好熱菌
よく研究されている好熱菌のストレス耐性には、高温に対するものと低温に対するものの二つがある。微生物にとって、温度ストレスの耐性機構にて求められることは高塩濃度、強酸性、強塩基性などのそれとは異なる。塩、あるいは酸、塩基の高濃度環境に対しては、細胞内濃度を生物にとって適切なものに維持することで適応できる。すなわち、細胞内に取り込まないようにする、かつ、細胞外に効率的に排出する機構を備えることが要求される。対して、恒温能力を備えない微生物にとって温度は細胞内外で変化させることができない。したがって、微生物の温度ストレスで求められることは、細胞内生理現象をその温度で適切に運営することである。
低温における微生物のストレス耐性として一般的なのは細胞膜組成を変化させることである。これは、低温による生物への害は第一に膜中の流動性の低下であるためである。超好熱性古細菌であるMethanocaldococcus jannaschiiの場合、生育至適温度(75度)では主な膜脂質はテトラエーテル型や大環状ジエーテル型の脂質であるが、低温(47度)ではジエーテル型脂質になる。温度依存的な膜脂質の組成の変化は超好熱性古細菌Termococcus kodakarensisでも確認されている。
低温による核酸分子やタンパク質の構造の異常変化(変性)への対処はシャペロンによって行われる。シャペロンは、変性した構造を元の状態に戻す働きを持つ。低温下での変性とは、核酸の場合、分子内に熱力学的に安定な二次構造が形成されて転写と翻訳の過程に問題が生じることである。タンパク質の場合、構造変化は機能を喪失させる。
低温に対応するRNA結合性シャペロンの一群を低温ショックタンパク質[ 英: cold-shock protein:Csp ](RNAシャペロン[ 英: RNA chaperone ])と呼ぶが、Csp遺伝子は好熱性細菌であるThermus thermophilusやThermotoga maritimaも持っている。Cspは、RNA上に生じた余分な二次構造を一本鎖状にほどき、遺伝子発現とタンパク質合成を可能にする。
好熱菌(こうねつきん)は、至適生育温度が45°C以上、あるいは生育限界温度が55°C以上の微生物のこと、またはその総称。古細菌の多く、細菌の一部、ある種の菌類や藻類が含まれる。特に至適生育温度が80°C以上のものを超好熱菌と呼ぶ。極限環境微生物の一つ。
生息域は温泉や熱水域、強く発酵した堆肥、熱水噴出孔など。ボイラーなどの人工的熱水からも分離される。この他、地下生物圏という形で地殻内に相当量の好熱菌が存在するという推計がある。
なお、2009年時点で最も好熱性が強い(高温環境を好む)生物は、ユーリ古細菌に含まれるMethanopyrus kandleri Strain 116である。この生物はオートクレーブ温度を上回る122°Cでも増殖することができる。
122°C(105°C) - Methanopyrus kandleri Strain 116(ユーリ古細菌)
121°C(106°C) - “Geogemma barossii” Strain 121(クレン古細菌)記録及び命名は暫定
113°C(106°C) - Pyrolobus fumarii(クレン古細菌)微好気性
112°C(105°C) - Pyrococcus kukulkanii(ユーリ古細菌)
110°C(105°C) - Pyrodictium occultum、P. abyssi、P. brockiiなど(クレン古細菌)
108°C(106°C) - Hyperthermus butylicus(クレン古細菌)
108°C(98°C) - Pyrococcus yayanosii(ユーリ古細菌)
105°C(103°C) - Pyrococcus woesei(ユーリ古細菌)
104°C(102°C) - Pyrobaculum organotrophum(クレン古細菌)
104°C(100°C) - Pyrobaculum aerophilum(クレン古細菌)通性好気性
103°C(100°C) - Pyrococcus furiosus(ユーリ古細菌)
102°C(100°C) - Pyrobaculum islandicum (クレン古細菌)
その他Thermococcus(全27種)など超好熱菌だけで約70種。偏性好気性生物ではAeropyrum pernix(最高100°C、至適95°C。クレン古細菌)が最高。