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微生物、特に真正細菌は他の生物と[[共生]]し、その関係が[[生態系]]に影響を与えている。生物史学上で最も重要と考えられている共生の例は、[[共生#リン・マーギュリスの細胞内共生説|細胞内共生説]]にみられる真核生物への共生微生物が[[葉緑体]]・[[ミトコンドリア]]となったという学説である。葉緑体の起源は[[藍藻|シアノバクテリア]]の共生体だと考えられている。一説によれば、葉緑体を持つ真核生物の発生は大気中酸素が急激に増加した時期([[古原生代]])と一致し、その増加に貢献した。急激な大気中酸素の増加が「[[スノーボールアース]]」と呼ばれる地球全土を覆った氷河期を引き起こしたという説がある。
微生物、特に真正細菌は他の生物と[[共生]]し、その関係が[[生態系]]に影響を与えている。生物史学上で最も重要と考えられている共生の例は、[[共生#リン・マーギュリスの細胞内共生説|細胞内共生説]]にみられる真核生物への共生微生物が[[葉緑体]]・[[ミトコンドリア]]となったという学説である。葉緑体の起源は[[藍藻|シアノバクテリア]]の共生体だと考えられている。一説によれば、葉緑体を持つ真核生物の発生は大気中酸素が急激に増加した時期([[古原生代]])と一致し、その増加に貢献した。急激な大気中酸素の増加が「[[スノーボールアース]]」と呼ばれる地球全土を覆った氷河期を引き起こしたという説がある。


微生物は生態系において[[生産者#生物学における生産者|生産者]]・[[分解者]]として観察されるが、太陽光が届かない環境の生産者として特に重用である。そのような環境下では、[[化学合成]][[独立栄養生物|独立栄養性]]の微生物（[[栄養的分類]]を参照）が[[食物連鎖]]の開始の生産者として寄与している。分解者に分類される微生物は、他の生物に由来する生物遺体や排泄物を[[栄養塩]]などの物質に変換し循環させる事が出来る。特に動植物には不可能な窒素循環や硫黄循環の一環を担っている（詳しい説明は[[真正細菌#物質循環と代謝の多様性|物質循環と代謝の多様性]]を参照）。
微生物はすべての[[生態系]]の基礎であるが、特に光が届かず光合成が行われない環境においては重要である。このような環境では、[[化学合成]][[独立栄養生物|独立栄養性]]の微生物（[[栄養的分類]]を参照）が[[食物連鎖]]の開始の[[生産者#生物学における生産者|生産者]]として寄与し、他の生物にエネルギーと[[炭素]]を供給する。これらの化学栄養生物は、呼吸のために酸素以外の物質を[[電子受容体]]として利用することで、酸素がない環境でも生息することができる。


他の微生物は[[分解者]]であり、他の生物に由来する廃棄物(生物遺体や排泄物)を[[栄養塩]]などの物質に変換し循環させる事が出来る。これらの微生物は生物地球化学的サイクルにおいて重要な役割を果たし<ref>{{Cite book|edition=3rd ed|title=Bacterial biogeochemistry : the ecophysiology of mineral cycling|url=https://www.worldcat.org/oclc/801812199|publisher=Academic Press/Elsevier|date=2012|location=Boston, Mass.|isbn=978-0-12-415974-7|oclc=801812199|others=Fenchel, Tom., Blackburn, T. Henry (Thomas Henry), 1933-, King, Gary (Gary M.)|last=Fenchel, Tom.}}</ref>、特に動植物には不可能な窒素循環や硫黄循環の一環を担っている（詳しい説明は[[真正細菌#物質循環と代謝の多様性|物質循環と代謝の多様性]]を参照）。[[窒素循環]]、[[リン循環]]、[[硫黄循環]]、[[炭素循環]]はすべて、微生物に何らかの形で依存している。たとえば、地球の大気の78％を構成する[[窒素|窒素ガス]]は、微生物による[[窒素固定]]プロセスによって生物学的に利用可能な形態に変換されるまで、ほとんどの生物が利用することができない。
微生物[[群集]]間における[[遺伝子の水平伝播]]率の高さから、[[進化学]]の分野でも微生物生態学を考慮にいれた研究がなされている。

