環境微生物学の研究対象および応用



の 環境微生物学 自然環境における微生物の多様性と機能、および汚染された土壌と水のバイオレメディエーションプロセスにおけるそれらの代謝能力の応用を研究する科学です。それは通常、微生物生態学、地球微生物学およびバイオレメディエーションの分野に分けられます。.

微生物学（ミクロス：小さい, 伝記：人生, ロゴ： 光学顕微鏡を通してのみ見ることができる（人間の目には見えない）単細胞の顕微鏡生物（1から30μmまで）の学際的な方法による研究.

微生物学の分野に分類される生物は、多くの重要な側面において異なり、そして非常に異なる分類学的カテゴリーに属する。それらは孤立した細胞または関連する細胞として存在し、以下のようになります。

  • 真正細菌および古細菌などの主な原核生物（定義された核を持たない単細胞生物）.
  • 酵母、糸状菌、微細藻類、原生動物などの単純な真核生物（定義された核を持つ単細胞生物）.
  • ウイルス（細胞性ではないが顕微鏡的）.

微生物は、同じクラスまたは異なるクラスの他の細胞とは無関係に、それらのすべての重要なプロセス（成長、代謝、エネルギーの生成および再生）を実行することができる。.

索引

  • 1関連微生物特性
    • 1.1外部環境との相互作用
    • 1.2代謝
    • 1.3非常に多様な環境への適応
    • 1.4極端な環境
    • 1.5極限性微生物
  • 2環境微生物学への分子生物学の応用
    • 2.1分離と微生物培養
    • 2.2分子生物学ツール
  • 3環境微生物学の研究分野
    • 3.1 - 微生物生態学
    • 3.2 - 地球微生物学
    • 3.3 - バイオレメディエーション
  • 4環境微生物学の応用
  • 5参考文献

関連微生物の特性

外部環境との相互作用

自由生活の単細胞生物は、特に外部環境にさらされています。さらに、それらは非常に小さい細胞サイズ（それらの形態および代謝の柔軟性に影響する）およびそれらの環境との広範な相互作用を生じる高い表面／体積比の両方を有する。.

このため、生存率と微生物の生態学的分布はどちらも、頻繁な環境変動に生理学的に適応する能力に依存します。.

代謝

高い表面／体積比は、高い微生物代謝率を生み出す。これは、急速な成長と細胞分裂に関係しています。さらに、自然界には幅広い微生物代謝多様性があります.

微生物は化学機械と考えることができ、化学機械はさまざまな物質を内側と外側の両方に変換します。これは特定の化学反応の速度を加速させる酵素活性によるものです.

非常に多様な環境への適応

一般に、微生物の微生物生息地は、存在する栄養素の種類と量、およびその物理化学的条件に関して動的かつ不均一です。.

微生物生態系があります：

  • 陸生（岩石および土壌中）.
  • 水生生物（海、池、湖、川、温泉、帯水層）.
  • 高等生物（植物や動物）に関連する.

極端な環境

微生物は、地球上の事実上すべての環境で見られ、高等生物にはよく知られているかどうかに関わらず.

温度、塩分、pHおよび水の利用可能性（他の資源の中でも）に関して極端な条件がある環境では、「極限環境性」の微生物が存在します。これらは主に古細菌（または古細菌）で、古細菌と呼ばれるバクテリアや真核生物とは区別される主要な生物学的ドメインを形成しています。.

好極限性微生物

多種多様な好極限性微生物には、次のものがあります。

  • 好熱菌：40℃を超える温度で最適な成長を示す（温泉の住人）.
  • 向精神性：20℃以下の温度で最適な成長（氷がある場所の住民）.
  • Acidófilos：2（酸）に近い、低pHの条件下で最適な成長を示します。酸性の温泉水と水中の火山亀裂に存在する.
  • 好塩球：成長するのに高濃度の塩（NaCl）を必要とする（塩水のように）.
  • ゼロフィル：干ばつに耐えることができる、すなわち、低い水分活動（チリのアタカマのような砂漠の住民）.

環境微生物学への分子生物学の応用

分離と微生物培養

微生物の一般的な特徴と代謝能力を研究するためには、それは以下の条件を満たさなければなりません。.

実験室では、自然界に存在する微生物の1％しか単離されていません。これは、彼らの特定の栄養要求が知られていないことと、多種多様な既存の環境条件をシミュレートすることが困難なためです。.

分子生物学ツール

微生物生態学の分野への分子生物学的技術の適用は、実験室での単離および培養の必要なしに、我々が既存の微生物の生物多様性を探求することを可能にした。それは彼らの自然の微小生息地で微生物を識別することさえ可能にしました、すなわち, その場で.

