを獲得するもの（化学合成生物；chemotrophy）が含まれる。化学合成生物は、酸化還元反応により特定の電子供与体から末端電子受容体に電子を移動させることにより、エネルギー源として化学化合物を利用している。化学栄養生物は、電子を伝達するために利用している化合物の種類によって、さらに細かく分類される。例えば電子源として水素や一酸化炭素、アンモニアなどの無機化合物を使用する細菌はリソトロフ（lithotrophs）と呼ばれ、有機化合物を利用するものはオルガノトロフ（organotrophs）と呼ばれる。電子を受け取るために使用される化合物もまた、細菌の分類にも利用されている。例えば好気性生物と呼ばれるグループは末端電子受容体として酸素を利用し、嫌気性生物は硝酸塩、硫酸塩、二酸化炭素などの他の化合物を使用する。
細菌 代謝と物質循環
有機化合物から炭素を取得し細胞生育に利用する細菌グループは、従属栄養と呼ばれる。一方で、シアノバクテリアや一部の紅色細菌などの細菌は独立栄養性であり、二酸化炭素を固定することで細胞生育に利用する炭素を獲得する。特殊な環境において見られるメタノトロフと呼ばれるグループでは、ガス状のメタンを炭素源として使用し、かつ電子供与体として活用している。
細菌の代謝は、生態学的安定性を与えるとともに、人間社会にも役立っている。例えば、窒素固定菌（diazotrophs）は、空気中に安定して存在している窒素をニトロゲナーゼを利用して窒素固定する機能を持つ。この環境的に重要な特性を持つような細菌種は、上記の表中のほぼすべての代謝タイプで知られている。窒素固定の機能は、脱窒や硫酸塩還元、酢酸生成といった生態学的に重要な下流のプロセスにつながる。また、窒素はタンパク質のアミノ基に含まれるなど生物体の構成要素として非常に重要である。
細菌 代謝と物質循環
細菌の代謝過程は、汚染に対する生物学的反応においても重要である。たとえば硫酸塩還元細菌は、環境中での毒性の高い形態の水銀（メチル水銀およびジメチル水銀）の生成に大きく関与している。非呼吸性嫌気性菌は発酵を利用してエネルギーを獲得し、代謝副産物（醸造中のエタノールなど）を廃棄物として分泌する。通性嫌気性菌は、自分自身がいる環境条件に応じて、発酵と異なる末端電子受容体を切り替えることができる。
細菌は生物量としても真核生物を凌駕しており、またその呼吸活性においても同様で、多細胞生物体と細菌1gの呼吸活性を比較すると細菌のほうが数百倍大きいと言われている。肥沃な土壌4000m2あたりの細菌の呼吸活性は数万人の人間に等しいとされる。これは細胞が小さく体積あたりの呼吸活性を示す表面積の割合が大きいこと、世代時間が短いことがその要因であろう。呼吸速度（炭素、水素、酸素の循環）のみならず、生物を構成している窒素、硫黄の地球全体の物質循環に寄与しているが、後者の多くは酸素を嫌う嫌気性呼吸を伴う。
硫黄は主に地殻中に豊富に存在し、元素状硫黄は不溶性だが、これも光反応や高熱により硫化水素や硫酸イオンとして自然界に存在する。これを有機物の形で取り入れ、再び水溶性の硫酸塩や硫化水素として排出していく過程を硫黄循環と呼ぶ。有機物中に存在する硫黄は反応性が高く重要なアミノ酸に含まれている（メチオニン、システインなど）。硫酸塩のみが植物によって同化されるが、有機物態硫黄の分解（最終産物は硫化水素）、硫黄酸化（硫化水素から硫酸塩に戻す）、硫酸還元（硫酸塩を異化的に還元する）などは細菌に特有な代謝系である（古細菌にもこのような代謝系を有するものが見つかっている）。
細菌 成長と増殖
多細胞生物とは異なり、単細胞生物では細胞サイズの増加（細胞増殖）と細胞分裂は密接に関連している。細菌細胞は一定のサイズに成長し、その後、無性生殖の一形態である二分裂によって細胞数を増加させる。最適な条件下では細菌は非常に急速に分裂増殖し、ある種の細菌では17分ごとに2倍のスピードで増殖することが知られている。細胞分裂では、2つの同一のクローン娘細胞が生成される。一部の細菌はより複雑な生殖構造を形成し、新しく形成された娘細胞を分散させる。例えば、粘液細菌による子実体の形成や、ストレプトマイセス種による気中菌糸の形成、または出芽などが挙げられる。出芽には、細胞が突起を形成し、それが壊れて娘細胞を生成する形態も知られている。また、同時に3つ以上に分裂する場合や、出芽によって増えるもの、接合してDNAの一部を交換するもの、芽胞などを形成するものが存在する。
増殖に際してはDNA複製が行われる。DNA複製は真核生物、細菌で異なる点がある（古細菌ではよく分かっていないが真核生物に類似すると考えられている）。細菌では大腸菌で最もDNA複製機構の研究が進んでいる。複製はDNA上に一箇所存在する複製開始点から開始され、双方向へ複製が進んでいく。
細菌 成長と増殖
実験室では、細菌は通常、固体または液体の培地を利用して培養する。寒天プレートなどの固体培地は、細菌株の純粋な培養物を分離するために使用される。一方で液体培地は、大量の細胞が必要となる場合に利用される。液体培地での培養では細菌細胞が均一に懸濁されるため、その中から単一の細菌種を分離することは困難である、培養物を簡単に分割したり移動させることができる。選択培地（特定の栄養素を追加したり不足させたりしている培地や、抗生物質などが添加されている培地）を使用すると、特定の機能を持つ生物種だけを選択的に培養させることができる。
細菌 成長と増殖
実験室においては多くの場合、非常に富栄養な培地を利用して大量の細胞を安価かつ迅速に生産するように培養することが一般的である。しかしながら本来の自然環境では栄養素は限られており、細菌が無期限に繁殖し続けることができない。この栄養制限は、さまざまな成長戦略の進化をもたらしてきており、例えばR-K選択説などが有名である。夏期に湖で頻繁に発生する藻類（およびシアノバクテリア）の異常発生などに見られるように、環境中で利用可能な栄養素が増加することで、一部の生物は非常に急速に成長することがある。また別の戦略として、放線菌などに見られるように複数の抗生物質を生産などして、競合する微生物の成長を阻害する戦略で過酷な環境に適応するものもいる。自然界では多くの微生物は、栄養素の供給を増やし環境ストレスから保護することができるようなコミュニティ（バイオフィルムなど）に生息している。このような関係は、特定の細菌系統において生育に不可欠な要素であることがあり、栄養共生（syntrophy）と呼ばれる。
