単細胞生物

細菌は地球上で最も古い生命形態の一つであり、地球上のほぼあらゆる場所に存在します。^{[ 10 ]}多くの一般的な細菌はプラスミドを持っています。プラスミドとは、細菌の染色体とは別の、短く環状の自己複製DNA分子です。^{[ 12 ]}プラスミドは、抗生物質耐性など、新たな能力に関わる遺伝子を運ぶことができます。^{[ 13 ]}細菌は主に二分裂と呼ばれるプロセスによって無性的に増殖します。しかし、約80種の細菌は、自然遺伝子形質転換と呼ばれる有性生殖を行うことができます。^{[ 14 ]}形質転換は、DNAをある細胞から別の細胞へ移す細菌のプロセスであり、受容細胞のDNA損傷を修復するための適応であると考えられています。 ^{[ 15 ]}さらに、プラスミドは、接合と呼ばれるプロセスでピルスを使用して交換されることもあります。^{[ 13 ]}

光合成を行うシアノバクテリアは、おそらく最も成功した細菌であり、地球の初期の大気を酸素化することで変化させた。^{[ 16 ]}炭酸カルシウムの層とシアノバクテリアおよび関連する細菌群集の残された堆積物からなる構造物であるストロマトライトは、広範な化石記録を残している。 ^{[ 16 ] [ 17 ]}ストロマトライトの存在は、始生代（ 40億年前から25億年前）、原生代（25億年前から5億4000万年前）、顕生代（ 5億4000万年前から現在まで）にわたって存在するシアノバクテリアの発達に関する優れた記録を与えている。^{[ 17 ]}世界の化石化したストロマトライトの多くは西オーストラリアで見られる。^{[ 17 ]}そこでは、約34億3000万年前に遡る最古のストロマトライトがいくつか発見されている。^{[ 17 ]}      

クローン老化は細菌で自然に発生し、外部ストレス要因がない場合でも起こりうる損傷の蓄積が原因であると考えられている。^{[ 18 ]}

熱水噴出孔は熱と硫化水素を放出し、化学合成独立栄養成長を利用して極限環境微生物が生存することを可能にする。^{[ 20 ]} 古細菌は一般的に細菌と外見が似ているため、当初は細菌として分類されていたが、膜構造やリボソームRNAなど、分子レベルでは大きな違いがある。^{[ 21 ] [ 22 ]}リボソームRNAの配列解析により、古細菌は細菌から分岐し、現代の真核生物の祖先であり、実際には系統発生的に真核生物により近いことがわかった。^{[ 22 ]}その名前が示すように、古細菌はギリシャ語のarchaios（原始的、古代、または原始的）に由来する。^{[ 23 ]}

古細菌の中には、地球上で最も生物学的に過酷な環境に生息するものがあり、これは生命が誕生した初期の厳しい環境をある程度模倣していると考えられています。こうした古細菌の極限環境微生物の例は以下のとおりです。

• 好熱菌は 、50 ℃～110  ℃の最適生育温度を持ち、 Pyrobaculum属、Pyrodictium属、Pyrococcus属、Thermus aquaticus属、Melanopyrus属などが含まれる。^{[ 24 ]}
• 好冷菌とは 、15 ℃未満の最適生育温度を持つ細菌で、 Methanogenium属やHalorubrum属などが含まれる。^{[ 24 ]}
• アルカリ好性菌、最適生育pHが8以上、Natronomonas属を含む。^{[ 24 ] [ 25 ]}
• 好酸性菌、最適生育pHが3未満、Sulfolobus属およびPicrophilus属を含む。^{[ 24 ] [ 26 ]}
• 好圧菌（または好圧菌）は、深海環境など最大 130 MPa の高圧を好む。これには、Methanococcus属やPyrococcus属が含まれる。^{[ 24 ]}
• 好塩菌は、0.2 M～5.2 M NaClの高塩濃度で最適に生育し、Haloarcula属、Haloferax属、Halococcus属などが含まれる。^{[ 24 ] [ 27 ]}

メタン生成菌は古細菌の重要なサブセットであり、多くの極限環境微生物を含むが、湿地環境や反芻動物および動物の後腸にも広く分布している。^{[ 28 ]}このプロセスでは、水素を利用して二酸化炭素をメタンに還元し、利用可能なアデノシン三リン酸の形でエネルギーを放出する。^{[ 28 ]}メタンを生成できることが知られている唯一の生物である。^{[ 29 ]} DNA損傷を引き起こすストレスの多い環境条件下では、一部の古細菌種が凝集し、細胞間でDNAを転送する。^{[ 30 ]}この転送の機能は、受け手細胞の損傷したDNA配列情報を、提供細胞からの損傷していない配列情報で置き換えることのようである。^{[ 31 ]}

