人間と微生物との関わり

人間と微生物との相互作用には、微生物の実際的および象徴的な利用と、人間、家畜、作物の病気という形での悪影響の両方が含まれます。

微生物の実用化は、古代、食品加工における発酵から始まりました。パン、ビール、ワインなどは、古代エジプトなどの文明の黎明期から酵母によって生産されてきました。最近では、産業化学者が、医薬品として使用するためのホルモンや競合阻害剤などの生理活性分子や酵素を含む、より多様な有機化学物質の製造方法を発見するにつれ、微生物は生物兵器から発酵による化学物質の製造まで、さまざまな活動に使用されています。発酵は、エタノールやメタンなどの形で化石燃料の代替品を生産するためにも使用されます。藻類によって燃料が生成されることもあります。嫌気性微生物は下水処理に重要です。科学的研究では、酵母と大腸菌は、特に遺伝学および関連分野 でモデル生物として役立ちます。

象徴的な面では、醸造に関する初期の詩は、紀元前1800年のシュメールの「ニンカシ賛歌」です。中世では、ジョヴァンニ・ボッカッチョの「デカメロン」とジェフリー・チョーサーの「カンタベリー物語」が、致命的な伝染病とその結果生じる可能性のある道徳の低下に対する人々の恐怖を取り上げました。小説家は、メアリー・シェリーの1826年の「最後の人間」やジャック・ロンドンの1912年の「緋色の疫病」以降、パンデミックの終末論的な可能性を利用してきました。ヒラリー・ベロックは1912年に「微生物」にユーモラスな詩を書いています。劇的な疫病と集団感染は、1922年の「吸血鬼ノスフェラトゥ」に始まり、多くのハリウッド映画のストーリーラインを形成してきました。1971年の「アンドロメダ病原体」は、地球上の生命を脅かす地球外微生物の物語でした。アレクサンダー・フレミング以来、微生物学者は色付きまたは蛍光を発する細菌のコロニーを使用してミニチュアアート作品を制作してきました。

細菌やウイルスなどの微生物は病原体として重要であり、人間、農作物、家畜に病気を引き起こします。

文化は、人間社会に見られる社会的行動と規範で構成され、社会的学習を通じて伝達されます。すべての人間社会における文化的普遍性には、芸術、音楽、ダンス、儀式、宗教などの表現形式と、道具の使用、料理、住居、衣服などの技術が含まれます。物質文化の概念は、技術、建築、芸術などの物理的表現をカバーしますが、無形文化には、社会組織の原則、神話、哲学、文学、科学が含まれます。^[1]この記事では、人間の文化における微生物の役割について説明します。

微生物は近世まで知られていなかったため、初期の文献にはパン焼きや醸造の記述を通して間接的にしか登場しない。ロバート・フックが1665年に著した『ミクログラフィア』^[2]やアントニー・ファン・レーウェンフックが1670年代に使用した顕微鏡^[3]の発明、細菌説、そして19世紀の微生物学の進歩によって初めて、微生物は直接観察され、生物として特定され、科学的根拠に基づいて利用されるようになった。^[要出典]同じ知識によって、微生物は文学や芸術にも明示的に登場するようになった。^[4]

醸造、ワイン製造、パン焼き、漬物、ヨーグルトやチーズなどの培養乳製品における微生物による制御された発酵は、望ましい特性を持つ食品を作るために原料を改良するために使用される。関与する主な微生物は、ビール、ワイン、通常のパンの場合は酵母、嫌気性発酵野菜、乳製品、サワードウパンの場合は細菌である。培養物は、さまざまな風味と香りを与え、病原体を抑制し、消化性と嗜好性を高め、パンを膨らませ、調理時間を短縮し、アルコール、有機酸、ビタミン、アミノ酸、二酸化炭素などの有用な製品を生成する。安全性は食品微生物学の助けを借りて維持される。^{[5] [6] [7]}

酸化下水処理プロセスは、微生物を利用して有機成分を酸化します。嫌気性微生物は汚泥固形物を還元し、メタンガスと無菌のミネラル化残留物を生成します。飲料水処理では、1つの方法である緩速砂ろ過器が、原水から溶解物質と粒子状物質の両方を除去するために、さまざまな微生物で構成された複雑なゼラチン層を使用します。^[8]

微生物は発酵によってエタノールを生産したり、^[9]バイオガス反応器でメタンを生産したりするのに使われています。^[10]科学者たちは、藻類を使って液体燃料を生産したり、^{[11]細菌を使って様々な形態の農業廃棄物や都市廃棄物を}燃料に変換したりする研究を行っています。^[12]