微生物群集間では遺伝子の[[遺伝子の水平伝播|水平遺伝子]]が起きる頻度が高いため<ref>{{Cite journal|last=McDaniel|first=L. D.|last2=Young|first2=E.|last3=Delaney|first3=J.|last4=Ruhnau|first4=F.|last5=Ritchie|first5=K. B.|last6=Paul|first6=J. H.|date=2010-10-01|title=High Frequency of Horizontal Gene Transfer in the Oceans|url=https://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.1192243|journal=Science|volume=330|issue=6000|pages=50–50|language=en|doi=10.1126/science.1192243|issn=0036-8075}}</ref>、[[進化|進化学]]の観点からも、微生物生態学は重要である<ref>{{Cite journal|last=Smets|first=Barth F.|last2=Barkay|first2=Tamar|date=2005-09|title=Horizontal gene transfer: perspectives at a crossroads of scientific disciplines|url=http://www.nature.com/articles/nrmicro1253|journal=Nature Reviews Microbiology|volume=3|issue=9|pages=675–678|language=en|doi=10.1038/nrmicro1253|issn=1740-1526}}</ref>。  

== 歴史 ==
微生物は17世紀から研究されてきたが、この研究は生態学的な視点というよりは、主に生理学的な視点から行われていた<ref name=":0">{{Cite book|title=Encyclopedia of Microbiology|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/B978012373944500002X|publisher=Elsevier|date=2009|isbn=978-0-12-373944-5|pages=91–106|doi=10.1016/b978-012373944-5.00002-x|language=en|first=A.|last=Konopka}}</ref>。たとえば、[[ルイ・パスツール]]とその弟子たちは、陸と海の微生物分布に興味を持っていた<ref>{{Cite journal|last=Adler|first=Antony|last2=Dücker|first2=Erik|date=2017-04-05|title=When Pasteurian Science Went to Sea: The Birth of Marine Microbiology|journal=Journal of the History of Biology|volume=51|issue=1|pages=107–133|language=en|DOI=10.1007/s10739-017-9477-8|ISSN=0022-5010|PMID=28382585}}</ref>。[[マルティヌス・ベイエリンク]](Martinus Beijerinck)は、環境から[[微生物]]を研究する基本的な方法である[[集積培養]]法を発明した。彼はしばしば、「すべてが至る所にあるが、環境がこれを選択する('everything is everywhere, but, the environment selects')」という微生物の生物地理学的考えを表す文句で誤って引用されることがあるが、本来これは[[ローレンス・バース＝ベッキング|ローレンス・バース＝ベッキング(Lourens Baas Becking)]]によって述べられた言葉である<ref>{{Cite journal|last=de Wit|first=Rutger|last2=Bouvier|first2=Thierry|date=2006-04|title='Everything is everywhere, but, the environment selects'; what did Baas Becking and Beijerinck really say?|url=http://doi.wiley.com/10.1111/j.1462-2920.2006.01017.x|journal=Environmental Microbiology|volume=8|issue=4|pages=755–758|language=en|doi=10.1111/j.1462-2920.2006.01017.x|issn=1462-2912}}</ref>。[[セルゲイ・ヴィノグラドスキー|セルゲイウィノグラツキー]](Sergei Winogradsky)は、医学的文脈の外で[[微生物]]を理解しようと試みた最初の研究者の1人であり、微生物生態学に取り組んだ最初の1人である。彼は[[化学合成 (生命科学)|化学合成]]を発見し、その過程で[[ウィノグラツキーカラム]]を開発した<ref>{{Cite book|edition=13th ed|title=Brock biology of microorganisms|url=https://www.worldcat.org/oclc/671491817|location=San Francisco|isbn=978-0-321-64963-8|oclc=671491817|others=Madigan, Michael T., 1949-}}</ref>。

