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細菌の細胞形態は、様々な種類の細菌に特徴的な形状であり、多くの場合、細菌の同定の鍵となる。光学顕微鏡による直接観察によって、これらの細菌（および古細菌）の分類が可能となる。
一般的に、基本的な形態は球形（球菌）と、先端が丸い円筒形または桿状（桿菌）です。しかし、らせん状にねじれた円筒形（スピロヘータなど）、一平面で湾曲した円筒形（セレノモナス）、そして特異な形態（古細菌属Haloquadratumの四角い平たい箱型の細胞）など、他の形態も存在します。その他の配列としては、対、四連、クラスター、鎖状、柵状などがあります。
球菌（複数形は球菌、ラテン語のcoccinus （緋色）に由来し、ギリシャ語のkokkos（ベリー）に由来）は、全体的な形状が球形またはほぼ球形の微生物（通常は細菌）である。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]球菌は細菌の形状を指し、ブドウ球菌や連鎖球菌など複数の属を含むことがある。球菌は、細胞分裂時の向きや付着状態に応じて、ペア、鎖、またはクラスター状に増殖する。多くの桿菌とは異なり、ほとんどの球菌は鞭毛を持たず、運動性がない。[ 5 ]
Cocci は現代語または新ラテン語の名詞からの英語の借用語であり、それはさらにギリシャ語の男性名詞κόκκος ( cóccos ) に由来し、「ベリー」を意味します。[ 6 ]
球菌によって引き起こされる重要なヒトの疾患には、ブドウ球菌感染症、一部の食中毒、一部の尿路感染症、毒素性ショック症候群、淋病、および一部の髄膜炎、咽頭感染症、肺炎、副鼻腔炎などがあります。[ 7 ]
球菌は特徴的な配列で出現することが多く、これらの形態には固有の名前も付けられています。[ 8 ]ここに基本的な形態と代表的な細菌属を列挙します。[ 3 ]
グラム陽性球菌は、形態が類似した細菌の大きなグループです。すべて球形またはほぼ球形ですが、大きさはかなり異なります。一部の属のメンバーは、細胞が互いに付着する方法によって識別できます。ポケット状、鎖状、またはブドウのような塊状です。これらの配置は、細胞分裂のパターンと細胞が互いにくっつくことを反映しています。たとえば、サルシナ細胞は、3つの垂直な平面間で細胞分裂が規則的に交互に行われるため、立方体のポケット状に配置されます。ストレプトコッカス属は、分裂が常に同じ平面で起こるため、数珠のように見えます。たとえば、S. pneumoniaeのように、これらの鎖の中には、わずか2つの細胞の長さしかないものもあります。これらは双球菌と呼ばれます。ブドウ球菌の種は規則的な分裂面を持ちません。ブドウのような構造を形成します。[ 9 ]
グラム陽性球菌は生理学的にも生息環境においても多様である。ミクロコッカス属は偏性好気性菌で、ヒトの皮膚に生息する。ブドウ球菌属もヒトの皮膚に生息するが、通性嫌気性菌である。ブドウ球菌は糖を発酵させ、最終産物として乳酸を生成する。これらの種の多くはカロテノイド色素を産生し、コロニーを黄色またはオレンジ色に着色する。黄色ブドウ球菌は主要なヒト病原菌である。体内のほぼすべての組織に感染する可能性があり、特に皮膚に感染することが多い。院内感染（病院で獲得される感染症）の原因となることが多い。[ 9 ]
双球菌は球菌のペアです。グラム陰性双球菌の例としては、 Neisseria spp. とMoraxella catarrhalisがあります。グラム陽性双球菌の例としては、Streptococcus pneumoniaeとEnterococcus spp.があります。 [ 10 ] [ 11 ]双球菌は嗜眠性脳炎に関与していると考えられています。[ 12 ] Neisseria属は Neisseriaceae 科に属します。このNeisseria属は 10 種以上に分かれていますが、そのほとんどはグラム陰性で球菌です。グラム陰性球菌種には、Neisseria cinerea、N. gonorrhoeae、N. polysaccharea、N. lactamica、N. meningitidis、N. mucosa、N. oralis、N. subflavaが含まれる。これらの種の中で最も一般的なのは、病原性のN. meningitidisとN. gonorrhoeaeである。[ 13 ]
モラクセラ属はモラクセラ科に属します。この属であるモラクセラ科には、グラム陰性球桿菌が含まれます:モラクセラ・ラクナタ、M. アトランタエ、M. ボエブレイ、M. ボビス、M. カニス、M. カプラエ、M . キャビアエ、 M. クニクリ、M. エクイ、M. リンコルニー、M . ノンリケファシエンス、M. オスロエンシス、M. ovis、M. saccharolytica、およびM. pluranimalium。[ 14 ]しかし、双球菌の形態を持つのは 1 つだけで、人体の感染症に寄与する顕著な病原体であるM. catarrhalisです。 [ 15 ]