細菌の増殖は4つの段階をたどる。細菌集団が最初に高栄養環境に晒されると、細胞はその新しい環境に適応する必要がある。そのため、成長の最初の段階は遅滞期であり、これは細胞が高栄養環境に適応し、急速な成長の準備をしているときのゆっくりとした成長期間であるとみなせる。遅滞期は、急速な成長に必要なタンパク質が生成されるため、生合成速度が高まる。成長の第2段階は対数増殖段階であり、指数増殖段階とも呼ばれる。対数期は急速な指数関数的成長によって特徴づけられる。この段階で細胞が成長する速度は成長速度（k）と呼ばれ、細胞が2倍になるのにかかる時間は生成時間（g）と呼ばれる。対数期の間、栄養素が枯渇し成長に制限がかかり始めるまで、栄養素は最大速度で代謝され続ける。成長の第3段階は定常期であり、栄養素の枯渇によって引き起こされる。細胞は代謝活性を低下させ、必須ではない細胞タンパク質を消費してゆく。定常期は急速な成長からストレス反応への状態移行であり、DNA修復、抗酸化代謝、栄養素輸送に関与する遺伝子の発現が増加する。最終段階は、細菌が全ての栄養素を使い果たして死ぬ段階である。
細菌 ゲノムと遺伝子
ほとんどの細菌は単一の環状染色体を持っており、そのサイズは、内共生細菌Carsonella ruddiiではわずか160,000塩基対であるのに対し、土壌性細菌Sorangium cellulosumでは12,200,000塩基対（12.2 Mbp）と、さまざまである。また染色体の形と数にも例外が知られており、たとえば一部のストレプトマイセス属とボレリア属の種は単一の線形染色体を持ち、一部のビブリオ属種は複数の染色体を持っている。細菌はまた、プラスミドなどのDNAの小さな染色体外分子を持ち、ここに抗生物質耐性、代謝能力、病原性因子などの様々な機能遺伝子を含むことがある。
細菌ゲノムは通常、数百から数千の遺伝子をコードしている。細菌ゲノムにおいては通常、遺伝子は単純に連続してDNA状に分布しているが、まれに異なるタイプのイントロンが存在するものもある。
細菌は無性生物であり、細胞分裂の際には親のゲノムと同一のコピーを継承するクローン体である。
細菌 ゲノムと遺伝子
しかし、全ての細菌は、遺伝子組換えや突然変異によって遺伝物質DNAに変化が引き起こされ、その変異が選択されることによって進化してゆく。突然変異は、DNAの複製中に生じたエラーや変異原物質（例えば紫外線や放射線など）への曝露によって生じる。突然変異率は、細菌の種類によって大きく異なり、また単一細菌のクローン内であっても大きく異なる。細菌ゲノムの遺伝的変化は、複製中のランダムな突然変異以外にも、ストレス指向性の突然変異からも生じ、この場合、特定の成長制限プロセスに関与する遺伝子の突然変異率が高くなる。
一部の細菌は、細胞間で遺伝物質を移動させる。これには、主に3つの方法が知られている。
2番めは形質導入と呼ばれるプロセスであり、これはバクテリオファージの感染によって外来DNAの遺伝物質が細胞内の染色体に導入されるものである。非常に多様なバクテリオファージが存在することが知られており、それらには宿主細菌に感染して溶菌してしまうものもあれば、プロファージとして細菌の染色体に挿入されるものもある。バクテリアは、外来DNAを分解する制限修飾システムや、バクテリアが過去に接触したファージのゲノムの断片を保持するためにCRISPR-Casシステムを通じて、ファージ感染に抵抗する。
遺伝子導入の3番目の方法は接合とよばれるプロセスであり、DNAは細胞接触によって他の細菌細胞から直接導入される。通常の状況では、形質導入、接合、および形質転換には、同じ種間でのDNA移動が含まれるほか、異なる細菌種の個体間での移動も発生する場合があり、これは抗生物質耐性の移動などの重大な結果をもたらす可能性がある。このような場合、他の細菌や環境からの遺伝子獲得は遺伝子水平伝播と呼ばれ、自然条件下で広範に発生していると考えられている。
細菌 運動性
多くの細菌には運動性があり、様々なメカニズムを使用して自分自身を動かすことができる。最もよく研究されている運動機構は鞭毛である。これは、分子モーターによって回転する長いフィラメント状の組織であり、プロペラのような動きを生み出すことで推進力を得るものである。細菌のべん毛は約20のタンパク質でできており、その調節と組み立てにはさらに約30のタンパク質が必要である。べん毛は、ベースとなる可逆モーターによって駆動される回転構造をとり、細胞膜を貫通する電気化学的勾配を利用してエネルギーを供給している。
細菌 運動性
細菌は様々な方法で鞭毛を使用することで、多様な種類の動きを生み出すことができる。大腸菌などの多くの細菌は、前進（遊泳）とタンブリング（回転）という2つの異なる移動モードがある。タンブリングにより細菌は移動方向を変えることができ、3次元空間をランダムウォークすることができる。細菌の種によって、表面のべん毛の数と配置は異なり、単一の鞭毛を持つ単毛性（monotrichous）、細胞の各端部に一本ずつ鞭毛を持つ両毛性（amphitrichous）、細胞の片極に多数の鞭毛を持つ叢毛性（lophotrichous）、細胞の表面全体に鞭毛が分布している周毛性、に分類される。他にも、スピロヘータの鞭毛は、ペリプラズム空間の2つの膜の間に見られ、細胞がねじれながら移動するような独特の螺旋状の細胞形状をとっている。
他のタイプの細菌の動きとしては、IV型線毛と呼ばれる構造に依存する痙攣運動と、また別のメカニズムを利用した滑走運動と呼ばれる運動が知られている。痙攣運動では、棒状の線毛が細胞から伸び、基質との結合と収縮を繰り返すことで、細胞を前方に引っ張ることで移動する。
運動性細菌は、走光性、磁気走性、走化性など、特定の刺激に対して引き寄せられたり逃げ出したりする「走性」と呼ばれる行動パターンを示す。また走性以外としては、粘液細菌で見られるように、個々の細菌が一緒に移動して細胞の波を形成し、次に分化して胞子を含む子実体を形成するような例も知られている。粘液細菌は、液体・固体の両方の培地で運動性を示す大腸菌のような細菌とは異なり、固体表面上でのみ運動性を示す。
リステリア菌と赤痢菌のいくつかの種は、細胞骨格を利用して宿主細胞内を移動する。細胞骨格は通常、細胞内の細胞小器官を移動させるために使用される機関である。細菌細胞の一方の極でアクチン重合を促進させることで、宿主細胞の細胞質内を移動するような「尾」を形成することができる。
細菌 細胞間コミュニケーション
細菌の一部には、生物発光の化学システムを持つものが知られている。例えば魚と共生している発光細菌では、魚はその光を利用して、他の魚や動物を引き付け捕食することに役立てている。
細菌はしばしば、多細胞凝集体（バイオフィルム）という構造をとり、様々な分子シグナルを交換し合う細胞間コミュニケーションを行い、協調した多細胞行動をとっている 。多細胞間で協力し合うことは、細胞間での分業を可能にしたり、単一細胞では効果的に使用できないリソースを分配することに役立つほか、拮抗薬に対する集合的な防御や、異なる細胞型への分化による集団生存の最適化にも寄与している。たとえば、バイオフィルム内の細菌は、同じ種の個々の浮遊性（自由生活性）細菌よりも抗菌剤に対する耐性が500倍以上高くなる例が報告されている。
