微生物
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用途
詳細は「微生物と人間の相互作用」を参照
微生物は、食品の生産、汚水の処理、バイオ燃料の生産、そしてさまざまな化学物質や酵素の製造に役立っている。また、研究においては、モデル生物として貴重な存在である。また、微生物は兵器化され、戦争やバイオテロリズムに使用されたこともある。微生物は、土壌の肥沃度を維持し、有機物を分解する役割を通じて、農業にも欠かせない存在となっている。
食品生産
詳細は「発酵食品」および「食品微生物学」を参照
微生物は、ヨーグルト、チーズ、凝乳、ケフィア、アイラン、発酵乳などの食品を製造する発酵工程で使用される。発酵培養物は風味と香りを与え、望ましくない生物を抑制する[94]。微生物は、パンをふくらませたり、ワインやビールの糖分をアルコールに変換するために使用される。微生物は、醸造、ワイン製造、ベーキング、ピクルス、その他の食品製造工程で使用される[95]。
| 製品 | 微生物の寄与 |
|---|---|
| チーズ | 微生物の増殖はチーズの熟成に寄与し、特定のチーズの風味や外観は微生物への関与が大きい。ラクトバチルス・ブルガリクス（Lactobacillus Bulgaricus）は、乳製品の製造に使用される微生物のひとつである。 |
| アルコール飲料 | 酵母は、砂糖、ブドウ果汁、または麦芽処理した穀物をアルコールに変換するために使用される。他の微生物も使われ、コウジカビはデンプンを糖に変換し、ジャポニカ米から日本酒を作る。 |
| 酢 | ある種の細菌は、アルコールを酢酸に変換するために使用される。アセトバクター属の酢酸菌は、酢の製造に使用され、酢に酸味と刺激臭を与える。 |
| クエン酸 | カビの一種であるアスペルギルス･ニゲル（Aspergillus niger）は、清涼飲料やその他の食品の一般的な成分であるクエン酸の製造に使用される。 |
| ビタミン | 微生物が、C、B2、B12などのビタミンの製造に使用される。 |
| 抗生物質 | ペニシリン、アモキシシリン、テトラサイクリン、エリスロマイシンなどの抗生物質の製造に微生物が使用される。 |
水処理
有機物で汚染された水を浄化する能力は、溶存物質を消化できる微生物に依存している。緩速濾過のような十分に酸素化された濾床では、好気消化を行うことができる[96]。メタン生成菌による嫌気消化では、副生成物として有用なメタンガスが生成される[97]。
エネルギー
微生物は、エタノールを生産する発酵槽や[98]、メタンを生産するバイオガス反応器で使用される[99]。科学者たちは、藻類から液体燃料を生産したり[100]、細菌を利用して農業廃棄物や都市廃棄物を利用可能な燃料に変換したり[101]、さまざまな形の研究を行っている。
化学物質、酵素
詳細は「菌類によるナノ粒子の合成」を参照
微生物は、多くの商業用および工業用の化学物質、酵素、その他の生物活性分子の生産に利用されている。微生物発酵によって工業的に大規模生産される有機酸には、アセトバクター・アセチ（Acetobacter aceti）などの酢酸菌が産生する酢酸、クロストリジウム・ブチリカム菌（Clostridium butyricum）が産生する酪酸、ラクトバシラス（Lactobacillus）などの乳酸菌が産生する乳酸[102]、カビ菌のアスペルギルス・ニゲル（Aspergillus niger）が産生するクエン酸などがある[102]。 微生物は、レンサ球菌（Streptococcus）由来のストレプトキナーゼ[103]、子嚢菌類真菌のトリポクラディウム・インフラタム（Tolypocladium inflatum）のシクロスポリンA[104]、酵母のベニコウジカビ（Monascus purpureus）が生産するスタチンなどの生理活性分子を調製するために使用される[105]。
科学
「遺伝子組み換え細菌」も参照
微生物はバイオテクノロジー、生化学、遺伝学、分子生物学において不可欠な道具である。酵母である出芽酵母（Saccharomyces cerevisiae）や分裂酵母（Schizosaccharomyces pombe）は、急速で大規模に増殖させることができ、操作も容易な単純な真核生物であるため、科学において重要なモデル生物である[106]。遺伝学、ゲノミクス、プロテオミクスの分野で特に価値がある[107][108]。微生物は、ステロイドの生産や皮膚疾患の治療などの用途に利用することもできる。科学者たちはまた、微生物を生きた燃料電池や[109]、公害の解決策として利用することも考えている[110]。
戦争
詳細は「生物戦争」および「バイオテロリズム」を参照
生物戦争の初期の例として、中世においては、攻城戦の際にカタパルトやその他の攻城兵器を使用して、病気の死体が城に投げ込まれた。死体の近くにいた人々は病原体にさらされ、その病原体を他の人々に広める可能性があった[111]。
現代では、1984年のラジニーシーによるバイオテロや[112]、1993年のオウム真理教による東京での炭疽菌の放出などがあげられる[113]。
土壌
詳細は「土壌微生物」を参照
微生物は、土壌中の栄養素やミネラルを植物が利用できるように変換したり、成長を促進するホルモンを産生したり、植物の免疫系を刺激したり、ストレス応答を誘発したり抑制したりすることができる。一般に、土壌微生物が多様であるほど、植物の病気は減少し、収穫量が増加する[114]。
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