微生物は、化学物質、酵素、その他の生理活性分子の生産など、多くの商業的および工業的目的に使用されており、多くの場合、タンパク質工学を通じて生産されます。たとえば、酢酸は細菌のアセトバクター・アセチによって生産され、クエン酸は真菌のアスペルギルス・ニガーによって生産されます。微生物は、幅広い生理活性分子と酵素を調製するために使用されています。たとえば、細菌のストレプトコッカスによって生産され、遺伝子工学によって改変されたストレプトキナーゼは、心臓発作を起こした患者の血管から血栓を除去するために使用されます。シクロスポリンAは臓器移植における免疫抑制剤であり、酵母のモナスカス・プルプレウスによって生産されるスタチンは、コレステロールを合成する酵素を競合的に阻害して血中コレステロール低下剤として機能します。 ^[13]

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ツールです。ビール酵母（サッカロミセス・セレビシエ）と分裂酵母（シゾサッカロミセス・ポンベ）は、大量の酵母を急速に増殖させ、容易に操作できる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す。 ^{[14]これらは、遺伝学、}ゲノミクス、プロテオミクス、例えばタンパク質生産において特に貴重です。^{[15] [16] [17] [18]}培養が容易な腸内細菌である原核生物の大腸菌も同様にモデル生物として広く使用されています。^[19]

微生物はより大きな生物と共生関係を形成することができます。例えば、人間の消化器系に生息する細菌は、腸の免疫、葉酸やビオチンなどのビタミンの合成、消化しにくい複雑な炭水化物の発酵を通じて人間の健康に貢献しています。^{[20]将来の医薬品や食品化学物質は、}腸内細菌叢でテストする必要があるかもしれません。プロバイオティクスサプリメントが健康を促進できること、腸内細菌が食事と医薬品の両方の影響を受けることはすでに明らかです。 ^[21]

病原微生物やそれが産生する毒素は、戦争に使用できる物質として開発されてきた。 ^[22]生物兵器の粗雑な形態は古代から実践されてきた。^[23]紀元前6世紀、アッシリア人は敵の井戸に、敵を錯乱させると言われる菌類を撒いた。 ^[要出典] 1346年、ペストで死亡したキプチャク・ウルスのモンゴル戦士の死体が、包囲されたクリミアの都市カッファの城壁越しに投げ込まれ、黒死病がヨーロッパに広がる一因となった可能性がある。 ^{[24] [25 ] [26] [27] 20世紀の}細菌学 の進歩によって、戦争で使用できる生物兵器の高度化が進んだ。第一次世界大戦中、ドイツ帝国政府のために炭疽菌や鼻疽を使った生物学的破壊活動が行われたが、結果は芳しくなかった。^[28]第二次世界大戦では、イギリスは野兎病菌、炭疽菌、ブルセラ菌、ボツリヌス菌の毒素を兵器化したが、結局使用されなかった。^[29] 米国も同様に生物兵器の研究を行い、^[30]炭疽菌胞子、ブルセラ菌、ボツリヌス菌の毒素を軍事利用の可能性を考えて開発した。^{[31]日本は}捕虜実験を利用して生物兵器を開発し 、戦争が終わる頃には使用しようとしていた。^{[32] [33] [34] [35] [36]}

微生物は非常に小さく、顕微鏡が発明されるまで知られていなかったため、近世以前は芸術や文学に直接登場することはありませんでした（醸造やパン作りに関する著作には間接的に登場しますが）。 1676年にアントニー・ファン・レーウェンフックが水中の微生物を観察し、その結果はすぐにロバート・フックによって確認されました。^[37]結核などのいくつかの主要な病気は、文学、芸術、映画、オペラ、音楽に登場します。^[38]

パンデミック（世界的大流行）を扱った終末後の物語の文学的可能性は、メアリー・シェリーの1826年の『最後の人間』やジャック・ロンドンの1912年の『紅の疫病』以降の小説や映画で探求されてきた。疫病を扱った中世の著作には、ジョヴァンニ・ボッカッチョの『デカメロン』やジェフリー・チョーサーの『カンタベリー物語』などがあり、どちらも人々の伝染病への恐怖とそれに伴う道徳の低下、そして肉体の死を扱っている。^[39]

ビール造りは、紀元前1800年頃の古代シュメールの時代から詩で讃えられており、粘土板に「ニンカシへの賛歌」が刻まれている。ビールの守護女神であり、創造主エンキと「聖なる湖の女王」ニンキの娘であるニンカシは、「生地を扱い、大きなシャベルで穴の中でバピールと[ナツメヤシの]蜂蜜を混ぜ、地面に置いた麦芽に水を注ぎ、瓶の中で麦芽を浸し、調理した麦芽を大きな葦の敷物に広げ、涼しさを乗り越え、両手で甘くておいしい麦汁を持ち、蜂蜜で醸造する」 ^{[40] 。}

