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色から形まで：微生物のコロニー形成パターンはどのようにしてその正体を明らかにするのか？
微生物学において、コロニー形態とは寒天培地上で観察される細菌や真菌の視覚的な外観を指し、未知の微生物を同定する最初のステップとなります。これらのコロニーの外観を、大きさ、形、色、透明度、粘稠度などの側面に焦点を当てて注意深く検査すると、微生物の正体に関する手がかりが得られ、微生物学者が正確な識別のために適切な検査方法を選択するのに役立ちます。
サンプルが微生物学研究室に到着すると、まず寒天培地に接種され、次にインキュベーター内に置かれて微生物の増殖が促進されます。微生物のコロニー化の外観は成長に伴って変化するため、検査は通常、接種後 18 ～ 24 時間後に行われますが、真菌などの成長が遅い生物の場合はタイミングが異なる場合があります。
微生物学者はまずコロニーの形態学的特徴を評価し、大きさ、色、形、粘稠度、透明度などの特定の特徴を記録します。マクロ的な特徴を観察する場合、より詳細な観察を可能にするために、手持ちの虫眼鏡または拡大鏡が使用されることがあります。微生物のコロニー形成において、透明性は透明、半透明、不透明に分類できます。 ブドウ球菌 は通常不透明ですが、多くの 連鎖球菌 種は半透明です。
コロニーの全体的な形状は、丸い、不規則な、または点状（針で刺したような）と表現されることがあります。培養皿の側面を押し下げて評価すると、コロニーの垂直方向の成長特性が明らかになります。コロニーの成長特性は、平ら、隆起、凸状、ドーム状（非常に凸状）、中央が凹状、中央が凸状として表現できます。コロニーの縁は、滑らかなもの、粗いもの、不規則なもの、繊細なものに分類できます。
たとえば、炭疽菌 の糸状の外観は、メデューサの頭に似ていると説明されることがあります。コロニー化の一貫性は、滅菌器具を使用した物理的な操作によって確認でき、サクサク、クリーミー、糸を引く、乾燥しているなどの用語を使用して説明できます。 ブドウ球菌はクリーム状の粘稠度を持つと考えられていますが、一部のナイセリア種は糸状であり、コリネバクテリウム・ジフテロイデおよびベータ溶血性連鎖球菌によるコロニー形成は通常乾燥しています。
追加機能の 1 つは、一部の微生物が血液培養培地で増殖すると、血液を消化し、培養培地上で目に見える溶血 (赤血球の破壊) を引き起こす可能性があることです。コロニーの形態学的には、溶血はアルファ溶血、ベータ溶血、ガンマ溶血の 3 つのタイプに分けられます。アルファ溶血では、血液が部分的に消化され、コロニーの周囲が緑色に変わりますが、ベータ溶血では、微生物が血液を完全に消化し、コロニーの周囲に透明な領域が残ります。溶血を起こさない生物はガンマ溶血性であると言われます。
生物学的臭気はコロニーの形態の一部と考えられる場合もあります。微生物培養物を意識的に嗅ぐことは推奨されませんが、特定の微生物は、日常的な検査中に検出できる特徴的な臭いを発します。たとえば、
Pseudomonas aeruginosaはブドウのような匂いがしますが、Staphylococcus aureusは古い靴下のような匂いがすると説明されます。
これらのコロニーの形態は、色や形だけでなく、ダイナミクスやクロマチンの生成によっても特徴付けられます。たとえば、Pseudomonas aeruginosa は、コロニーに緑色の光沢を与えるシアニンとフラビンの色素を生成しますが、一部の Serratia marcescens 標本はオレンジがかった赤色の色素を生成します。プロテウス科のような群れで泳ぐ生物は、接種点から外側に広がり、同心円状の波を形成します。
コロニーの形態の観察は、微生物種の同定における第一歩です。微生物学者は、コロニー形成の視覚的な外観に基づいて、可能性のある微生物をスクリーニングし、適切な検査を選択して確定診断を行うことができます。例えば、微生物学者がブドウ球菌に似た種のコロニー形成を観察した場合、その菌がその属に属していることを確認するために触媒酵素試験を実施し、凝固酵素試験を実施して凝固酵素陰性か、あるいは凝固酵素活性があるかを判断する。
S. aureusなどの潜在的な病原性。
臨床微生物学の実践では、微生物の同定に MALDI-TOF などの自動化技術がますます使用されるようになっていますが、コロニーの形態は依然として病原体を正常な細菌叢と区別する上で重要な役割を果たしています。これは正確な識別に不可欠であるだけでなく、自動化された技術によって不確実な結果が得られた場合に身元を確認するのにも役立ちます。
微生物のコロニー形成パターンを調べるとき、私たちは単に色や形を観察するだけでなく、これらの現象の背後にあるより深い生物学的意味を理解しています。これらの形態が微生物の機能や生態系における役割にどのような影響を与えるのか疑問に思ったことはありませんか?
