ピュロディクティウム科

ピュロディクティウム科 (Pyrodictiaceae)

ピュロディクティウム科は、地球上の極めて苛酷な環境、特に高い温度を好んで生息する超好熱性の微生物グループです。この科に属する生物は、古細菌と呼ばれるドメインに分類され、その中でもクレン古細菌という大きなグループの中の、さらにデスルフロコックス目という小分類に位置づけられています。彼らの最も際立った特徴は、文字通り桁外れに高い温度に耐え、そこで活発に増殖できる能力にあります。

生息環境

この微生物は、陸地の熱水環境からは見つかっていません。彼らが発見されるのは、もっぱら海底や沿岸部の熱水が噴出する場所、いわゆる熱水鉱床周辺です。深海の底深く、マグマ活動によって熱せられた海水が吹き出すような過酷な環境が、彼らの主な生息地となっています。

細胞の形態と構造

ピュロディクティウム科の細胞の形は、種類によって異なりますが、円盤状のものが多いようです。中には、やや不規則な球形をしているものも見られます。また、非常に興味深い特徴として、細い管状の構造を介して複数の細胞が連結し、まるで網のような大きなネットワーク構造を形成することがあります。多くの種は、自力で水中を移動するための鞭毛を持っていません。

代謝とエネルギー獲得

エネルギーを得る方法に関しても、彼らは極限環境に適応した多様な戦略を持っています。

まず、これらの微生物はほとんどの種類が偏性嫌気性です。つまり、酸素が存在する環境では生きていくことができません。「ピロロブス・フマリー（Pyrolobus fumarii）」という種だけが、例外的に微量の酸素があっても生育できるとされています。
典型的なピュロディクティウム科の種は、独立栄養的に増殖します。これは、水素ガスを電子供与体として利用し、硫黄化合物を最終的な電子受容体として還元することで、生命活動に必要なエネルギーを作り出し、有機物を自分で合成する方法です。
一方で、多くの種は従属栄養的な増殖も可能です。これは、周囲に存在する有機物（例えば糖類などを含む複雑な物質）を分解し、その過程で硫黄化合物を還元してエネルギーを得る方法です。
さらに一部の種は、硫黄化合物だけでなく、酸素やチオ硫酸塩、硝酸塩といった他の物質を電子受容体として利用する能力も持っています。このように、利用できるエネルギー源や電子供与体・受容体が多様であることが、様々な熱水環境への適応を可能にしていると考えられます。

驚異的な耐熱性

ピュロディクティウム科の最も特筆すべき性質は、その驚異的な耐熱性です。彼らが増殖できる温度範囲は、おおむね80℃から110℃という、他の多くの生物にとっては即座に死滅してしまうような超高温です。

特に、最も活発に増殖できる至適増殖温度は、水の沸点（1気圧下で100℃）を優に超える97℃から107℃に達します。

この科の中でも、「ピロロブス・フマリー」はさらに高温に耐え、113℃でも生育できることが報告されています。また、まだ正式な学名がつけられていない「ストレイン121」と呼ばれる株からは、なんと121℃というさらに高い温度での増殖報告もあり、これは生命が活発に活動できる温度としては世界最高記録の一つです。

実際、ピュロディクティウム科に属する微生物は、その存在が最初に報告された1982年から2008年までの長きにわたり、地球上の生物の中で確認されている最高増殖温度の記録を保持していました。これは、極限環境における生命の可能性を示す画期的な発見であり、生物学界に大きなインパクトを与えました。

この科の存在は、1982年にドイツの微生物学者カール・シュテッター（Karl O. Stetter）らによって科学雑誌『Nature』に報告された論文によって世界に知られることとなりました。彼らの発見は、地球上の生命がどれほど過酷な条件でも生存し得るかを示す重要な例であり、地球外生命探査における生命存在可能性のある環境を考える上でも示唆を与えています。

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