細菌学

細菌学は、細菌の形態、生態、遺伝、生化学、および細菌に関連するその他多くの側面を研究する生物学の分野および専門分野です。微生物学のこの細分化には、細菌種の同定、分類、および特性評価が含まれます。^{[ 1 ]}細菌以外の微生物、例えば原生動物、真菌、非微生物ウイルスなどに対する考え方や作業の類似性から、細菌学の分野が微生物学に拡大する傾向がありました。^{[ 2 ]}これらの用語は以前はしばしば互換的に使用されていました。^{[ 3 ]}しかし、細菌学は独立した科学として分類できます。

細菌の培養は、細菌学者が用いる主要な方法である。固体培地と液体培地の両方が使用される。固体培地は通常、ペトリ皿内の栄養寒天である。栄養寒天の成分は、調査対象の細菌によって異なる。例えば、ヘミンとニコチンアミドアデニンジヌクレオチドに依存して増殖するインフルエンザ菌を培養する場合、培地に血液（通常はヒツジまたはウマ由来）が加えられる。^{[ 12 ]}サルモネラ菌など、 哺乳類の腸内に存在する細菌を培養する場合、デオキシコール酸などの成分を含むXLD寒天が使用される。^{[ 13 ]}

細菌は、1676 年にオランダの顕微鏡学者アントニ・ファン・レーウェンフックが自作の単レンズ顕微鏡を用いて初めて観察した。レーウェンフックは細菌を微生物の独立したカテゴリーとして認識せず、細菌、原生生物、微小動物を含むすべての微生物をアニマルクルと呼んだ。彼は観察結果をロンドン王立協会への一連の手紙で発表した。彼の観察には原生動物も含まれていた。ドイツのフェルディナント・コーンは1870 年に細菌の研究を開始し、細胞の形状に基づいて細菌をグループ分けした最初の人物として、細菌学の創始者とも言われている。彼は細菌を「葉緑素を含まず、球形、長楕円形、円筒形の細胞で、時にはねじれたり曲がったりしており、横分裂のみで増殖し、単独で、または細胞ファミリーとして存在する」と定義し、植物界に位置づけた。彼はまた、耐熱性細菌内生胞子を発見した^{[ 14 ] [ 15 ]}

ルイ・パスツールは1859年に、微生物が発酵過程を引き起こし、この増殖は自然発生によるものではないことを実証しました（発酵と一般的に関連付けられる酵母やカビは細菌ではなく真菌です）。同時代のロベルト・コッホとともに、パスツールは病原菌説の初期の提唱者でした。^{[ 16 ]} 1880年から1881年の間に、パスツールは細菌によって引き起こされる病気に対する動物用の2つのワクチンを開発しました。細菌の重要性は、病気の予防とワクチンによる病気の治療の研究につながったことで認識されました。^{[ 6 ] [ 7 ]}パスツールの研究は、イグナツ・ゼンメルワイスとジョセフ・リスターが医療行為における消毒された手の重要性を研究することにつながりました。

1840年代、ゼンメルワイスの衛生技術に関する観察とアイデアは、当時の主流であった体液説の理論と実践に反していたため、医学界から拒絶され、そのテーマに関する彼の著書は非難された。 ^{[ 17 ]}細菌説に基づいて手洗いと衛生を支持するリスターの出版物の後、医師たちは1870年代に手を消毒し始めたが、義務的な手洗いが一般的な健康習慣に組み込まれたのは1980年代になってからだった。^{[ 18 ]}

微生物と病気の関連性が発見されたのは、19 世紀後半になってからで、イタリアの解剖学者フィリッポ・パチーニが1854 年にフィレンツェでコレラ菌Vibrio choleraeを分離し、 1846 ～ 63 年のアジアコレラ大流行中に、コレラ菌を分離し^{[ 19 ]}、死亡したコレラ患者の腸粘膜にこの細菌が存在することと病気との関連性を明確に示しました。パチーニの研究はフランス語と英語に翻訳されて国際的な科学界に公開されましたが、コレラの原因菌の発見は、1884 年にそれを再発見したドイツの医師ロベルト・コッホに帰せられることが多いです。コッホは、細菌を含む微生物の科学を医学分野に導入した功績が認められています。^{[ 20 ]}医学微生物学の先駆者であるコッホは、コレラ、炭疽、結核の研究を行いました。コッホは結核の研究でついに細菌説を証明し、1905年にノーベル賞を受賞しました。 ^{[ 5 ]}コッホの原則では、生物が病気の原因であるかどうかをテストするための基準が定められており、これらの原則は今日でも使用されています。^{[ 21 ] [ 6 ]}コッホとパスツールは共に医療における消毒法の改善に貢献しました。1870年から1885年にかけて、染色法と栄養培地プレート上で微生物の混合物を分離する方法によって、細菌学の現代的な手法が導入されました。^{[ 6 ] [ 7 ]}

細菌が多くの病気の原因であることは19世紀から知られていたが、20世紀になるまで効果的な抗菌治療は利用できなかった。 ^{[ 22 ]} 1910年、パウル・エールリッヒは、梅毒の原因となるスピロヘータであるトレポネーマ・パリダムを選択的に染色する色素を、病原体を選択的に殺す化合物に変えることで、最初の抗生物質を開発した。^{[ 23 ]}エールリッヒは免疫学の研究で1908年にノーベル賞を受賞し、細菌の検出と識別に染色法を用いる先駆者となり、彼の研究はグラム染色とチール・ネールゼン染色の基礎となった。^{[ 24 ]}

20世紀初頭、細菌の分類について議論がありました。1904年、シアノバクテリアは通常、真核生物である藻類のクラスに分類されていました。しかし、ヘッケルはこの時、シアノバクテリアは核を持たないため細菌に分類しました。1938年、ハーバート・フォークナー・コープランドは、原核生物に独自の界を与えることを提案しました。透過型電子顕微鏡の開発により、細胞構造の視覚化が向上し、問題の明確化に役立ちました。1962年、スタニアーとファン・ニール^{[ 25 ]}は、細菌を原核細胞実体として定義することを提案し、影響力のある細菌の定義を発表しました。彼らはまた、原核生物と真核生物の3つの違い、すなわち内部膜の有無、分裂または有糸分裂による分裂、細胞壁の有無を明記しました。^{[ 26 ]}

細菌の研究における大きな進歩は、1977年にカール・ウーズが古細菌が細菌とは異なる進化系統を持っていることを認識したことで実現した。 ^{[ 27 ]}この新しい系統分類は16SリボソームRNAの配列決定から生まれ、原核生物を3ドメインシステムの一部として2つの進化ドメインに分けた。^{[ 28 ]}

• メンデルソーン、ジョン・アンドリュー。「細菌学の文化：フランスとドイツにおける科学の形成と変容、1870-1914年」（プリンストン大学博士論文、ProQuest Dissertations & Theses、1996年。9701218）。