一方でバイジェリンク(Beijerinck)とウィンドグラツキー(Windogradsky)は、微生物の[[生息地]]やその生態学的相互作用ではなく、微生物の生理学に焦点を当てた<ref name=":0" />。現代の微生物生態学は、 ウシ[[ミノ|第一胃]]の生態系を調査したロバート・ハンガテ(Robert Hungate)と同僚たちによって開始された。第一胃の研究でHungateは嫌気性微生物を培養する技術を開発し、また環境中に生息するそれぞれの微生物種や[[異化 (生物学)|異化経路]]がどの程度相対的に寄与しているのかを調べる定量的アプローチを開発した<ref name=":0" />。

== 共生 ==
微生物、特に細菌は、他の微生物またはより大きな生物との[[共生]]関係([[相利共生|肯定的]]または[[寄生|否定的]]）にしばしば関与する。物理的には小さいが、微生物間の共生関係は[[真核生物|真核生物の]]プロセスとその進化において重要である<ref name=":13">{{Cite book|title=Processes in microbial ecology|last=L.|first=Kirchman, David|date=2012|publisher=Oxford University Press|isbn=9780199586936|location=Oxford|oclc=777261246}}</ref><ref name=":23">{{Cite journal|last=López-García|first=Purificación|last2=Eme|first2=Laura|last3=Moreira|first3=David|date=2017-12-07|title=Symbiosis in eukaryotic evolution|journal=Journal of Theoretical Biology|volume=434|issue=Supplement C|pages=20–33|DOI=10.1016/j.jtbi.2017.02.031|PMID=28254477|PMC=5638015}}</ref>。微生物が参加する共生関係の種類には、[[相利共生]]([[:en:Mutualism|Mutualism]])、[[片利共生]]([[:en:Commensalism|commensalism]])、[[寄生]]([[:en:Parasitism|parasitism]])、[[片害共生]]([[:en:Amensalism|amensalism]])があり、これらの関係は多くの点で生態系に影響を与える<ref name=":33">{{Cite book|title=The microbial challenge : science, disease, and public health|last=I.|first=Krasner, Robert|date=2010|publisher=Jones and Bartlett Publishers|isbn=978-0763756895|edition=2nd|location=Sudbury, Mass.|oclc=317664342}}</ref><ref name="Microbial interactions2">{{Cite journal|last=Faust|first=Karoline|last2=Raes|first2=Jeroen|date=16 July 2012|title=Microbial interactions: from networks to models|journal=Nature Reviews. Microbiology|volume=10|issue=8|pages=538–550|DOI=10.1038/nrmicro2832|PMID=22796884}}</ref>。

