枯草菌

枯草菌（Bacillus subtilis）

枯草菌は、学名をBacillus subtilisといい、土壌や植物、そして動物の消化管など、多様な場所に生息するグラム陽性の桿菌です。カタラーゼという酵素を持ち、糖分をエネルギー源として利用する能力があることから糖化菌とも呼ばれます。学名の「Bacillus subtilis」はラテン語に由来し、『小さな細い棒』という意味を持つ通り、顕微鏡で見ると細長い棒状の形をしています。空気中にも常に存在しており、いわゆる空中雑菌の一つとしても知られています。

形態的には、長さが2〜3マイクロメートル、幅が0.7〜0.8マイクロメートルほどの大きさです。生育には酸素を必要とする好気性であり、比較的温暖な環境を好む中温性細菌で、25℃から35℃あたりで最も活発に増殖します。

枯草菌の最も顕著な特徴は、芽胞（がほう）と呼ばれる非常に耐久性の高い特殊な構造を作る能力です。生存が困難な高温や乾燥、紫外線、化学物質などの過酷な環境に置かれると、細胞内に芽胞を形成し、活動を休止して耐え忍びます。環境が回復すると芽胞から発芽し、再び通常の細胞として増殖を始めます。この芽胞は高い耐熱性や消毒薬への耐性を持つため、通常の加熱や消毒では完全に死滅させることが難しい場合があります。芽胞形成以外にも、環境中のDNAを取り込んで自身の遺伝子に組み込む自然形質転換能を持つことも、過酷な状況を生き抜くための戦略と考えられています。また、より迅速に環境変化に対応するため、ストレスシグマ因子といった仕組みを持つ環境ストレス応答機構も備えており、急な温度変化や酸・アルカリ、アルコールへの露出、あるいは栄養不足といった状況にも比較的素早く耐性を示すことができます。

通常、枯草菌はヒトに対して病原性はないとされており、医学的に大きな問題となることは少ないと考えられています。しかし、免疫力が低下した人などにおいては、ごく稀に菌血症や心内膜炎、呼吸器や眼の感染症、食中毒などを引き起こす可能性も指摘されています。芽胞の耐熱性ゆえに、微生物実験における培地や、食品製造過程でのコンタミネーション（汚染）の原因となることもあります。

枯草菌が最初に発見されたのは1835年のことで、クリスチャン・ゴットフリート・エーレンベルクによるものでした。当初はVibrio subtilisという名前で呼ばれていましたが、1872年にフェルディナント・コーンによって現在の学名Bacillus subtilisが与えられました。和名の『枯草菌』は、その名の通り枯れた草の表面などから容易に分離できる性質に由来しています。

微生物が自然に発生するのではなく、空気中の微生物が原因であることをルイ・パスツールの実験が示した後、ジョン・ティンダルは枯草菌の芽胞のように煮沸しても死滅しない微生物が存在することを発見し、それが自然発生説否定における例外的な現象として注目されました。この性質を利用することで、自然界から枯草菌を効率的に分離することができます。例えば、枯れた植物、特に稲わらのようなものを水に浸して煮沸すると、多くの微生物は熱で死滅しますが、枯草菌の芽胞は生き残ります。煮沸後の液を置いておくと、生き残った芽胞が発芽・増殖し、枯草菌が優勢となります。

枯草菌の芽胞を除去するために用いられる方法の一つに間欠滅菌があります。これは、一度煮沸して芽胞以外の菌を殺した後、一晩置いて生き残った芽胞を発芽・増殖させてから再度煮沸するという工程を繰り返すことで、多くの枯草菌を死滅させる方法です。より確実に全ての微生物を死滅させるには、オートクレーブ滅菌（高温高圧蒸気滅菌）や乾熱滅菌など、「滅菌」と呼ばれる高度な処理が必要となります。

枯草菌は、人間の生活に役立つ有用微生物の代表例の一つです。特に、枯草菌の一種である納豆菌（Bacillus subtilis var. natto）は、日本の伝統食品である納豆の製造に欠かせません。蒸した大豆を煮沸して雑菌を排除した稲わらで包む納豆の伝統的な製造法は、納豆菌の芽胞だけが煮沸に耐えて生き残る性質を巧みに利用したものです。また、枯草菌が作り出すサチライシンなどのタンパク質分解酵素は、洗濯用洗剤などに配合され、汚れを分解する働きを担っています。

微生物の培養においても枯草菌は利用されます。枯草を煮沸して枯草菌を増やした液体に、池などから採った水を加えると、その枯草菌を餌としてゾウリムシなどの繊毛虫といった原生動物がよく増殖します。この性質から、これらの原生動物を分離・培養するための材料として用いられることがあります。

研究分野では、枯草菌は分子生物学におけるグラム陽性桿菌の代表的なモデル生物として位置づけられています。微生物学が黎明期にあった頃から研究対象とされてきた細菌の一つであり、現在でも細胞の発生や分化といった生命現象を解明するためのモデル生物として広く利用されています。1997年にはその全ゲノム配列が解読され、遺伝子の機能解明や、遺伝子組み換え技術を用いた新しい有用微生物の開発など、最先端の研究に広く活用されています。

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