バシラス属

バシラス属（Bacillus）は、フィルミクテス門に属する細菌の一群です。その形態は一般的に細長い棒状をしており、グラム染色では紫色に染まる陽性菌です。この属の大きな特徴は、厳しい環境下でも生存できる耐久性の高い芽胞を形成する能力と、酸素を必要とする偏性好気性（ただし、一部には通性嫌気性の種も存在します）である点です。また、多くの種がカタラーゼ活性を持ちます。

概要

バシラス属の細菌は、地球上の様々な環境に広く分布しています。特に土壌や水中には普遍的に見られますが、中には高いpH、低温、高塩濃度、高圧といった極限環境に適応した特殊な種も存在します。一部の種は空気中の窒素を固定する能力も有しています。

この属には、生物学研究でモデル生物として広く利用される枯草菌（Bacillus subtilis）をはじめ、人に重篤な病原性を示す炭疽菌（Bacillus anthracis）、食中毒の原因となるセレウス菌（Bacillus cereus）、農業分野で殺虫剤（BT剤）として用いられる卒倒病菌（Bacillus thuringiensis）など、科学的・医学的・産業的に非常に重要な種が多数含まれています。日本の伝統食品である納豆の製造に用いられる納豆菌は、実は枯草菌の亜種として分類されています。

バシラス属、特に枯草菌は、その高い酵素生産能力から、食品加工用、洗剤用、その他の様々な産業分野で利用される酵素の生産に不可欠な存在となっています。

近年、分子生物学的な解析技術の進展に伴い、かつてバシラス属に含められていた一部の種が、パエニバシラス属（Paenibacillus）、ゲオバシラス属（Geobacillus）、オセアノバシラス属（Oceanobacillus）といった新たな属として再分類される動きも進んでいます。現在、このバシラス属には299種と7亜種が正式に登録されており、その基準種は枯草菌（Bacillus subtilis）と定められています。

遺伝的特徴

バシラス属の遺伝学的研究も活発に行われています。2007年の時点では、25のゲノムシークエンシングプロジェクトが進行中または完了しており、属内の多様な種の遺伝情報が解析されています。

特に、枯草菌のゲノム配列は1997年に単一の真性細菌として初めて完全に決定・公開されました。そのゲノムサイズは約4.2メガ塩基対で、およそ4100個のタンパク質をコードする遺伝子が含まれています。これらの遺伝子の中には、抗真菌活性を持つペプチドを生成するものもあり、枯草菌が生物農薬として応用される根拠の一つとなっています。

炭疽菌のゲノムは約520万塩基対のサイズを持ち、5500個以上のタンパク質コード領域が含まれています。興味深いことに、炭疽菌のゲノム配列は、セレウス菌や卒倒病菌といった他のバシラス属（または関連属）の種と高い類似性を示します。特に炭疽菌が持つタンパク質のうち、セレウス菌には見られないものはわずか141個程度であることが分かっています。

炭疽症の発症に関わる主要な病原因子は、炭疽菌の染色体ではなく、主に2種類のプラスミド（染色体とは別に存在する環状DNA）上にコードされています。これらの病原因子をコードする遺伝子は、セレウス菌にも同様のホモログ（進化的に由来が同じ遺伝子）が存在しており、炭疽症の原因遺伝子が炭疽菌に特異的なものではなく、むしろ炭疽菌、セレウス菌、卒倒病菌を含むグループに共通して存在する可能性を示唆しています。

炭疽菌は枯草菌に見られるような糖代謝に関わる活性を持つ一方、昆虫の外骨格の主成分であるキチンやキトサンを分解する酵素をコードする遺伝子も持っています。この遺伝子は、昆虫病原体である卒倒病菌が持つ同様の遺伝子と非常に高い相同性を示しており、炭疽菌が他の生物との相互作用において持つ潜在的な能力を示唆しています。

歴史

バシラス属は、1872年にドイツの植物学者・細菌学者であるフェルディナント・コーンによって初めて定義されました。

利用

バシラス属の一部の種は、抗菌活性を持つリポペプチド（例: イトゥリンA、プリパスタチン）や、強力な界面活性作用を持つ物質（例: サーファクチン）を細胞外に分泌する能力を持っています。これらの物質を利用した、消臭用途などへの実用化に向けた研究開発が進められています。

遺伝子組み換え技術を用いて有用なタンパク質などを生産する場合、大腸菌や酵母がよく利用されます。しかし、大腸菌は生産物を菌体内に蓄積しがちで、酵母は生産効率が低いというそれぞれに課題があります。対して枯草菌は、生産物を菌体外に分泌させる能力が高く、かつ比較的高い生産量が得られるため、これら両者の欠点を補う宿主細胞として非常に有用であるとされています。

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