細菌 細胞間コミュニケーション
分子信号による細胞間コミュニケーションの1つのタイプは、クオラムセンシングと呼ばれている。これは、ある特定の生物プロセスを実施するのに十分な細胞密度がその環境に存在しているのか、を判断する際に利用される。具体的には、細菌が細胞分裂を繰り返し、ある程度の密度に達した際に初めて消化酵素を分泌したり発光を始めたりする例が知られており、この生物プロセスの開始タイミングの調整にクオラムセンシングが利用されている。クオラムセンシングにより、細菌は遺伝子発現を調整し、細胞集団の成長とともに蓄積する自己誘導物質やフェロモンを生成、放出、および検出することができる。
細菌 系統分類と同定
類似性に基づいて生物に名前を付けてグループ化し、細菌種の多様性を説明しようとすることは、分類と呼ばれる。細菌は、細胞構造（直接観察による構造的・解剖学的性質）、細胞代謝（最終電子受容体など、代謝系に関わる生理・生化学的性質）、あるいはDNAや脂肪酸、色素、抗原、キノン、などの細胞成分の違いに基づいて分類することができる。このスキームは細菌株の識別と分類を可能にしたが、実際のところこのような観察可能な違いは、種間の違いを表しているのか、あるいは同じ種内での株間の違いを表しているに過ぎないのか、などを判断することは困難である。このような不確実性が生まれる原因としては、ほとんどの細菌は特徴的な構造を持っていないことや、無関係の種間でも遺伝子水平伝播が発生していまうことが挙げられる。また逆に、遺伝子の水平伝播により、密接に関連する細菌であっても、形態や代謝が大きく異なるものも知られている。
細菌 系統分類と同定
このような不確実性を克服するために、現代の細菌分類では、DNA中のグアニン・シトシンの比率（GC含量）やゲノム-ゲノムハイブリダイゼーション（DNA-DNA分子交雑法）などの遺伝学的手法、およびrRNA遺伝子のように水平伝播が発生しにくく生物に保存されやすい遺伝子の配列情報を利用して、分子系統を解析することが広く行われている。細菌の分類は、International Journal of Systematic Bacteriology およびBergey's Manual of Systematic Bacteriologyに掲載されることで定義される。国際原核生物分類命名委員会（International Committee on Systematics of Prokaryotes; ICSP）は、細菌や分類学的カテゴリの命名とその階層化のための国際ルールを、国際細菌命名規約として策定している。分類には属以上の単位として科、目、綱、門、界、ドメインなどが与えられている。
細菌 系統分類と同定
歴史的には、バクテリアはかつて植物界であるPlantaeの一部と見なされ、「Schizomycetes」（分裂菌）と呼ばれていた。そのため、宿主内の集団細菌やその他の微生物は、しばしば"flora"(「植物相」)と呼ばれる。また、「細菌」という用語は伝統的に、全ての微視的な単一細胞の原核生物に適用されていた。しかしながら分子分類学の発展により、原核生物には2つの別々のドメインから構成されていることが分かっている。この2つのドメインは、元々は真正細菌（Eubacteria ）と古細菌（Archaebacteria）と呼ばれていたが、現在は細菌（Bacteria）と古細菌（Archaea）と呼ばれて、両者は共通祖先から分岐し独立に進化してきたものだと考えられている。そして真核生物は、細菌よりも古細菌により近縁なドメインであると考えられている。細菌と古細菌という2つのドメインは、真核生物と併せて、3ドメイン説の基礎となっており、今日の微生物学分野においても最も一般的に受け入れられている分類システムである。とはいえ、分子系統学は比較的近年に導入された手法であり、利用可能なゲノム配列の数は今日でも急速に増加しているため、細菌分類は頻繁に変更され拡大している分野である。
細菌 系統分類と同定
医学分野においては、感染を引き起こす細菌種によって異なる治療法が選択されることがあるため、実験室での細菌の同定が重要になる。そのため、「人間の病原体を特定する」ということは、細菌を特定する技術を開発する上で主要な推進力となってきた。
1884年にハンス・クリスチャン・グラムによって開発されたグラム染色法は、細胞壁の構造的特徴に基づいて細菌を特徴づけることができる。グラム陽性細菌では細胞壁のペプチドグリカンの厚い層は紫色に染まり、逆にグラム陰性細菌の薄い細胞壁はピンク色に見える。細胞形態とグラム染色を組み合わせることにより、ほとんどの細菌は、4つのグループ（グラム陽性球菌、グラム陽性桿菌、グラム陰性球菌、およびグラム陰性桿菌）のいずれかに属するものとして分類することができる。いくつかの系統ではグラム染色以外の染色方法がより同定に適していることが知られている。例えばマイコバクテリアやノカルジアは抗酸菌であり、抗酸染色によって識別することができる。細菌系統によっては単純な染色では同定できず、特別な培地での培養や血清学などの他の技術も利用する必要がある場合もある。
細菌 系統分類と同定
培養は、サンプル内で他の細菌の増殖を制限しながら、特定の細菌のみ増殖を促進し識別できるようにするための技法である。これらの技術はしばしば、特定の検体サンプルを対象として設計される場合がある。たとえば、肺炎の原因菌を特定するために喀痰サンプルを利用する手法や、下痢の原因菌を特定するために便検体を選択培地で培養する手法などがある。一方で、血液、尿、髄液など、通常は無菌である検体は、考えられる全ての生物を増殖させるように設計された条件下で培養される。病原性生物が分離されると、その形態、成長パターン（好気性または嫌気性成長など）、溶血のパターン、および染色によって、さらに詳細な特徴づけが可能となる。
細菌の分類と同様に、細菌の同定にも分子生物学的な手法や質量分析法を利用した手法が使われる。地球上の大半の細菌は未だ特徴付けられておらず、また実験室で培養することが困難であると考えられている。ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）などのDNAベースの診断手法は、培養ベースの方法と比較して特異性や診断時間の短縮化の点で優位である。これらの方法はまた、代謝的に活性であるが分裂しない生存可能であるが培養不可能な細胞（VNC）の検出と同定も可能にする。しかし、これらの改良された方法を使用しても、膨大に存在すると考えられる細菌種の総数を見積もることは困難である。2011年の段階で、細菌や古細菌には9,300弱の原核生物種が分類として報告され登録されている。しかし、細菌多様性の真数を推定した研究では合計で107~1010種いると予想されており、さらにはこの数字でさえ何桁も過小評価している可能さえある。