=== 相利共生 ===
微生物生態学における[[相利共生]]は、微生物種間や微生物種とヒトとの関係であり、双方に利益を与える形での共生形態を指す<ref name=":42">{{Cite book|title=Understanding bacteria|last=Sheela.|first=Srivastava|date=2003|publisher=Kluwer Academic Publishers|others=Srivastava, P. S. (Prem S.)|isbn=978-1402016332|location=Dordrecht|oclc=53231924}}</ref>。 例えば、化学相利共生([[ Syntrophy|syntrophy]])(相互給餌(cross-feeding)としても知られる)が挙げられる<ref name="Microbial interactions22">{{Cite journal|last=Faust|first=Karoline|last2=Raes|first2=Jeroen|date=16 July 2012|title=Microbial interactions: from networks to models|journal=Nature Reviews. Microbiology|volume=10|issue=8|pages=538–550|DOI=10.1038/nrmicro2832|PMID=22796884}}</ref>。古典的な例としては、''Methanobacterium omelianskiiがある''<ref>{{Cite journal|last=Bryant|first=M. P.|last2=Wolin|first2=E. A.|last3=Wolin|first3=M. J.|last4=Wolfe|first4=R. S.|date=1967|title=Methanobacillus omelianskii, a symbiotic association of two species of bacteria|journal=Archiv für Mikrobiologie|volume=59|issue=1–3|pages=20–31|DOI=10.1007/bf00406313|ISSN=0302-8933|PMID=5602458}}</ref><ref name=":2">{{Cite journal|last=López-García|first=Purificación|last2=Eme|first2=Laura|last3=Moreira|first3=David|date=December 2017|title=Symbiosis in eukaryotic evolution|journal=Journal of Theoretical Biology|volume=434|issue=Supplement C|pages=20–33|DOI=10.1016/j.jtbi.2017.02.031|PMID=28254477|PMC=5638015}}</ref>。このコンソーシアムは、エタノール発酵微生物と[[メタン菌|メタン生成]]菌によって形成される。エタノール発酵微生物は、古細菌のパートナーにH<sub>2</sub>を提供する。H<sub>2</sub>は、このメタン生成菌が成長してメタンを生成するために必要である。<ref name=":132">{{Cite book|title=Processes in microbial ecology|last=L.|first=Kirchman, David|date=2012|publisher=Oxford University Press|isbn=9780199586936|location=Oxford|oclc=777261246}}</ref><ref name=":2" />。化学相利共生は、さまざまな機能的特性を持つ微生物群集が生き残り、成長し、最大量のエネルギーを生産するのを助けることができると考えられており、深い地下などのエネルギー源や栄養素が制限された環境で特に重要になると考えられている<ref>{{Cite journal|last=Lau|first=Maggie C. Y.|last2=Kieft|first2=Thomas L.|last3=Kuloyo|first3=Olukayode|last4=Linage-Alvarez|first4=Borja|last5=van Heerden|first5=Esta|last6=Lindsay|first6=Melody R.|last7=Magnabosco|first7=Cara|last8=Wang|first8=Wei|last9=Wiggins|first9=Jessica B.|date=2016-12-06|title=An oligotrophic deep-subsurface community dependent on syntrophy is dominated by sulfur-driven autotrophic denitrifiers|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=113|issue=49|pages=E7927–E7936|language=en|DOI=10.1073/pnas.1612244113|ISSN=0027-8424|PMID=27872277|PMC=5150411}}</ref><ref>{{Citation|last=Schink|first1=Bernhard|title=Syntrophism Among Prokaryotes|date=2013|journal=The Prokaryotes|pages=471–493|publisher=Springer Berlin Heidelberg|isbn=9783642301223|last2=Stams|first2=Alfons J. M.|doi=10.1007/978-3-642-30123-0_59|url=http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:352-276499}}</ref>。[[メタンの嫌気性酸化]]（AOM）は、 [[硫酸塩還元細菌|硫酸還元菌]]と嫌気性[[ ANME|メタン酸化古細菌]]の共生によって行われる<ref>{{Cite journal|last=Boetius|first=Antje|last2=Ravenschlag|first2=Katrin|last3=Schubert|first3=Carsten J.|last4=Rickert|first4=Dirk|last5=Widdel|first5=Friedrich|last6=Gieseke|first6=Armin|last7=Amann|first7=Rudolf|last8=Jørgensen|first8=Bo Barker|last9=Witte|first9=Ursula|date=October 2000|title=A marine microbial consortium apparently mediating anaerobic oxidation of methane|journal=Nature|volume=407|issue=6804|pages=623–626|bibcode=2000Natur.407..623B|DOI=10.1038/35036572|ISSN=0028-0836|PMID=11034209}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Raghoebarsing|first=Ashna A.|last2=Pol|first2=Arjan|last3=van de Pas-Schoonen|first3=Katinka T.|last4=Smolders|first4=Alfons J. P.|last5=Ettwig|first5=Katharina F.|last6=Rijpstra|first6=W. Irene C.|last7=Schouten|first7=Stefan|last8=Damsté|first8=Jaap S. Sinninghe|last9=Op den Camp|first9=Huub J. M.|date=April 2006|title=A microbial consortium couples anaerobic methane oxidation to denitrification|journal=Nature|volume=440|issue=7086|pages=918–921|bibcode=2006Natur.440..918R|DOI=10.1038/nature04617|ISSN=0028-0836|PMID=16612380}}</ref>。細菌パートナーがH<sub>2</sub>の生成に使用する反応は[[吸エルゴン反応]] であり、熱力学的には不利である。ただし、古細菌のパートナーが持つ反応系と組み合わせることで、全体的な反応は[[発エルゴン過程]]性になる<ref name=":132" />。したがって、2つの生物は相利共生的な関係にあり、どちらの種だけではこの極限的な環境で成長し繁栄することができない。他には、[[地衣類|苔癬]]は共生生物の一例である<ref name=":2" />。