原生動物は、鞭毛、繊毛、偽足などの運動方法によって大きく定義されます。^{[ 36 ]}原生動物の多様性ゆえに分類についてかなりの議論がありましたが、あるシステムでは現在、原生動物界の下に7つの門が認識されています。ユーグレナ、アメーバ、カヴァリエ・スミスによるチョアノゾア、ルコゾア、ペルコロゾア、ミクロスポリディア、スルコゾアです。^{[ 37 ] [ 38 ]}原生動物は、植物や動物と同様に、従属栄養生物または独立栄養生物とみなすことができます。^{[ 34 ]}ユーグレナのような独立栄養生物は光合成によってエネルギーを生産できますが、従属栄養原生動物は、口のような食道を通して食物を吸い込むか、食作用の一形態である偽足で食物を飲み込むことによって食物を摂取します。^{[ 34 ]}原生動物は主に無性生殖を行うが、一部の原生動物は有性生殖が可能である。^{[ 34 ]}有性生殖能力を持つ原生動物には、病原性種であるマラリア原虫（Plasmodium falciparum）、トキソプラズマ（Toxoplasma gondii）、トリパノソーマ（Trypanosoma brucei）、ジアルジア（Giardia duodenalis）、リーシュマニア属などが含まれる。^{[ 15 ]}

繊毛虫類は、繊毛を使って移動する原生生物のグループです。例としては、ゾウリムシ、ステントル、ボルティセラなどがあります。^{[ 39 ]}繊毛虫は、水が存在するほぼすべての環境に広く分布しており、生物を推進するために繊毛がリズミカルに拍動します。^{[ 40 ]}多くの繊毛虫は、獲物を捕らえたり、体を固定したり、防御したりするために放出できる槍状の細胞小器官であるトリコシストを持っています。 ^{[ 41 ] [ 42 ]}繊毛虫は有性生殖も可能で、繊毛虫特有の2つの核、すなわち通常の代謝制御のための大核と減数分裂を行う別の小核を利用します。^{[ 41 ]}このような繊毛虫の例としては、ストレス条件下で獲得したDNA損傷を修復するために減数分裂組換えを利用していると考えられるゾウリムシとテトラヒメナがあります。

アメーバ類は、偽足と細胞質流動を利用して環境内を移動する。赤痢アメーバはアメーバ赤痢の原因である。^{[ 43 ]}赤痢アメーバは減数分裂が可能であると思われる。^{[ 44 ]}

単細胞藻類は植物のような独立栄養生物であり、クロロフィルを含んでいる。^{[ 45 ]}多細胞種と単細胞種の両方を含むグループも存在する。

• ユーグレナ藻類は、鞭毛を持つ単細胞藻類で、淡水によく生息する。^{[ 45 ]}他のほとんどの藻類とは異なり、細胞壁を持たず、混合栄養性（独立栄養と従属栄養の両方）である。^{[ 45 ]}例として、Euglena gracilisが挙げられる。
• 緑藻類（ Chlorophyta）は、淡水に生息する単細胞藻類がほとんどである。^{[ 45 ]}緑藻類は、陸上植物の進化に最も近縁であると考えられているため、特に重要である。^{[ 46 ]}
• 珪藻は、ケイ酸質の細胞壁を持つ単細胞藻類です。^{[ 47 ]}海洋で最も豊富な藻類ですが、淡水にも生息しています。^{[ 47 ]}世界の海洋一次生産の約40%を占め、世界の酸素の約25%を生産しています。^{[ 48 ]}珪藻は非常に多様で、約10万種から構成されています。^{[ 48 ]}
• 渦鞭毛藻類は、セルロースで覆われた単細胞性の鞭毛藻類である。^{[ 49 ]}渦鞭毛藻類は混合栄養性であり、赤潮の原因となる藻類である。^{[ 46 ]} Pyrocystis fusiformisのような渦鞭毛藻類の中には、生物発光が可能なものもある。^{[ 50 ]}

単細胞菌類には酵母が含まれます。菌類はほとんどの生息地で見られますが、そのほとんどは陸上で見られます。^{[ 51 ]}酵母は有糸分裂によって増殖し、多くは出芽と呼ばれるプロセスを使用します。このプロセスでは、細胞質の大部分が母細胞に保持されます。^{[ 51 ]} Saccharomyces cerevisiae は炭水化物を二酸化炭素とアルコールに発酵させ、ビールやパンの製造に使用されます。^{[ 52 ]} S. cerevisiaeは、培養が容易な真核生物であるため、重要なモデル生物でもあります。癌や神経変性疾患の研究、細胞周期の理解に使用されてきました。^{[ 53 ] [ 54 ]}さらに、S. cerevisiaeを使用した研究は、減数分裂組換えのメカニズムと減数分裂の適応機能の理解において中心的な役割を果たしてきました。Candida spp .カンジダ症の原因菌であり、口や喉（鵞口瘡として知られる）および膣（一般的に酵母感染症と呼ばれる）の感染症を引き起こす。^{[ 55 ]}

粘液胞子虫類に属する寄生性刺胞動物の中には、単細胞期を経るものもいる。これらの生物の摂食期は、表面上は蠕虫のような単細胞性変形体であり、これらの細胞内で多細胞性の胞子が発達する。このグループは世代交代を経るため、真の意味での単細胞生物ではない。^{[ 56 ]}