近年では、16SrRNAだけでなくゲノム規模の比較に基づいてより正確な分類を目指す動きが活発となっている（例えばGTDB）。その結果、古典的によく知られた細菌の分類が解体されることも珍しくなく、現在も絶えず新しいグループの追加と既存のグループの書き換えが進んでいる（例えばデルタプロテオバクテリア）。GTDBによれば、2021年7月時点で、127の門（Phylum）が記載されている。
細菌は系統学的に分類されているが、メタゲノム情報の蓄積などにより新しく発見される種も増え続けており、分類体系は確立していない。大まかな枠組みは以下の通りである。
これらの枠組みに含まれない種も多数存在する（英語版記事「Bacterial phyla」などを参照）。
細菌 他の生物との相互作用
細菌は他の生物と複雑に相互作用することが知られている。このような共生的な相互作用は、寄生、相利共生、片利共生の3種類に分類することができる。
片利共生（commensalism）という言葉は、「同じ食卓で食べる」という意味のcommensalに由来しており 、あらゆる動植物には片利共生細菌が存在している。例えば人間や他の動物においては、何百万もの細菌が、皮膚や気道、腸、その他の開口部に生息している 。常在菌（normal flora） や片利共生体（commensals）と呼ばれるこれらの細菌は、通常は害を及ぼすことはないが、場合によっては体内に侵入して感染症を引き起こす可能性がある。例えば大腸菌は人間の腸内でよく見られる共生生物の一種であるが、尿路感染症を引き起こすものが知られている。同様に、正常なヒトの口腔内で一般的に見られる連鎖球菌は、心臓病（亜急性細菌性心内膜炎）を引き起こす可能性がある。
細菌 他の生物との相互作用
一部の細菌種は、他の微生物を殺して消化吸収するため、捕食性細菌と呼ばれる。例えば、Myxococcus xanthusは集合体を形成し、接触した他の細菌を捕食する。他には、獲物の細胞に付着して消化し栄養素を吸収するものや、細胞に侵入して細胞質内で増殖するような捕食性細菌が知られている。これらの略奪的な細菌は、死んだ微生物を消費したサプロファージから、他の生物を捕らえて殺すことができるように適応することによって進化したと考えられている。
特定の細菌は、生存に不可欠な密接した空間的相互作用を形成し、これは相利共生と呼ばれる。例えば種間水素移動（interspecies hydrogen transfer）と呼ばれる相互作用では、酪酸やプロピオン酸などの有機酸を消費して水素を生成する嫌気性細菌クラスターと、水素を消費するメタン生成古細菌との間で発生する。この関係性において、水素生成細菌は自身が生成した水素が細胞外に蓄積してしまうため、有機物を周辺環境から吸収し消費することができなくなってしまう。そのため、水素を消費する古細菌と相互作用することによって、成長できる程度に細胞周辺の水素濃度を低く保っている。
細菌 他の生物との相互作用
土壌では、根圏（根の表面や近接する土壌）に存在する微生物が窒素固定を行い、窒素ガスを窒素化合物に変換する。これは、窒素自体を固定できない多くの植物に、吸収しやすい形の窒素を提供するのに役立っている。他の多くの細菌は、人間や他の生物の共生細菌として発見されている。例えば、正常なヒトにおいて1,000以上の細菌種が腸内細菌として存在しており、それらはの腸は、腸免疫や、葉酸、ビタミンK、ビオチンなどを含むビタミンの合成、乳糖の乳酸への変換（ラクトバチルスを参照）、複雑な難消化性炭水化物の発酵、など様々なプロセスに寄与している。この腸内細菌叢の存在はまた、潜在的に競合相手の排除などによって病原性細菌の増殖を阻害しており、このような有益な細菌は実際にプロバイオティクス栄養補助食品として市販されている。
一部の共生細菌および古細菌はビタミンB 12（コバラミン）合成に必要な酵素遺伝子を有しており、ほぼ全ての動物は食物連鎖を通してこのような細菌が生産するビタミンの恩恵を受けている。ビタミンB 12は水溶性ビタミンであり、DNA合成や脂肪酸代謝、アミノ酸代謝における補因子として、ヒトのあらゆる細胞の代謝に関与している。ミエリンの合成における役割のため、神経系の正常な機能においても重要である。
細菌 他の生物との相互作用
ヒトや動物の体は、皮膚や粘膜で成長する有益な共生細菌や、主に土壌や腐生植物で成長する腐生細菌など、多くの種類の細菌に常にさらされている。血液や組織液には、多くの細菌の成長を維持するのに十分な栄養素が含まれている。体には、微生物が組織内に侵入することに対抗し、多くの微生物に対する自然免疫を獲得するといった、防御機構が存在する。ウイルスとは異なり細菌は比較的ゆっくりと進化するため、ある動物に感染する細菌が異なる種の動物にも感染することも良く見られる。
細菌が他の生物と寄生的な関係を形成する場合、それらは病原体として分類される。様々な病原性細菌がヒトの病気や死を引き起こすことが知られている。例えば、破傷風（破傷風菌）、腸チフス、ジフテリア、梅毒、コレラ、食中毒、ハンセン病（Micobacterium（らい菌））、結核（結核菌）、などが代表的である。ヘリコバクター・ピロリによる消化性潰瘍の場合のように、既知の医学的疾患の病原性の原因が何年も後に発見される可能性もある。細菌性疾患はまた農業分野においても重要であり、例えばすすかび病や火傷病、ヨーネ病、乳腺炎などを引き起こす細菌の存在や、家畜に感染するサルモネラや炭疽菌などの存在が知られている。
細菌 他の生物との相互作用
それぞれの病原体は、その宿主であるヒトとの間で、特徴的な相互作用を引き起こす。ブドウ球菌や連鎖球菌などの一部の生物は、皮膚感染症、肺炎、髄膜炎、敗血症、全身性炎症反応によるショックを引き起こし、大量の血管拡張、そして死を引き起こす可能性がある。しかし、これらの細菌は通常のヒト常在菌の一部でもあり、普段は病気をまったく引き起こすことなく皮膚や鼻に存在している。また他の例としては、他の生物の細胞内でのみ成長および繁殖することができる細胞内寄生細菌であるリケッチアが挙げられる。リケッチアの1つの種は発疹チフスを引き起こし、別の種はロッキー山紅斑熱を引き起こす。別の門の細胞内寄生細菌であるクラミジアは、肺炎や尿路感染症を引き起こす可能性があり、冠状動脈性心臓病に関与している可能性のある種が含まれている。緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）,やBurkholderia cenocepacia、Mycobacterium avium,などの一部の種は日和見病原体であり、主に免疫抑制や嚢胞性線維症に苦しむ人々に対して病気を引き起こす。一部の細菌は毒素を産生し、それが病気を引き起こす。これらには、壊れた細菌細胞に由来するエンドトキシンと、細胞外に分泌されるエキソトキシンが含まれる。たとえばボツリヌス菌は呼吸麻痺を引き起こす強力なエキソトキシンを生成し、サルモネラ菌は胃腸炎を引き起こすエンドトキシンを生成する。一部のエンドトキシンはトキソイドに変換することができ、トキソイドは病気を予防するためのワクチンとして使用される場合がある。