=== 片利共生 ===
片利共生は微生物の世界では非常に一般的であり、語源的には「同じテーブルから食べる」ことを意味する<ref>{{Citation|last=Bogitsh|first1=Burton J.|title=Symbiosis and Parasitism|date=2013|journal=Human Parasitology|pages=1–13|publisher=Elsevier|isbn=9780124159150|last2=Carter|first2=Clint E.|last3=Oeltmann|first3=Thomas N.|doi=10.1016/b978-0-12-415915-0.00001-7}}</ref>。ある微生物集団の代謝産物は、その集団には利益や害を与えることなく、他の微生物集団によって利用される、という場合がこれに該当する。この共生関係においては、同じ化学経路を酸化方向または還元方向に反応を進めるような微生物種の「ペア」が見られることが多い。たとえば、メタン生成菌はCO<sub>2</sub>をCH<sub>4に</sub>還元してメタンを生成し、メタノトロフはメタンを酸化してCO<sub>2</sub>に戻す<ref>{{Citation|last=Canfield|first1=Donald E.|title=Structure and Growth of Microbial Populations|date=2005|journal=Advances in Marine Biology|pages=23–64|publisher=Elsevier|isbn=9780120261475|last2=Erik Kristensen|last3=Bo Thamdrup|doi=10.1016/s0065-2881(05)48002-5}}</ref>。

=== 片害共生 ===
片害共生（'antagonism'とも呼ばれる）は、1つの種/生物が害を受け、他の種/生物は影響を受けないタイプの共生関係である<ref name=":422">{{Cite book|title=Understanding bacteria|last=Sheela.|first=Srivastava|date=2003|publisher=Kluwer Academic Publishers|others=Srivastava, P. S. (Prem S.)|isbn=978-1402016332|location=Dordrecht|oclc=53231924}}</ref>。微生物生態学における一例として、''[[乳酸菌カゼイ|Lactobacillus casei]]''と''[[ Pseudomonas taetrolens|Pseudomonas taetrolens]]の関係が挙げられる''<ref>{{Cite journal|last=García|first=Cristina|last2=Rendueles|first2=Manuel|last3=Díaz|first3=Mario|date=September 2017|title=Synbiotic Fermentation for the Co-Production of Lactic and Lactobionic Acids from Residual Dairy Whey|journal=Biotechnology Progress|volume=33|issue=5|pages=1250–1256|DOI=10.1002/btpr.2507|PMID=28556559}}</ref>。''Pseudomonas taetrolens''は、環境内で共存している''Lactobacillus caseiが''生成する乳酸の副産物が原因で、成長を阻害され、またラクトビオン酸の生産も減少する<ref name=":3">{{Cite book|title=The microbial challenge : science, disease, and public health|last=I.|first=Krasner, Robert|date=2010|publisher=Jones and Bartlett Publishers|isbn=9780763756895|edition=2nd|location=Sudbury, Mass.|oclc=317664342}}</ref>。一方で''Lactobacillus casei''はその副産物による影響が受けない。このような関係は片害共生とみなすことができる。


==微生物の[[天然資源管理]]（微生物を天然[[資源]]とした[[生産管理]]）==
==微生物の[[天然資源管理]]（微生物を天然[[資源]]とした[[生産管理]]）==

2020年4月12日 (日) 06:04時点における版

大皿数異常。 培養により得られた細胞数は、顕微鏡下で直接観察されたものよりも桁違いに少ないです。 これは、環境に応じて、微生物学者が現在の実験室の技術を使用して自然に発生する微生物の少数のみを培養することができるためです。

