通性嫌気性生物

通性嫌気性生物とは

通性嫌気性生物は、酸素が存在する環境下では好気呼吸を行い、効率的にエネルギー（ATP）を生成しますが、酸素が欠乏した環境下では発酵という別の代謝経路に切り替えることで、エネルギーを獲得する能力を持つ生物群です。この柔軟な代謝能力により、通性嫌気性生物は酸素濃度が変動する多様な環境で生存・増殖することができます。

細菌における通性嫌気性

通性嫌気性生物は、主に細菌に多く見られます。代表的な例として、以下の細菌が挙げられます。

Staphylococcus (ブドウ球菌)：グラム陽性球菌であり、皮膚や粘膜に常在する菌もいれば、病原性を持つ菌も存在します。
Corynebacterium (コリネバクテリウム属)：グラム陽性桿菌であり、ジフテリア菌などが含まれます。
Listeria属 (リステリア属)：グラム陽性桿菌であり、食品媒介感染症の原因となるリステリア・モノサイトゲネスなどが知られています。
大腸菌 (エシェリキア属)：グラム陰性桿菌であり、ヒトや動物の腸内に常在しますが、病原性大腸菌も存在します。

これらの細菌は、酸素がある環境では好気呼吸によって効率的に増殖し、酸素がなくなると発酵によってエネルギーを得て生存を維持します。

真核生物における通性嫌気性

真核生物は通常、偏性好気性生物であり、酸素呼吸に依存してエネルギーを獲得しますが、一部の真核生物は嫌気的な条件下でも生存できます。代表的な例として、酵母が挙げられます。酵母は、酸素がない環境下では発酵によってアルコールや二酸化炭素を生成し、エネルギーを得ることができます。この性質は、醸造などの産業で広く利用されています。

古細菌における通性嫌気性

古細菌は、偏性嫌気性または偏性好気性の生物が多いですが、一部の古細菌は通性嫌気性を示します。例えば、 Thermoplasma、Acidianus、Sulfurisphaera の3属、および Pyrolobus fumarii、Pyrobaculum aerophilum などは、嫌気呼吸に切り替えることが可能です。これらの古細菌は、高温や酸性といった極限環境に生息しており、その環境に適応するために、柔軟な代謝能力を獲得したと考えられます。

好気呼吸と嫌気呼吸、そして発酵

好気呼吸: 酸素を最終電子受容体として利用し、有機物を完全に酸化することで大量のエネルギー（ATP）を生成する代謝経路。
嫌気呼吸: 酸素以外の物質（硝酸、硫酸など）を最終電子受容体として利用する呼吸。好気呼吸に比べてATP生成効率は低い。
発酵: 有機物を部分的に分解し、ATPを生成する代謝経路。酸素を必要としないが、ATP生成効率は低い。アルコール発酵や乳酸発酵などが知られている。

通性嫌気性生物は、これらの代謝経路を環境に応じて使い分けることで、多様な環境への適応を可能にしています。この能力は、地球上の生命の多様性を支える重要な要素の一つと言えるでしょう。

関連項目

好気性生物
嫌気性生物
好気呼吸
嫌気呼吸
発酵

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