細菌 他の生物との相互作用
多くの細菌感染症は、抗生物質で治療することができる。抗生物質は、細菌を殺す場合は殺菌性、細菌の増殖を防ぐだけの場合は静菌性に分類される。抗生物質には多くの種類があり、それぞれは宿主には悪影響を与えず、病原体が行う生物プロセスのみを阻害する。例えば、クロラムフェニコールとピューロマイシンは細菌のリボソームを阻害するが、構造的に異なる真核生物のリボソームは阻害しないため、細菌に対して選択的に毒性が発揮される。抗生物質は、人間の病気治療や集約農業、動物の成長促進などの目的で使用される。抗生物質は、その乱用と繁用により細菌集団における抗生物質耐性の急速な発達に寄与していると指摘されている。すなわち抗生物質が「効かない」例が激増している。
感染は、注射器の針で皮膚を刺す前に皮膚を殺菌するなどといったような消毒によっても防ぐことができる。細菌による汚染を防ぐために、外科用や歯科用の器具は常に使用前に滅菌されている。漂白剤などの消毒剤も、物体表面の細菌やその他の病原体を殺して汚染を防ぎ、感染のリスクをさらに減らすために使用される。
細菌 産業技術への応用
ラクトバチルスやラクトコッカスといった乳酸菌は、酵母やカビなどと組み合わせられて、チーズや漬物、醤油、ザワークラウト、酢、ワイン、ヨーグルトといった様々な発酵食品の生産において何千年もの間使用されてきた。
また、細菌が様々な有機化合物を分解する能力は顕著であり、廃棄物処理やバイオレメディエーションにも使用されている。石油に含まれる炭化水素を消化することができる細菌は、石油流出の浄化によく利用されている。プリンス・ウィリアム湾では、1989年のエクソンバルディーズ号原油流出事故後、自然発生する石油分解細菌の成長を促進するために肥料が追加された。これは、油であまり厚く覆われていないビーチにおいては効果的であった。細菌はさらに、産業毒性廃棄物のバイオレメディエーションにも使用される。化学産業において、医薬品や農薬として利用できるような鏡像異性的を持つ純粋化学物質の生産においても、細菌は重要な存在である。
細菌 産業技術への応用
細菌は、生物的害虫駆除において農薬の代わりに使用することもできる。これには通常、グラム陽性の土壌に生息する細菌であるバチルス・チューリンゲンシス（Bacillus thuringiensis、BTとも呼ばれる）が含まれる。この細菌の亜種は、DipelやThuricideなどの商品名で、鱗翅目特有の殺虫剤として使用されている。それらの特異性のために、人間、野生生物、花粉交配者、および他のほとんどの益虫にほとんど影響を与えないため、これらの農薬は環境にやさしいと見なされている。
細菌は急速に成長する能力を持ち、操作が比較的容易であるため、分子生物学、遺伝学、生化学など分野で頻繁に利用される。例えば細菌のDNAを変異させ、その表現型を調べることで、細菌の遺伝子、酵素、代謝経路の機能を調べることができ、得られた知識をより複雑な生物に適用することができる。細胞の生化学を理解することで、様々な生物において、大量の酵素動態や遺伝子発現データに基づく数学的モデルを作ることができる。いくつかのよく研究された細菌では研究が進められており、例えば大腸菌の代謝モデルが作成され検証が進められている。細菌の代謝や遺伝学の理解は、インスリンや成長因子、抗体などの治療用タンパク質の生産のために細菌を利用するという、バイオエンジニアリングのためのバイオテクノロジーに繋がる。
細菌株のサンプルは研究において重要であるため、生物学的リソースセンター（Biological Resource Centers）で分離および保存される。これにより、世界中の科学者が菌株を確実に入手できる体制が整っている。
細菌 歴史
発酵は古代利用されていたが、細菌の発見は17世紀に遡る。1676年にアントニ・ファン・レーウェンフックによって発見され原生動物と合わせて“animalcules”（微小動物）と呼ばれた。この時は、彼自身が設計した単一レンズの顕微鏡を使用して最初に観察された。その後、彼はロンドン王立学会に一連の手紙で彼の観察を発表した。バクテリアは、レーウェンフックの最も注目すべき顕微鏡的発見であった。ただし、細菌は彼の作成した単純なレンズが見ることができる限界のサイズであったため、他の誰も1世紀以上それらを再び見ることができず、科学の歴史の中で最も印象的な休止の1つであったと言える。彼の観察には、彼がアニマルキュールと呼んだ原生動物も含まれており、後世に提案された細胞説に併せて彼の発見は再度注目されることになった。
1828年、クリスチャン・ゴットフリート・エーレンベルクは、顕微鏡で観察した微生物が細い棒状であったため、ギリシア語で「小さな杖」を意味するβακτήριονから“Bacterium”と呼んだ。しかしながら実際に彼が観察した「Bacterium」は、非芽胞形成の桿菌を含んだ属であり、これは1835年にエーレンバーグ自身によって芽胞形成桿菌属であるバチルス（Bacillus）として定義された。
細菌 歴史
1859年にはルイ・パスツールが、アルコール発酵が微生物によって引き起こされることを示し、さらに発酵が自然発生的な現象ではないことを示すことで、自然発生説を否定した。このとき、パスツールは発酵を起こす微生物を細菌だと考えたが、実際には菌類である（発酵に関連するものは細菌ではなく、一般的には酵母やカビといった真菌である）。ロベルト・コッホとともに、パスツールは病原菌理論の初期の提唱者であった。ただし、彼らの以前にも、センメルヴェイス・イグナーツとジョゼフ・リスターによって、医療業務における手指の消毒の重要性は認識されていた。センメルヴェイズのアイデアは却下され、このトピックに関する彼の本は医学界によって当時は非難されたが、その後にリスターが1870年代から手の消毒を始めた。 1840年代に病院での手洗いに関する規則から始めたセンメルワイスは、細菌自体に関する考えの先駆者であった。後にリスターは、病気は「動物の有機物の分解」に起因すると考えて消毒の重要性を説いた。
細菌 歴史
細菌培養法の基礎は、医療微生物学のパイオニアであるロベルト・コッホによって確立され、一連の研究により炭疽菌、結核菌、コレラ菌が病原性の細菌によって引き起こされることが証明された。特に結核に関する彼の研究により、コッホはついに病原菌理論を証明し、1905年にノーベル賞を受賞した。また、コッホの原則という、生物が病気の原因であるかどうかをテストするための基準が提唱され、これは今日でも使用されているものである。