微生物生態学（びせいぶつせいたいがく)とは、微生物を中心とした生態学を扱う学問分野であり、微生物間の相互作用や、微生物と環境との相互作用を扱う学問分野である[1]。環境微生物学とも言われる。英語では'Microbial Ecology'と表記させることが多い。真核生物、古細菌、細菌という分類学上の3つの主要ドメインのほか、ウイルスについても扱われる[2]。

微生物はあらゆる環境に遍在しており、生物圏全体に影響を与えている。微生物は地球上のほぼあらゆる環境において、生物地球化学的に主要な役割を果たしており、これには例えば南極の氷床や酸性湖、熱水噴出孔、水深11,000m以上の海底といった極限環境から、人間の小腸に至るまで含まれる[3][4]。微生物の細胞数は莫大であり(地球上の微生物の総量を5.0×1030細胞として計算すると、これは観測可能な宇宙の星の数より8桁も大きい数字になる[5]）、そのバイオマスのために微生物は地球上において主要な炭素吸収源の一つとみなすことができる[6]。微生物は炭素固定の他にも様々な集合的代謝プロセス(窒素固定、メタン代謝、硫黄代謝など)を担っており、地球規模の生物地球化学的循環を駆動している[7]。このような様々な微生物の代謝の様相は、仮に真核生物が全く存在しなくなったとしてもおそらく変化しないような、普遍的で永続的な現象であるとみなせる[8]。

概要

微生物、特に真正細菌は他の生物と共生し、その関係が生態系に影響を与えている。生物史学上で最も重要と考えられている共生の例は、細胞内共生説にみられる真核生物への共生微生物が葉緑体・ミトコンドリアとなったという学説である。葉緑体の起源はシアノバクテリアの共生体だと考えられている。一説によれば、葉緑体を持つ真核生物の発生は大気中酸素が急激に増加した時期(古原生代)と一致し、その増加に貢献した。急激な大気中酸素の増加が「スノーボールアース」と呼ばれる地球全土を覆った氷河期を引き起こしたという説がある。

微生物はすべての生態系の基礎であるが、特に光が届かず光合成が行われない環境においては重要である。このような環境では、化学合成独立栄養性の微生物（栄養的分類を参照）が食物連鎖の開始の生産者として寄与し、他の生物にエネルギーと炭素を供給する。これらの化学栄養生物は、呼吸のために酸素以外の物質を電子受容体として利用することで、酸素がない環境でも生息することができる。

他の微生物は分解者であり、他の生物に由来する廃棄物(生物遺体や排泄物)を栄養塩などの物質に変換し循環させる事が出来る。これらの微生物は生物地球化学的サイクルにおいて重要な役割を果たし[9]、特に動植物には不可能な窒素循環や硫黄循環の一環を担っている（詳しい説明は物質循環と代謝の多様性を参照）。窒素循環、リン循環、硫黄循環、炭素循環はすべて、微生物に何らかの形で依存している。たとえば、地球の大気の78％を構成する窒素ガスは、微生物による窒素固定プロセスによって生物学的に利用可能な形態に変換されるまで、ほとんどの生物が利用することができない。

微生物群集間では遺伝子の水平遺伝子が起きる頻度が高いため[10]、進化学の観点からも、微生物生態学は重要である[11]。  

歴史

微生物は17世紀から研究されてきたが、この研究は生態学的な視点というよりは、主に生理学的な視点から行われていた[12]。たとえば、ルイ・パスツールとその弟子たちは、陸と海の微生物分布に興味を持っていた[13]。マルティヌス・ベイエリンク(Martinus Beijerinck)は、環境から微生物を研究する基本的な方法である集積培養法を発明した。彼はしばしば、「すべてが至る所にあるが、環境がこれを選択する('everything is everywhere, but, the environment selects')」という微生物の生物地理学的考えを表す文句で誤って引用されることがあるが、本来これはローレンス・バース＝ベッキング(Lourens Baas Becking)によって述べられた言葉である[14]。セルゲイウィノグラツキー(Sergei Winogradsky)は、医学的文脈の外で微生物を理解しようと試みた最初の研究者の1人であり、微生物生態学に取り組んだ最初の1人である。彼は化学合成を発見し、その過程でウィノグラツキーカラムを開発した[15]。