ワインは、チョーサーの『商人の物語』に登場するフランス語やイタリア語の「イポクラス」、「クラリー」、「ヴェルナージュ」など、英語文学で頻繁に取り上げられる題材である。ウィリアム・シェイクスピアのフォルスタッフはスペインの「シェリス・サック」を飲んだが、これはサー・トビー・ベルチが好んだ「カナリア」とは対照的である。後の世紀には、ワインに関する言及はより多くのワイン生産地域に広がっている。^[41]

『微生物』は、ヒラリー・ベロックが1912年に書いたユーモラスな詩で、「微生物はとても小さいので、まったく見分けることはできないが、楽観的な人の多くは、顕微鏡で見たいと願っている」という一節で始まる。^{[42] 『}微生物と人間』は、1969年に「英国微生物学の父」 ^{[44] [45]}ジョン・ポストゲートが微生物と人間の関係というテーマ全般について書いた、高く評価されている「古典」[43] 本である。 ^[46]

微生物は、多くのドラマ化された映画に登場します。^{[47] [48]} ハリウッドは、1922年の『吸血鬼ノスフェラトゥ』から早くも致命的な病気、大量感染、そして政府の過激な対応の可能性をいち早く利用しました。この作品では、ドラキュラのような人物であるオルロック伯爵が、黒死病に汚染された不浄な地で眠り、どこへ行くにもその黒死病を持ち歩いています。もう一つの名作映画、イングマール・ベルイマンの1957年の『第七の封印』は、死神がフードをかぶった俳優によって直接表現されるという、まったく異なる形でペストのテーマを扱っています。より最近では、マイケル・クライトンの小説に基づいた1971年の『アンドロメダ病原体』で、地球を汚染する地球外微生物が描かれました。^[48]

イギリスのサイケデリックフォークバンド、インクレディブル・ストリング・バンドの1968年のアルバム『The Hangman's Beautiful Daughter』に収録されている「A Very Cellular Song 」は、部分的に原生生物であるアメーバの視点から語られている。^[49] COVID -19のパンデミックは、いくつかの曲やアルバムにインスピレーションを与えた。^{[50] [51]}

微生物アートとは、細菌を寒天培地上で培養して、希望の模様を形作る芸術作品のことである。これらの細菌は紫外線下で様々な色に蛍光を発するように選ばれる。 ^[52] ペニシリンの発見者であるアレクサンダー・フレミングは、様々な色に自然に着色した様々な細菌種を使用して「細菌絵画」を作成した。^[53]

芸術作品に原生生物が登場する例としては、ルイーズ・ブルジョワのブロンズ彫刻「アメーバ」が挙げられる。この作品は石膏のような白い緑青を帯びており、1940年代に彼女が描いた妊婦の腹部の絵を基に、1963年から1965年にかけてデザインされた。テート・ギャラリーによると、この作品は「大まかに形作られた有機的な形状で、膨らみと1つの開口部は進化の段階にある動く生き物を示唆している」とのことである。^[54]

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  ブレントフォードとハンガーフォードのテムズ川の微生物。アーサー・ヒル・ハッサル、1850年
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  第一次世界大戦中のイギリスの微生物学者が実験室で試験管の中の細菌を調べている。ジェームズ・マクベイ作、1917年
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  1966 年のソビエト連邦の国際微生物学会議の切手。背景には細菌とウイルスが描かれています。
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  ペトリ皿 の中の生きた細菌がさまざまな蛍光タンパク質を発現しているビーチの風景。ネイサン・シェイナーによる微生物アート、2006 年

微生物は、人間や家畜の多くの感染症の原因物質（病原体）です。病原細菌はペスト、結核、炭疽病などの病気を引き起こします。原生動物はマラリア、睡眠病、赤痢、トキソプラズマ症などの病気を引き起こします。微小真菌は白癬、カンジダ症、ヒストプラズマ症などの病気を引き起こします。病原ウイルスはインフルエンザ、黄熱病、エイズなどの病気を引き起こします。^{[55] [56]}

衛生習慣は、周囲から微生物、特に細菌を除去することで感染や食品の腐敗を防ぐために考案されました。 ^[57]

細菌、^{[58] [59] 、}真菌、ウイルスなどの微生物は、作物に病気を引き起こす植物病原体として重要です。真菌は、トウモロコシの葉さび病、小麦の茎さび病、うどんこ病などの深刻な作物病を引き起こします。細菌は、斑点病やクラウンゴールなどの植物病を引き起こします。ウイルスは、葉のモザイクなどの植物病を引き起こします。 ^{[60] [61]}卵菌類のフィトフトラ・インフェスタンスはジャガイモ疫病を引き起こし、1840年代の大アイルランド飢饉の一因となりました。 ^[62]

チューリップ破壊ウイルスは、オランダ黄金時代のチューリップブームの一因となった。特に有名な「センパー・アウグストゥス」チューリップは、モザイクウイルスの一種である植物病の感染によってその印象的な模様が作られ、販売されたチューリップの球根の中で最も高価なものとなった。^[63]