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ペニシリウム（ / ˌpɛnɪˈsɪliəm /）は、子嚢菌類に属する菌類の属で あり、多くの種の菌類群集の一部であり、自然環境、食品の腐敗、食品および医薬品の生産において非常に重要である。
この属の中には、抗生物質として使用される分子であるペニシリンを産生するものがあり、特定の種類の細菌を殺したり、その増殖を止めたりする。他の種はチーズ製造に使用されている。菌類辞典（第10版、2008年）によると、広く分布するこの属には300種以上が含まれている。[ 2 ]
この属は、ヨハン・ハインリヒ・フリードリッヒ・リンクの1809年の著書『Observationes in ordines plantarum Naturales 』で科学文献に初めて記載された。彼は、「ペニシリウム。葉状体とフロッカス・カエスピトーシス・セプタティス・シンプリシバス・オー・ラモシス・フェティリバス・エレクティス・頂部ペニシラティス」（翻訳。ペニシリウム。葉状体は、ブラシの先端を備えた単純または直立した肥沃な枝で区切られた草の茂った房で構成されています）と書きました。ここで、ペニシラティスとは「細い毛の房を持つ」という意味です。[ 3 ] [ 4 ]リンクにはP. candidum、P. expansum、P. glaucumの 3 種が含まれており、これらはすべてブラシ状の分生子柄(無性胞子生成構造) を生成しました。一般的なリンゴ腐朽菌P. expansumが後に基準種として選択されました。[ 5 ]
1979年のモノグラフで、ジョン・I・ピットは、分生子柄の形態と分岐パターンに基づいてペニシリウムをアスペルギロイデス、ビベルティシリウム、フルカツム、ペニシリウムの4つの亜属に分類した。[ 6 ]ビベルティシリウム亜属に含まれる種は後にタラロミセスに統合された。
Penicillium属および関連属の最新の概要については、Houbracken et al. (2020) を参照してください。この概要は分子系統学的データに基づいており、「1つの菌類に1つの名前」の変更を反映しています。[ 7 ]
選ばれた種は以下のとおりです。
属名はラテン語の語根penicillumに由来し、「画家の筆」を意味し、ほうきに似た分生子の連鎖を指している。[ 8 ]
菌体（菌糸体）は、多核で通常は無色の菌糸が高度に分岐したネットワークで構成され、各細胞対は隔壁によって隔てられています。各枝の先端には分生子柄があり、緑色の球形でくびれた分生子と呼ばれる単位が伴います。これらの繁殖体は生殖において重要な役割を果たし、分生子はこれらの菌類の主な散布戦略です。[ 9 ]
有性生殖は、造卵器と造精器の融合と核の共有によって始まる子嚢胞子の形成を伴う。不規則に分布する子嚢には、それぞれ8個の単細胞性子嚢胞子が含まれている。
ペニシリウム属は、涼しく穏やかな気候を好む遍在性の土壌菌類で、有機物が存在する場所ならどこにでも一般的に存在します。ペニシリウム属とアスペルギルス属の腐生菌は、ユーロチアレス目の中で最もよく知られている代表種であり、主に有機生分解性物質上で生育します。アメリカでは一般的にカビとして知られており、特にペニシリウム亜属の種は食品腐敗の主な原因の一つです。[ 10 ]多くの種は毒性の強いマイコトキシンを生成します。これらのペニシリウム属が種子やその他の貯蔵食品上で生育できるのは、低湿度で生育しやすく、種子が十分に湿っている間に空中散布によって急速にコロニーを形成する傾向があるためです。[ 11 ]一部の種は青色で、古いパンによく生育し、青くふわふわした質感を与えます。
ペニシリウム属の中には、リンゴやナシなどの果実や球根に感染するものがあり、P. expansumは柑橘類に、P. digitatumは柑橘類に感染します。 [ 12 ]また、P. allii はニンニクに感染します。[ 13 ]一部の種は動物に病原性があることが知られており、 P. corylophilum、P. fellutanum、P. implicatum、P. janthinellum、P. viridicatum、P. waksmaniiは蚊の潜在的な病原体です。[ 14 ]
ペニシリウム属菌は、住宅や公共施設などの屋内環境の空気や塵の中に存在します。この菌は屋外から容易に運ばれ、建材や蓄積された土壌を利用して成長に必要な栄養分を得て屋内で増殖します。特定の表面に十分な水分があれば、相対湿度が低くても屋内でペニシリウムが増殖する可能性があります。英国の研究では、住宅の屋内空気中に最も多く存在するアスペルギルス属およびペニシリウム属の胞子が屋外レベルを上回っていることが判明しました。 [ 15 ]ある研究で実証されたように、相対湿度が85%でタイルの水分含有量が2.2%を超えると、天井タイルでさえペニシリウムの増殖を支えることができます。 [ 16 ]