一方でバイジェリンク(Beijerinck)とウィンドグラツキー(Windogradsky)は、微生物の生息地やその生態学的相互作用ではなく、微生物の生理学に焦点を当てた[12]。現代の微生物生態学は、 ウシ第一胃の生態系を調査したロバート・ハンガテ(Robert Hungate)と同僚たちによって開始された。第一胃の研究でHungateは嫌気性微生物を培養する技術を開発し、また環境中に生息するそれぞれの微生物種や異化経路がどの程度相対的に寄与しているのかを調べる定量的アプローチを開発した[12]。

共生

微生物、特に細菌は、他の微生物またはより大きな生物との共生関係(肯定的または否定的）にしばしば関与する。物理的には小さいが、微生物間の共生関係は真核生物のプロセスとその進化において重要である[16][17]。微生物が参加する共生関係の種類には、相利共生(Mutualism)、片利共生(commensalism)、寄生(parasitism)、片害共生(amensalism)があり、これらの関係は多くの点で生態系に影響を与える[18][19]。

相利共生

微生物生態学における相利共生は、微生物種間や微生物種とヒトとの関係であり、双方に利益を与える形での共生形態を指す[20]。 例えば、化学相利共生(syntrophy)(相互給餌(cross-feeding)としても知られる)が挙げられる[21]。古典的な例としては、Methanobacterium omelianskiiがある[22][23]。このコンソーシアムは、エタノール発酵微生物とメタン生成菌によって形成される。エタノール発酵微生物は、古細菌のパートナーにH2を提供する。H2は、このメタン生成菌が成長してメタンを生成するために必要である。[24][23]。化学相利共生は、さまざまな機能的特性を持つ微生物群集が生き残り、成長し、最大量のエネルギーを生産するのを助けることができると考えられており、深い地下などのエネルギー源や栄養素が制限された環境で特に重要になると考えられている[25][26]。メタンの嫌気性酸化（AOM）は、 硫酸還元菌と嫌気性メタン酸化古細菌の共生によって行われる[27][28]。細菌パートナーがH2の生成に使用する反応は吸エルゴン反応 であり、熱力学的には不利である。ただし、古細菌のパートナーが持つ反応系と組み合わせることで、全体的な反応は発エルゴン過程性になる[24]。したがって、2つの生物は相利共生的な関係にあり、どちらの種だけではこの極限的な環境で成長し繁栄することができない。他には、苔癬は共生生物の一例である[23]。

片利共生

片利共生は微生物の世界では非常に一般的であり、語源的には「同じテーブルから食べる」ことを意味する[29]。ある微生物集団の代謝産物は、その集団には利益や害を与えることなく、他の微生物集団によって利用される、という場合がこれに該当する。この共生関係においては、同じ化学経路を酸化方向または還元方向に反応を進めるような微生物種の「ペア」が見られることが多い。たとえば、メタン生成菌はCO2をCH4に還元してメタンを生成し、メタノトロフはメタンを酸化してCO2に戻す[30]。

片害共生

片害共生（'antagonism'とも呼ばれる）は、1つの種/生物が害を受け、他の種/生物は影響を受けないタイプの共生関係である[31]。微生物生態学における一例として、Lactobacillus caseiとPseudomonas taetrolensの関係が挙げられる[32]。Pseudomonas taetrolensは、環境内で共存しているLactobacillus caseiが生成する乳酸の副産物が原因で、成長を阻害され、またラクトビオン酸の生産も減少する[33]。一方でLactobacillus caseiはその副産物による影響が受けない。このような関係は片害共生とみなすことができる。

微生物の天然資源管理（微生物を天然資源とした生産管理）

生物工学的手法と微生物生態学の知見を統合することによって、様々な環境問題・経済問題への取り組みがなされている。

例：[34]
  • 重金属処理
  • 農薬処理
  • 有機系廃棄物処理
  • 排水に含まれる油脂分解

この分野の発展には微生物群集の推移を理解することが必要である[35]

参考文献

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関連項目

外部リンク

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