Streptococcus pneumoniae種は、Streptococcus属およびStreptococcaceae科に属します。Streptococcus 属には約 129 種と 23 亜種があり[ 16 ]、人体の多くのマイクロバイオームに有益です。非病原性を示す種は多数ありますが、S. pneumoniaeのように人体で病原性を示す種もあります。[ 17 ] [ 11 ]
エンテロコッカス属はエンテロコッカス科に属します。この属は58種と2亜種に分けられます。[ 18 ]これらのグラム陽性球菌はかつて人体に無害だと考えられていました。しかし、過去10年間で、エンテロコッカス菌に由来する院内感染病原体が急増しています。[ 19 ] [ 11 ]
バチルス（複数形：バチルス）は、桿状細菌または単に棒状細菌（文脈が明確な場合）とも呼ばれます。バチルスは、さまざまな分類群の細菌に見られます。ただし、大文字でイタリック体のBacillusという名前は、特定の細菌の属を指します。大文字でイタリック体ではないBacilliという名前は、2 つの目を含む、より広義の細菌の分類群を指すこともあります。そのうちの 1 つはBacillus属を含みます。小文字でイタリック体ではない 'bacillus' という単語は、属ではなく形状を指している可能性が高いです。細菌学的な文脈が明確な場合、桿状細菌は単に棒状細菌と呼ばれることもよくあります。[ 20 ]
桿菌は通常同じ平面で分裂し、単独で存在するが、結合して双桿菌、連鎖桿菌、柵状構造を形成することもある。[ 21 ]
細菌の形状とグラム染色時の色には関連性はありません。グラム陽性桿菌とグラム陰性桿菌の両方が存在します。マッコンキー寒天培地は、大腸菌やサルモネラ菌などのグラム陰性桿菌を区別するために使用できます。[ 23 ]
桿菌は通常同じ平面で分裂し、単独で存在するが、結合して双桿菌、連鎖桿菌、柵状構造を形成することもある。[ 24 ]
球桿菌（複数形は球桿菌）または桿菌は、球菌（球状細菌）と桿菌（棒状細菌）の中間の形状を持つ細菌の一種です。したがって、球桿菌は非常に短い棒状で、球菌と間違われることがあります。 [ 25 ]球桿菌という言葉は、球菌（球状）と桿菌（細長い）の中間の形状を反映しています。[ 2 ]
Haemophilus influenzae、 Gardnerella vaginalis、およびChlamydia trachomatisは球桿菌です。Aggregatibacter actinomycetemcomitansは、歯肉縁下プラークに多く見られるグラム陰性球桿菌です。Acinetobacter株は、固体培地で球桿菌として増殖することがあります。Bordetella pertussisは、百日咳の原因となるグラム陰性球桿菌です。ペストの原因菌である Yersinia pestisも球桿菌です。 [ 26 ]
Coxiella burnetiiも球桿菌です。 [ 27 ] [ 28 ] Brucella属の細菌は、ブルセラ症を引き起こす医学的に重要な球桿菌です。医学的に重要な別のグラム陰性球桿菌であるHaemophilus ducreyi は、第三世界の国々の性感染症である軟性下疳で観察されています。 [ 29 ]
らせん状細菌は、細菌細胞の主要な形態の一つです。[ 2 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]らせん状細菌は、細胞あたりのねじれの数、細胞の厚さ、細胞の柔軟性、運動性に基づいて、スピリルム、スピロヘータ、ビブリオに分類できます。[ 33 ]
細菌は、理想的な環境で生き残るために特定の特性を進化させることが知られています。[ 34 ]細菌によって引き起こされる病気は、細菌の生理機能と、形態変化 能力を含む環境との相互作用能力に依存しています。研究者たちは、コレラ菌がコルク栓抜きのような形に変形することを可能にするタンパク質を発見しました。この形は、腸の内側を覆う保護粘液にねじれて、そこから脱出するのに役立つと考えられます。[ 34 ]
スピリルム（複数形はスピリルム）は、グラム陰性で、しばしば両毛性または冠毛性の外部鞭毛を持つ、硬いらせん状の細菌である。[ 33 ] 例としては、以下が挙げられる。
スピロヘータ（複数形はスピロヘータ類）は、外膜の内側にある内部ペリプラズム鞭毛によって運動する、非常に細長く柔軟ならせん状の細菌です。 [ 33 ]これらはスピロヘータ門を構成します。形態学的特性のため、スピロヘータはグラム染色が困難ですが、 暗視野顕微鏡またはワルチン・スターリー染色を使用して観察できます。[ 35 ]例としては、次のものがあります。
ヘリコバクター属はらせん状の形をしており、最も一般的な例はヘリコバクター・ピロリである。 [ 36 ]らせん状の形は、粘性のある媒体中での細菌の移動に適していると考えられている。 [ 37 ]