フェルディナント・コーンは細菌学の創始者であり、1870年から細菌を研究していた。コーンは、細菌をその形態に基づいて分類した最初の人物である。
細菌 歴史
19世紀には多くの研究により、細菌が様々な病気の原因であることが判明したが、効果的な抗菌治療法は不明であり、対症療法しか存在しなかった。20世紀に入ると培養法が確立されたことも相まって、細菌の研究が進んでいく。1910年、 パウル・エールリヒは、梅毒トレポネーマ（梅毒の原因となるスピロヘータを選択的に染色する染料を、病原体を選択的に殺す化合物に変えることにより、最初の抗生物質を開発した。エーリッヒは、免疫学の研究で1908年のノーベル賞を受賞し、細菌を検出および識別するための染色の使用を開拓し、グラム染色と抗酸染色の基礎となった。1910年、パウル・エールリヒと秦佐八郎によって初の抗菌剤サルバルサンが開発され、1929年にはアレクサンダー・フレミングによって抗生物質ペニシリンが発見された。
細菌についての知識が深まるにつれ、分類学上での細菌の位置づけはしばしば変更されている。発見時は2界説に従い植物界に振り分けられ、1866年にはエルンスト・ヘッケルによって単細胞生物をまとめた原生生物界に組み入れられた（3界説）。1930年頃になると原核生物と真核生物の違いが認識され、2帝説原核生物帝（1937年）、次いで4界説（のち5界説）モネラ界（1956年）が提唱された。現在に至る一般の細菌のイメージは5界説における原核生物に対応している（藍色細菌は、旧名藍藻の概念としては除くこともある）。
細菌 歴史
しかし、1977年、カール・ウーズらによって原生生物界の単系統性に疑問が投げかけられ、メタン生成菌（のち高度好塩菌と一部の好熱菌も）を除く原核生物として、Kingdom Eubacteria（真正細菌界）が定義された。1990年には16S rRNA配列に基づいて、当時の古細菌（メタン生成菌、高度好塩菌、一部の好熱菌）を除く原核生物としてDomain Bacteria（細菌ドメイン）が定義され、同時に古細菌はDomain Archaea （古細菌ドメイン）として新たに定義される、3ドメイン説が提唱された。
カール・ウーズにより提唱された3ドメイン説（細菌、古細菌、真核生物）は現在も広い支持を得ているが、各ドメインの進化上の関係性は現在も議論が続いている。近年になって分子系統解析の進歩、および真核生物に非常に近縁の古細菌（アスガルド古細菌）が発見されるに至って、真核生物は古細菌の一部から進化したとする説が優勢になりつつある（2ドメイン説とも呼ばれる）。2ドメイン説では、細菌は原始の地球に出現した生命体の２つのグループの内の一つということになる（もう一つは古細菌）。さらに近年では、それまで知られていた細菌のグループとは全く別系統に属する新種の細菌グループ（Candidate Phyla Radiation；CPR）が見つかり、その規模は既知の細菌全体に匹敵するとも推測されている。そのため細菌ドメインの範囲は現在もさらに拡大している。
ロードランナー
『ロードランナー』（Lode Runner）は、ダグラス・E・スミスにより考案され、ブローダーバンドから1983年に発売されたアクションパズルゲーム。『バンゲリング ベイ』『チョップリフター』とともに、バンゲリング帝国三部作の一つである。後に上級編として『チャンピオンシップロードランナー』も発売された。なおタイトルの「ロード」の綴りは''Road''（道）、''Load''（負荷）ではなく ''Lode''（鉱脈）である。
ロードランナー 概要
ゲームの目的はステージ内にある金塊を敵に捕まらずに回収し脱出すること。金塊を全て回収した状態でステージ最上部に達すればステージクリアとなる。
ランナー君（プレイヤーキャラクター）は穴を掘るためのレーザーガンを装備しており、床に穴をあけて下の階層に移動したり、掘った穴に敵を落としたりして障害をクリアしていく。アクションゲームにして、パズル性も兼ね備えている。
Apple IIシリーズ用が有名だが、各種パソコン・ゲーム機やアーケードゲームなど、様々な機種に移植されている。
2012年（平成24年）11月15日、オールタイム100ビデオゲームに選ばれた。
ロードランナー 制作の過程
プロトタイプは1982年の夏休みに制作された、Pascalで書かれたPrime Computer 550用プログラムに源を発するという。また初期のプログラムは、VAX用にFORTRANで書かれていた。
これが学生の間で評判となり、友人のApple IIを借りて移植、ブローダーバンドに応募したが、カラーモニターが無かったため白黒画面で作った、キャラクターが小さい、ジョイスティックに非対応などの理由で没となる。それらの欠点を改良し、エディタなども付けた上で再度応募したところ採用となり、1982年12月30日にブローダーバンドと契約。翌1983年6月23日に同社から発売された。地形パーツのトラップは、ブローダーバンドからの要請で製品化時に組み込んだものとされる。
媒体は5インチフロッピーで、アメリカでの価格は39.95ドル。日本国内での輸入販売価格は11,000円程度だった。
スミスは別述した1985年のイベントに合わせて来日した際、インタビューで「おかげで寝室4つにプール付きの家、モーターボート、ポルシェ2台が手に入った」と語っている。この時点での販売本数はアメリカで約15万本、日本で約200万本（ファミコン版を含む）だった。
ロードランナー こぼれ話
本作品には、「敵の頭渡り」など数々のテクニックがあるが、スミスいわく「最初から考えて付けたものではなく、本当はバグであった」と語っている。敵の動きは、基本的には「プレイヤーと高さを揃えて距離をつめてくる」というアルゴリズムだったが、ある地点でプレイヤーが止まるとかえって遠ざかっていくようになってしまうバグが出ていた。そこでこのバグを修正したところ、先の展開が読めて全くつまらないものになってしまったため、バグを元に戻してこちらを完成バージョンとしたとのこと。
ロードランナー ゲーム内容
ステージを構成するパーツで、各作品共通で登場するものは以下のとおり 。
空白
何もない場所。落下中に左右に移動することはできない。ただし、敵に乗りながら落下している場合は左右に移動ができる。
レンガ
足場となる地形。主人公はレーザーガンで隣の足元のレンガを掘ることができる。敵はこれに落ちるとしばらく動けなくなるが、主人公は下に何も無ければこれを通過できる。一定時間が経つと再生し（作品によって時間は異なる）、これに巻き込まれるとアウト。テクニックを応用すれば、タイミングをずらして掘ったりできる（通称、時間差掘り）。
ブロック
