プリンキピア

第22章原核生物：細菌と古細菌

Section Summary節のまとめ

Pathogens are only a small percentage of all prokaryotes. In fact, prokaryotes provide essential services to humans and other organisms. Nitrogen, which is not usable by eukaryotes in its plentiful atmospheric form, can be “fixed,” or converted into ammonia (NH3) either biologically or abiotically. Biological nitrogen fixation (BNF) is exclusively carried out by prokaryotes, and constitutes the second most important biological process on Earth. Although some terrestrial nitrogen is fixed by free-living bacteria, most BNF comes from the symbiotic interaction between soil rhizobia and the roots of legume plants.
病原体は、原核生物全体のごく一部にすぎない。実際、原核生物はヒトやほかの生物へ、不可欠な働きを提供する。大気中に豊富にある形の窒素は真核生物には使えないが、生物的または非生物的に「固定」し、アンモニアNH3へ変換できる。生物的窒素固定（BNF）は原核生物だけが行い、地球で2番目に重要な生物過程をなす。陸上の窒素の一部は自由生活性細菌が固定するが、BNFの大半は、土壌の根粒菌とマメ科植物の根の共生的相互作用による。
Human life is only possible due to the action of microbes, both those in the environment and those species that call us home. Internally, they help us digest our food, produce vital nutrients for us, protect us from pathogenic microbes, and help train our immune systems to function properly.
ヒトの生活は、環境中の微生物と、私たち自身を住まいとする微生物の両方の働きによって、初めて成り立つ。体内では、食物の消化を助け、不可欠な栄養分を作り、病原微生物から守り、免疫系が適切に働くよう訓練するのを助ける。
Microbial bioremediation is the use of microbial metabolism to remove pollutants. Bioremediation has been used to remove agricultural chemicals that leach from soil into groundwater and the subsurface. Toxic metals and oxides, such as selenium and arsenic compounds, can also be removed by bioremediation. Probably one of the most useful and interesting examples of the use of prokaryotes for bioremediation purposes is the cleanup of oil spills.
微生物によるバイオレメディエーションは、微生物の代謝を使って汚染物質を除くことである。土壌から地下水や地下へ溶け出す農業用化学物質の除去に使われている。セレンやヒ素の化合物など、有毒金属や酸化物も除ける。原核生物を使う最も有用で興味深い例の一つは、おそらく流出油の除去である。

Review Questions確認問題

Exercises 37–40練習問題 37–40
Exercise 37問題 37
Which of these occurs through symbiotic nitrogen fixation?
共生的窒素固定によって起こることは、次のどれか。
  1. The plant benefits from using an endless source of nitrogen.
    植物は、尽きることのない窒素源を利用できるという利益を受ける。
  2. The soil benefits from being naturally fertilized.
    土壌は自然に肥沃になるという利益を受ける。
  3. Bacteria benefit from using photosynthates from the plant.
    細菌は、植物の光合成産物を利用できるという利益を受ける。
  4. All of the above occur.
    上記のすべてが起こる。
Solution解き方
D
D
Exercise 38問題 38
Synthetic compounds found in an organism but not normally produced or expected to be present in that organism are called _____.
生物内に見つかるが、その生物が通常は作らず、存在するはずもない合成化合物は、_____と呼ばれる。
  1. pesticides
    農薬
  2. bioremediators
    生物浄化を行うもの
  3. recalcitrant compounds
    難分解性化合物
  4. xenobiotics
    生体異物
Solution解き方
D
D
Exercise 39問題 39
Bioremediation includes _____.
バイオレメディエーションには、_____が含まれる。
  1. the use of prokaryotes that can fix nitrogen
    窒素を固定できる原核生物の利用
  2. the use of prokaryotes to clean up pollutants
    原核生物を使った汚染物質の除去
  3. the use of prokaryotes as natural fertilizers
    天然肥料としての原核生物の利用
  4. All of the above
    上記のすべて
Solution解き方
B
B
Exercise 40問題 40
In addition to providing yogurt with its unique flavor and texture, lactic acid-producing bacteria also provide which additional benefit during food production?
乳酸を作る細菌は、ヨーグルトに独特の風味と食感を与えるほか、食品生産でどのような追加の利点をもたらすか。
  1. Providing xenobiotics
    生体異物を供給する
  2. Lowering the pH to kill pathogenic bacteria
    pHを下げて病原細菌を殺す
  3. Pasteurizing milk products
    乳製品を低温殺菌する
  4. Breaking down lactose for lactose-intolerant individuals
    乳糖不耐症の人のために乳糖を分解する
Solution解き方
B
B

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 41–42練習問題 41–42
Exercise 41問題 41
Your friend believes that prokaryotes are always detrimental and pathogenic. How would you explain to them that they are wrong?
英語のヒント
友人は、原核生物は常に有害で病原性だと思っている。その考えが誤りだと、どのように説明するか。
Solution解き方
Remind them of the important roles prokaryotes play in decomposition and freeing up nutrients in biogeochemical cycles; remind them of the many prokaryotes that are not human pathogens and that fill very specialized niches. Furthermore, our normal bacterial symbionts are crucial for our digestion and in protecting us from pathogens.
英語のヒント
原核生物が、分解や、生物地球化学的循環の中で栄養分を解放することに果たす重要な役割を思い出してもらう。また、ヒトの病原体ではなく、高度に特殊化したニッチを占める原核生物が多いことも伝える。さらに、私たちに通常共生する細菌は、消化や病原体からの保護に不可欠である。
Exercise 42問題 42
Many people use antimicrobial soap to kill bacteria on their hands. However, overuse may actually increase the risk of infection. How could this occur?
多くの人は、手の細菌を殺すために抗菌石けんを使う。しかし使いすぎると、かえって感染の危険が増えることがある。それはどのように起こりうるか。
Solution解き方
Soap indiscriminately kills bacteria on skin. This kills harmful bacteria, but can also eliminate “good” bacteria from the skin. When the non-pathogenic bacteria are eliminated, pathogenic bacteria can colonize the empty surface.
英語のヒント
石けんは皮膚の細菌を無差別に殺す。有害な細菌を殺すが、皮膚の「よい」細菌も取り除くことがある。非病原性細菌が除かれると、空いた表面に病原性細菌が定着できる。
biological nitrogen fixation
生物的窒素固定
conversion of atmospheric nitrogen into ammonia exclusively carried out by prokaryotes
原核生物だけが行う、大気中の窒素からアンモニアへの変換。
bioremediation
バイオレメディエーション
use of microbial metabolism to remove pollutants
微生物の代謝を利用して汚染物質を除くこと。
biotechnology
バイオテクノロジー
any technological application that uses living organisms, biological systems, or their derivatives to produce or modify other products
生物、生物システム、またはそれらの派生物を使い、ほかの製品を作ったり変えたりする、あらゆる技術的応用。
nodule
根粒
novel structure on the roots of certain plants (legumes) that results from the symbiotic interaction between the plant and soil bacteria, and is the site of nitrogen fixation
特定の植物、すなわちマメ科植物の根にできる新たな構造。植物と土壌細菌の共生的相互作用から生じ、窒素固定の場となる。