微生物
微生物は、より大きな他の生物と内部共生関係を形成することができる。たとえば、微生物との共生関係(英語版)は、免疫系において重要な役割を果たしている。ヒト消化管 (en:英語版) の腸内細菌叢を構成する微生物は、腸管免疫に寄与し、葉酸やビオチンなどのビタミンを合成したり、難消化性の複雑な炭水化物を発酵させることができる。健康に役立つと考えられている一部の微生物はプロバイオティクスと呼ばれ、栄養補助食品や食品添加物として販売されている。
これらの生物は土壌にもよく見られ、アンモニアの酸化に重要な役割を果たしている。
古細菌と細菌を合わせたドメインは、地球上で最も多様で豊富な生物群を構成し、温度が+140°C 未満のほぼすべての環境に生息している。それらは、水中、土壌、空気中、生体内のマイクロバイオーム、熱水泉、さらには地殻の奥深くの岩石にさえ存在している。原核生物の数は約500穣個、つまり 5×10 と推定され、地球上の生物数(英語版)の少なくとも半分を占めている。
原核生物の生物多様性は未知数だが、非常に大きい可能性がある。2016年5月に発表された推計によると、既知の生物種の数と生物の大きさを比較したスケーリング則に基づいて、地球上の生物種はおそらく1兆種で、そのほとんどは微生物であろうと推定されている。現在、その1%のさらに1/1000が報告されているにすぎない。ある種の古細菌細胞は集合し、特にDNA損傷を引き起こすようなストレス性環境条件下では、直接接触することで細胞から細胞へとDNAを転移させる。
真菌(fungi)には、パン酵母(Saccharomyces cerevisiae)や分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)など、いくつかの単細胞種がある。病原性酵母であるカンジダ・アルビカンス(Candida albicans)のような真菌類では、ある環境では単細胞で、別の環境では糸状菌糸で増殖するという表現型転換(英語版)を起こすことがある。
ルイ・パスツール(1822-1895)は、粒子が増殖培地まで通過するのを防ぐフィルター付きの容器と、フィルターがない代わりに塵粒子が沈降して細菌と接触しないように湾曲した管を通して空気を入れた容器で、煮沸した煮汁を空気にさらす実験を行った。パスツールは、事前に煮汁を煮沸することで、実験開始時に煮汁内に微生物が生存していないようにした。パスツールの実験では、煮汁の中では何も増殖しなかった。すなわち、このような煮汁の中で増殖する生物は、煮汁の中で自然発生したものではなく、塵粒子に付着した胞子として外部から来たことを意味する。こうして、パスツールは自然発生説に反論し、病気の病原体説を支持した。
1876年、ロベルト・コッホ(1843-1910)は、微生物が病気を引き起こす可能性があることを立証した。彼は、炭疽症に感染した牛の血液には常に大量の炭疽菌(Bacillus anthracis)が存在することを発見した。コッホは、感染した動物から少量の血液を採取し、それを健康な動物に注射することで、ある動物から別の動物に炭疽菌を感染させ、その結果、健康な動物が発病することを発見した。彼はまた、栄養煮汁の中で細菌を増殖させ、それを健康な動物に注射して発病させることも発見した。これらの実験に基づき、彼は微生物と病気の因果関係を立証するための指針を作り上げた。現在これは、コッホの原則として知られている。この原則はすべての場合に適用できるわけではないが、科学的思想の発展において歴史的に重要であり、今日でも使用されている。
微生物の生息環境は実に多様で、南北極から赤道、砂漠、間欠泉、岩石、深海まで、あらゆる場所に生息している。非常な暑さや寒さに適応するものもあれば、高圧(英語版)に適応するもの、そしてディノコッカス・ラディオデュランスのように放射線環境に適応(英語版)する少数もある。微生物はまた、すべての多細胞生物の内部および表面に見られる微生物叢(そう)を構成している。34億5,000万年前のオーストラリアの岩石に、かつて微生物が存在していた証拠があり、これは地球上に生命が存在したことを示す最古の直接的証拠である。
微生物は、食品を発酵させたり、汚水を処理したり、燃料や酵素やその他の生理活性物質を生産したりと、さまざまな形で人間の文化(英語版)や健康に重要な役割を果たしている。微生物はモデル生物として生物学に不可欠な道具であり、生物戦争やバイオテロリズム(英語版)にも使われてきた。微生物は肥沃な土壌に不可欠な構成要素でもある。人体では不可欠な腸内細菌叢を含め、微生物がヒト微生物叢(英語版)を構成している。多くの感染症の原因となる病原体は微生物であり、衛生手段の対象でもある。
微生物(びせいぶつ、英: microorganism, or microbe)は、単細胞または細胞集団として存在する、または比較的複雑な多細胞からなる、微視的な生物である。
微生物には、生命の3つのドメイン(領域)すべてに属するほとんどの単細胞生物が含まれるため、極めて多種多様である。3つのドメインのうち2つ、古細菌と細菌には微生物しか含まれていない。第3のドメインである真核生物には、すべての多細胞生物と、微生物である多くの単細胞原生生物や原生動物が含まれている。原生生物には、動物に関係するものや、緑色植物に関係するものもある。また、微小な多細胞生物、すなわち微小動物相(英語版)、一部の真菌類、一部の藻類も存在する。
微生物という言葉の意味は、その多様性に対する理解が深まるにつれ変化を重ねている。米国微生物学会は、「微生物は、人間の目に見えないほど小さい、顕微鏡サイズの生物または感染性粒子」とし、生物としての真核生物(植物や動物、一部の菌類)や原核生物(細菌や古細菌)だけでなく、非細胞生物(英語版)であるウイルスも含めている。英国微生物学会(英語版)は、さらに遺伝物質を持たないタンパク質であるプリオンを微生物に加えている。