足場となる地形。レンガと違い掘ることは不可能。初期のハドソン版では「コンクリート」、パトラ/サクセスが発売したPresage Software版『〜レジェンドリターンズ』『〜エクストラ』では「岩盤」と、呼称の異なる作品もある。
ハシゴ
ランナーが上下方向に移動するために使う。左右移動も可能である。本作にはジャンプというアクションが存在しないため、上方へ移動するには基本的にこれを使うしかない。なお、ハシゴのすぐ下にあるレンガは掘れない。
隠れハシゴ
金塊を全て集めると出現する、画面の最上段に届くハシゴ。「脱出ハシゴ」「出口ハシゴ」などとも呼ばれる。出現前であれば出現場所のすぐ下にあるレンガを掘ることは可能であるが、出現後以降は掘ることは不可能となる。
バー
ロードランナー ゲーム内容
空中に設置されている棒。これを伝って左右に移動することができる。方向キー下で、手を離して飛び降りることも可能。すぐ下にあるレンガは掘れない。
トラップ
見た目はレンガと同じだが、踏み込むと落ちる落とし穴。この中からレンガを掘ることもできる。横から入ることはできないが、作品によっては下から入ることができる。トラップ自体は掘れない。
隠しブロック
アイレム版シリーズなどに登場。アーケード版では掘れないブロックとなっており、上に乗ることで出現する。ディスクシステム版『スーパーロードランナー』では「見えないレンガ」と呼ばれ、掘ることが可能。一度掘ると姿を現す。どちらも見えないというだけで、足場としての判定は出現前から存在する。
動かせるブロック
アイレム版『帝国からの脱出』に登場。主人公が押すことで左右に動かせるブロックで、掘ることはできない。押している時は移動速度が低下する。空中に持っていっても落ちることなくそのまま浮く。ハシゴやバーを通過させることはできるが、金塊や掘ったレンガの場所を通過させることはできない。また、敵はこのブロック越しに押すことが可能。
タールの地面
パトラ/サクセス版『〜レジェンドリターンズ』『〜エクストラ』に登場。主人公・敵ともに撒かれたタールに足を取られ、移動速度が低下する。掘ることはできない。
ロードランナー ゲーム内容
主人公の邪魔をして来る唯一の敵。「衛兵」「番兵」もしくは単に「敵」とも呼ばれる。他のゲームの敵キャラクターのように、異なるスペックや能力などは持たず、すべて同じである。若干速度が遅く、レンガを掘れないほかは主人公とほぼ同じ能力を持ち、常に主人公を追いかけてくる。なおハドソン版でのキャラクターデザインは、後の『ボンバーマン』に登場する主人公・ボンバーマンと同じ。またハドソン版では敵が1体のみだと移動スピードが2体以上出現時と比べて若干速くなる。
出現数
出現数はステージによって決まっており、初期の作品では1ステージにつき最大3体（『チャンピオンシップロードランナー』では最大5体）という制限があったが、昨今の作品ではこれによらない場合も多い。1度でも触れてしまうとアウトだが、ロボットの上に乗った場合はミスにならず、足場代わりに使うことが可能。
倒し方
レンガに埋めて倒すことができるが、倒してもステージ上部から復活する。レーザーガンで直接撃って倒すようなことはできない。
その他
ステージ上の金塊を持ち去ることもあり（一度に1個だけ）、この場合はしばらく歩かせるか、掘った穴に落とせば金塊を放す。
主人公と違い、掘った穴に落ちても一定時間後に這い上がってくる他、掘った穴の直下が空間であってもそれより下に落ちることがない。また、二段以上に積み重なっているレンガの下の段で掘った穴に落とした場合は、這い上がることができず確実に倒せるほか、金塊を持っていた場合は回収（ただし得点は加算されない）扱いとなる。
ロードランナー 他機種版
PC-100版
PC-100付属のディスクに同梱されていた。
PC-8001mkII版
テープ版とFD版が発売された。Apple版同様の画面構成（横28×縦16サイズ）を再現している。
PC-6001、PC-6601版
テープ版とFD版が発売された。FD版は8001版同様、Apple版同様の画面構成（横28×縦16サイズ）を再現し、Apple版同様のカラー描画となっている。テープ版に関しては10ステージクリアする毎にテープをロードする必要があり、画面はモノクロ描画であった。
PC-9801版『ロードランナー』、『保存版ロードランナー』
いずれもPC-9801用ソフト。PC-8801版と同様、Apple版に比べて画面の横キャラクタ数が少なくなっている。（横26×縦16サイズ）
保存版は初代の150ステージ＋チャンピオンシップの50ステージに新規追加100ステージを加え、全300ステージが収録されている。また、FM音源によるBGMが追加され、画面もカラフルになったほか、メニューなども日本語にローカライズされている。
PC-8801版
Apple版より画面の横キャラクタ数が少なくなっている。（横26×縦16サイズ）
PC-8801mk2SR/TR/FR/MR版
専用ソフト。
X68000版
ロードランナー 他機種版
PC-9801版『ロードランナー』がベースになっている。
Apple版より画面の横キャラクタ数が少なくなっている。（横26×縦16サイズ）
初代の150ステージ＋新規追加の100ステージの全250ステージで構成されている。チャンピオンシップの50ステージは収録されていない。
PC-100版
同社製のPC-100に付属した国産機初の移植版。開発はシステムソフト。
FM-7版
テープ版およびFD版。Apple版より画面の縦横キャラクタ数が少なかった（横26×縦15サイズ）のに伴い、敵ロボットのアルゴリズムも若干変更されている。
ステージ数はApple版同様それぞれ150ステージと50ステージだが、一部がオリジナルステージに差し替えられている。
X1版
テープ版およびFD版。FM-7版同様、画面の縦横キャラクタ数が少なかった（横26×縦15サイズ）のに伴い、敵ロボットのアルゴリズムも若干変更されている。
キャラクターグラフィックにカラー3色が用いられており、他機種版より多少カラフルであった。
MZ-2500版
MB-S1版
FM16π用　マイクロカセット版
B16版
SMC-777版
FD版で発売された。Apple版同様の画面構成（横28×縦16サイズ）を再現している。
『ロードランナー』にはオリジナルステージが追加されており、全175ステージとなっている。
ロードランナー 他機種版
MSX版
MSX用ソフト。開発担当はコンパイル。Apple版同様の画面構成（横28×縦16サイズ）を再現している。
ROM版が全76ステージ（Apple版150ステージからの抜粋59ステージ＋オリジナルステージ17）、FD版が全181ステージ（Apple版150ステージから1削除した149ステージ＋オリジナルステージ32）だった。また、ROM版にはエディット機能がなかった。
ソニーのMSXパソコンHB-10にはROM版が同梱されていた。