これは、至適増殖条件が実験室でシミュレートするのが複雑である極限微生物の研究において特に重要である。.

一方、遺伝子組み換え微生物を用いた組み換えDNAの技術は、バイオレメディエーションプロセスにおける環境からの汚染物質の除去を可能にしました.

環境微生物学の研究分野

最初に示したように、環境微生物学のさまざまな研究分野には、微生物生態学、地球微生物学およびバイオレメディエーションの分野が含まれます。.

-微生物生態学

微生物生態学は、その自然環境における微生物の機能的役割の多様性の研究を通じて、微生物学と生態学理論を融合させています.

微生物が地球上で最大のバイオマスを代表するので、それらの役割または生態学的役割が生態系の生態学的歴史に影響を与えることは驚くことではありません。.

この影響の例は、酸素の蓄積による好気性生物の出現です（または2）原始大気中、シアノバクテリアの光合成活性によって生成される.

微生物生態学の研究分野

微生物生態学は、微生物学の他のすべての分野と研究を横断しています。

  • 微生物多様性とその進化の歴史.
  • 集団の微生物間およびコミュニティ内の集団間の相互作用.
  • 微生物と植物の相互作用.
  • 植物病原体（細菌、真菌およびウイルス）.
  • 微生物と動物の間の相互作用.
  • 微生物群集、その組成および継承プロセス.
  • 環境条件への微生物の適応.
  • 微生物生息地の種類（大気圏、水圏、リソー圏、極限環境）.

-地球微生物学

地球微生物学は地質学的および地球化学的（地球生物地球化学的サイクル）プロセスに影響を与える微生物活動を研究する.

これらは、大気、水圏、地球圏、特に最近の堆積物、堆積岩や火成岩と接触する地下水域、風化した地球の地殻などの環境で発生します。.

それは、とりわけ、それらの環境中でミネラルと相互作用し、それらを溶解し、それらを変換し、それらを沈殿させる微生物を専門とする。.

地球微生物学の研究分野

地球微生物学研究：

  • 微生物の地質学的プロセスとの相互作用（土壌形成、岩石破砕、鉱物および化石燃料の合成と分解）.
  • 微生物起源の鉱物の形成、沈殿による、または生態系における溶解（帯水層など）.
  • 地球圏の生物地球化学的サイクルにおける微生物介入.
  • 表面上に不要な微生物の塊を形成する微生物の相互作用（生物付着）。これらの生物付着はそれらが住む表面の劣化を引き起こす可能性があります。例えば、それらは金属表面を腐食する可能性がある（生物腐食）。.
  • 原始環境における微生物と鉱物の相互作用の化石証拠.

例えば、ストロマトライトは、浅瀬の層状化石鉱物構造である。原始的なシアノバクテリアの壁から来る炭酸塩で構成されています。.

-バイオレメディエーション

バイオレメディエーションは、人間の健康と環境にとって危険な物質で汚染された土壌と水の回収プロセスにおける、生物学的物質（微生物および/またはその酵素と植物）の利用を研究しています.

既存の環境問題の多くは、地球規模の生態系の微生物成分を使用することで解決できます。.

バイオレメディエーションの研究分野

バイオレメディエーション研究：

  • 環境衛生プロセスに適用可能な微生物代謝能力.
  • 無機および生体異物混入物（天然の生合成過程では生成されない、有毒な合成品）との微生物の相互作用。最も研究されている生体異物化合物の中には、ハロカーボン、ニトロ芳香族、ポリ塩化ビフェニル、ダイオキシン、アルキルベンジルスルホネート、石油系炭化水素および農薬があります。最も研究されている無機元素の中に、重金属があります.
  • 環境汚染物質の生分解性 その場で そして実験室で.

環境微生物学の応用

この広大な科学の複数の応用の中で、我々は言及することができます：

  • 商業的価値のプロセスにおける潜在的応用を有する新しい微生物代謝経路の発見.
  • 微生物系統関係の再構築.
  • 帯水層と公共飲料水の供給の分析.
  • 回収のための、媒体中の金属の溶解または浸出（バイオリーチング）.
  • 汚染地域のバイオレメディエーションプロセスにおける重金属のバイオ湿式冶金またはバイオメカニクス.
  • 地下帯水層に溶解した放射性廃棄物容器の生物腐食に関与する微生物の生物的防除.
  • 原始的な地上史、古環境および原始的な生活形態の再構築.
  • 火星のような他の惑星での化石化した生命の探索における有用なモデルの構築.
  • 重金属などの生体異物または無機物質で汚染された区域の衛生管理.

参考文献

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