気難しい生物

培養難易性生物とは、複雑な、または特定の栄養要求を持つ生物のことである。言い換えれば、培養難易性生物は、培地に特定の栄養素が含まれている場合にのみ生育する。微生物学では、培養難易性微生物というより限定的な用語が、培地に特別な栄養素が含まれている場合にのみ生育する微生物を表すのに用いられる。^[1]そのため、培養難易性は、これまで試されたいかなる方法でも培養が困難であることと実質的に定義されることが多い。

好みの難しい細菌の例としては、成長するために血液またはヘモグロビンといくつかのアミノ酸およびビタミンを必要とする淋菌が挙げられます。 ^[2]他の例としては、好炭酸性（高濃度の二酸化炭素を必要とする_）であるカンピロバクター属やヘリコバクター属などがあります。好みの難しい微生物は本質的に「弱い」わけではなく、特定の栄養素、温度、競争相手の不在など、特定の生態学的ニッチで繁栄し、駆除するのが非常に難しい場合があります。しかし、培養が難しいのは、培養培地でその自然環境を正確にシミュレートするのが難しいためです。たとえば、梅毒トレポネーマは培養が容易ではありませんが、好ましい環境では回復力があり、梅毒患者のすべての組織から根絶するのは困難です。

厳密さの実際的な関連性の一例として、培養結果が陰性であっても偽陰性である可能性があるということが挙げられます。つまり、培養で目的の微生物が生成されなかったからといって、その微生物がサンプル、サンプルの採取場所、またはその両方に存在しなかったということにはなりません。これは、検査の感度が完璧ではないことを意味します。そのため、たとえば、入院患者の肺炎や敗血症の原因となっている細菌を特定し、どの抗生物質を使用すべきかを判断する医師にとって、培養だけでは不十分な場合があります。存在する細菌や真菌を特定する必要がある場合 (農業、医療、またはバイオテクノロジー)、科学者は培養以外のツール、たとえば核酸検査(その微生物の DNA または RNA を検出するが、細胞全体ではなく断片や胞子だけでもよい) や免疫学的検査 (その抗原を検出するが、細胞全体ではなく断片や胞子だけでもよい) に頼ることもできます。後者の検査は培養に加えて（または培養の代わりに）役立つ場合がありますが、その結果を解釈する際にも慎重さが必要です。なぜなら、多くの異なる細菌や真菌の DNA、RNA、抗原は、少なくとも微量であれば、一般に想像されているよりもはるかに多く（空気中、土壌、水、人体中）存在することが多いためです。そのため、これらの検査で陽性となった場合、感染と、単なる定着または発芽していない胞子との重要な区別に関して、偽陽性となることがあります。（同じ問題が法医学における DNA 検査でも交絡エラーを引き起こします。微量の DNA は、媒介物による移動など、どこにでも行き渡る可能性があります。現代の検査ではそのような微量でも回収できるため、その存在の解釈には十分な慎重さが必要です。^[3]）このような考慮事項があるため、特定の状況でどの検査を使用するのが適切であるかを判断し、結果を解釈する際にはスキルが必要です。

微生物種によっては、特定の栄養素だけでなく、さまざまな種類の化学信号を必要とするものがあり、その一部は、直接的または間接的に、近くに他の種が存在することに依存しています。したがって、栄養素の要件だけでなく、他の化学要件も、種を隔離して培養する上で障害となる可能性があります。

ルイス・トーマスは、 1974 年の著書『細胞の生命』で、分離株の培養の難しさや難しさを論理的な文脈に当てはめています。「地球上の微生物のほんの一部しか、本当の意味での知識を持っていないと推定されています。なぜなら、ほとんどの微生物は単独で培養できないからです。微生物は密集した相互依存的なコミュニティで共存し、互いに栄養を与えて環境を支え合い、複雑な化学信号システムによって異なる種間の個体群のバランスを調整しています。現在の技術では、1 匹のミツバチを巣から取り出したときに、剥皮された細胞のように乾燥しないようにすることができないのと同じように、1 匹のミツバチを他のミツバチから分離して単独で飼育することはできません。」^[4]この一節の論理的帰結の 1 つは、多くの種が本来の生態学的文脈から切り離せないのはごく自然なことであり、生態系における相互依存性の偏在を反映しているだけであり、種の弱さ、もろさ、頑固さ、希少性を反映しているわけではないということです。

ルイスが指摘した、微生物に関する知識（個々の種や株から微生物群集全体に至るまで）を深めるための人間の能力には限界があるという点については、もう 1 組の事実が関係している。一方では、ルイスが『細胞の生命』を執筆してから数十年の間に、配列決定と結果データのデジタル分析のスループットが大幅に向上したことで可能になったオミクスの発展により、微生物の集約された生化学的足跡や指紋を分析および定量化できるようになり、人間が微生物についてより多くを学ぶ能力が大幅に向上したことは事実である（たとえば、ゲノミクス、マイクロバイオミクス、メタボロミクス、メタゲノミクス/ エコゲノミクス）。しかし一方で、原核生物についてより多くを知るためには、培養の限界は、オミックス革命後も依然として重要です。これは、真核生物の病理学において、細胞病理学が組織全体の対応物として組織病理学を必要とするのとほぼ同じ理由です。微生物細胞全体からは、その構成分子のみからは学べないことがいくつかあります。同様に、真核生物組織全体からは、その構成細胞のみからは学べないことがいくつかあります (たとえば、吸引細胞診単独と組織病理学との併用の限界)。