外部ジョイパッドの規格が確定前だったので、無印,IIとも多くのジョイパッドで掘る側のボタンと掘れる方向が逆になってしまう。
MZ-1500版
QD（クイックディスク）で発売。Apple版同様の画面構成（横28×縦16サイズ）を再現している。
ファミリーコンピュータ版
ファミリーコンピュータ用ソフト詳細は#ハドソン版にて。
携帯アプリ版
全80面。エディット機能もある。
ゲームボーイアドバンス版『ロードランナーコレクション』
ハドソンベストコレクションのラインナップのひとつ。ファミコン版のロードランナーとチャンピオンシップロードランナー（以下チャンピオンと略する）を収録。
ニンテンドーDS版
ロードランナー 他機種版
DSの下画面に従来のスクロール画面、上画面にステージ全体を表示。グラフィックは3パターン（FCオリジナル版とDSアレンジ版2種）から選択可能。ロードランナー初心者のためのチュートリアルモードも実装。ファミコン版2作の全ステージ（「ロードランナー」と「チャンピオン」）とパズル要素に特化した「詰めロードランナー」を収録した、「50+50+30」の計130ステージ構成。エディット機能はタッチペン対応。またエディット機能はFC版オリジナルでは1画面分のみであったが本作では2画面分の作成が可能、また敵の配置数がFC版オリジナルでは3体までだったものが本作ではチャンピオンと同じ5体まで配置可能となっている。エディットセーブファイルは10個。ローカル通信機能により作成したステージは他のプレイヤーへの配信が可能。
FC版ロードランナーのステージ6の敵の配置数がDS版では4体に変更されており、これによりチャンピオンではない方で唯一4体以上の配置となっている。
FC版ではステージセレクトは1-50まで自由自在に選択できたが、DS版は未クリア状態だとそのステージまでしか選択できない（＝例として最初からいきなり最終ステージ50を選択するなど）。
ロードランナー 他機種版
FC版ではステージ50をクリアしてもエンディングやスタッフロールといった演出が一切無かった（FC版「チャンピオン」も同様）が、DS版ではステージ50をクリアするとスタッフロールが流れる演出が追加されている。
アーケード版
アーケードゲームであるため時間制限が存在し、タイマーが0になることでもミスになる。その代わりステージクリア時に残りタイムが得点に換算される、金塊を持ち去った敵が点滅して容易に判別できるといったフィーチャーもある。またタイムボーナス以外にも光る金塊（最初に取ると高得点）やハイドキャラ（特定のレンガを掘ると現れる敵。再び穴に落とすと高得点のアイテムを出す）、敵の頭上に乗る、敵を倒さないでステージクリアなど多彩なボーナス得点が用意されている。
3ステージクリアするごとに主人公がその境界を通るデモ画面が挿入され、敵の種類が変化する（本シリーズではこの1区切りを「ブロック」と呼ぶ）。敵キャラクターにはハシゴやバーの切れ目での挙動など、若干の性能差がある。
SC-3000/SG-1000版
1. PLAY LEVEL - ステージを変更できる。左のボタンを押すと次に進み、右のボタンを押すと前に戻る。
2. ADDITIONAL PLAYERS - プレイヤーの数を999人まで増やせる。左右どちらかのボタンを押すと、1人ずつ増える。
ロードランナー 他機種版
3. ESCAPE - 身動きが取れなくなったり、クリアできない時に自殺する。左右どちらかのボタンを押す。
4. RETURN - ゲームに戻る。左右どちらかのボタンを押す。
CTRLキーと6を同時に押す - 次のステージに進む。
CTRLキーと2を同時に押す - プレイヤーの数を999人まで増やせる。
CTRLキーとAを同時に押す - 自殺する。
CTRLキーとRを同時に押す - ゲームオーバーにして、プレイ前のデモ画面に戻す。
任意のステージを選びたい時は、
デモ画面の時 - CTRLキーとEを同時に押す
プレイ中の時 - CTRLキーとRを同時に押してゲームオーバーにして、デモ画面に戻り、CTRLキーとEを同時に押す
スタート・ボタンを押した後、プレイを始める前　　CTRLキーとＥを同時に押して、カーソル・キーかHOME CLRキーかINS DELキーを押すか、ジョイスティックのレバーを操作するか、左右どちらかのボタンを押す
次の表示が現れる。
LODE RUNNER BOARD EDITOR - Pを押す
次の表示が現れる。
PLAY LEVEL - 001から080のステージ番号を入力してCRキーを押す
SF-7000版
ロードランナー 他機種版
カートリッジ版と内容が異なるとされており、1984年春にセガに入社したばかりの中裕司がステージ作成とチェックに参加していた。SF-7000自体ほとんど市場に出回らなかったこともあり、中裕司本人も、単体発売されたのかSF-7000に同梱されたのか分からないと発言している。
PC-8801版『ロードランナー オリジナル追加面』
1985年｡オリジナル150面。
電子手帳版
シャープ社製の電子手帳用ソフト。4行機種（またはそれ以上）で動作する。
ゲームボーイアドバンス版
スマートフォン（iOS/Android）版『ロードランナー クラシック』
Apple II版のオリジナル150面を収録。プラットフォームに合わせ、画面のスライドや傾きによる操作を採用。
ステージ64はゲームスピードを2以上に設定していないとクリアが不可能。
Steam（Windows）/ Nintendo Switch版『ロードランナー・レガシー』
新たに作成されたアドベンチャーステージ50面、敵のいないパズルステージ50面、懐かしのクラシックモード150面を収録。
ユーザがエディットしたステージ、キャラクター、金塊をSteamワークショップにシェアし、遊ぶことができるエディットモードを収録。
ロードランナー ハドソン版
日本では、ハドソンがファミリーコンピュータ用に移植したものが特に知名度が高い。同社の『ナッツ&ミルク』とともに、ファミコン初のサードパーティー製ソフトとして知られている。
またファミコン初のスクロール画面（横）を備えたゲームでもある。オリジナルのApple版ではキャラクターが半角1カーソル分と非常に小さく、1画面にマップを全て表示できていたためスクロールの必要はなかったが、ファミコン版では低年齢層への配慮もありキャラクターサイズを大きくしたため1画面に表示し切れず、Apple版とは異なる画面構成（横28×縦13サイズ）になったうえ、左右スクロールが採用されることとなった。1画面に表示しきれないことでパズル性を損ねる懸念もあり、ブローダーバンド社からはNGが出たが、当時の工藤取締役と高橋名人（当時はまだ宣伝部に移って名人としての活動を始める前で、営業部員の頃である）が説得にあたり、発売にこぎつけたという。