ペニシリウム属の中には、機械や、機械の運転やメンテナンスに使用される可燃性物質や潤滑油に損傷を与える種があります。例えば、P. chrysogenum（旧名P. notatum）、P. steckii、P. cyclopium、P. nalgiovensis は燃料に影響を与え、P. chrysogenum、P. rubrum、P. verrucosumは油や潤滑油に損傷を与え、P. regulosum は光学ガラスや保護ガラスに損傷を与えます。[ 17 ]
ペニシリウム属のいくつかの種は、チーズやさまざまな肉製品の製造において中心的な役割を果たしています。具体的には、ペニシリウムのカビはブルーチーズに見られます。ペニシリウム・カマンベルティとペニシリウム・ロックフォルティは、カマンベール、ブリー、ロックフォール、その他多くのチーズに見られるカビです。ペニシリウム・ナルギオベンセは、ナルジョヴィ（エリシャウ）チーズなどの軟質カビ熟成チーズに使用され、ソーセージやハムの風味を向上させ、他のカビや細菌のコロニー形成を防ぐために使用されます。[ 18 ] [ 19 ]
食品産業における重要性に加えて、ペニシリウム属およびアスペルギルス属の種は、グルコン酸、クエン酸、酒石酸などのバイオテクノロジー的に生産される酵素やその他の高分子、およびいくつかのペクチナーゼ、リパーゼ、アミラーゼ、セルラーゼ、プロテアーゼの生産に役立っています。ペニシリウム属の一部の種は、さまざまな異種化合物を分解する能力があるため、バイオレメディエーション、より具体的には菌類レメディエーションでの使用の可能性を示しています。[ 20 ]
この属には、主要な抗生物質の原料となるカビの多様な種が含まれています。P . chrysogenum（旧P. notatum）によって産生されるペニシリンは、1929年にアレクサンダー・フレミングによって偶然発見され、グラム陽性菌の増殖を阻害することが分かりました（ β-ラクタムを参照）。抗生物質としての可能性は1930年代後半に認識され、ハワード・フローリーとエルンスト・チェーンがこの化合物を精製・濃縮しました。第二次世界大戦で感染した傷で死んでいた兵士を救うことに成功したこの薬により、フレミング、フローリー、チェーンは1945年にノーベル生理学・医学賞を共同受賞しました。 [ 21 ]
グリセオフルビンは抗真菌薬であり、潜在的な化学療法剤である[ 22 ] 。これはP. griseofulvumで発見された[ 23 ]。試験管内で腫瘍細胞の増殖を阻害できる化合物を産生する他の種には、P. pinophilum [ 24 ] 、P. canescens [ 25 ]、およびP. glabrum [ 25 ]が含まれる。
多くの真核生物は有性生殖が可能ですが、真菌種の20%は無性生殖のみを行うと考えられていました。しかし、最近の研究では、無性生殖を行うと考えられていた種でも有性生殖が行われることが明らかになっています。例えば、ブルーチーズの製造にスターターとして使用される真菌Penicillium roquefortiで有性生殖能力が最近示されました。[ 26 ]この発見は、真菌の性的適合性に関与する機能的接合型（MAT）遺伝子の存在と、減数分裂に関与することが知られている重要な遺伝子のほとんどが配列決定されたゲノムに存在することの証拠に基づいています。Penicillium chrysogenumは、抗生物質ペニシリンの原種および現在の工業的供給源として、医学的にも歴史的にも非常に重要です。この種は、有性生殖を誘発するための集中的な努力にもかかわらず、100年以上無性生殖を行うと考えられていました。しかし、2013年にBohmらは、[ 27 ]はついにP. chrysogenumの有性生殖を実証した。
ペニシリウム属に関するこれらの知見は、他の真核生物種の研究から蓄積されている証拠と一致しており、すべての真核生物の共通祖先には性が存在していた可能性が高いことを示しています。[ 28 ]さらに、これらの最近の結果は、遺伝的変異がほとんど生じない場合でも性は維持できることを示唆しています。
2013年に「 1つの菌類に1つの名前」という命名法変更が実施される前は、 Penicilliumは菌類の無性世代（クローン形態）の属として、Talaromycesは菌類の有性世代（有性形態）の属として使われていました。しかし、2013年以降、菌類は互いの遺伝的関連性に基づいて再分類され、現在ではPenicillium属とTalaromyces属の両方に、クローン繁殖のみを行う種と有性繁殖を行う種が含まれています。実際、この2つの属は現在、異なる科に分類されています。[ 7 ]