標準的な実験室環境では、細菌培養器は最も一般的に37°C (98.6°F)に維持されます。この特定の温度は恣意的なものではなく、ヒトの体温を模倣しているため意図的に選ばれています。その結果、臨床微生物学や研究微生物学の主要な焦点である、医学的に関連する細菌の大部分にとって理想的な増殖条件を提供します。
中心となる原則は、温度が細菌の生命に不可欠な酵素反応の速度を支配するということです。特殊な細菌には他の温度が使用されますが、37°Cの標準は、大腸菌やブドウ球菌のようなほとんどのヒト病原菌を含む中温菌にとって最適な増殖点であるため選ばれています。
重要な関連性：温度と細菌の代謝
培養器の温度は、細菌を培養する上で間違いなく最も重要な単一のパラメータです。それは増殖速度、代謝活動、さらには特定の遺伝子の発現を直接制御します。
酵素：細菌増殖の原動力
栄養素の吸収からDNAの複製まで、細菌におけるすべての重要なプロセスは酵素によって駆動されます。これらのタンパク質は生物学的触媒として機能し、そうでなければ生命を維持するには遅すぎる化学反応を促進します。
酵素の機能は温度に非常に敏感です。エンジンの性能曲線と考えてみてください。エンジンが最も効率的に作動する特定の温度があります。
温度の「ゴルディロックスの原理」
細菌にとって、温度は「ゴルディロックスの原理」に従って作用します。増殖が最も速い最適な範囲があります。
- 低すぎる場合：低温では、酵素反応が著しく遅くなります。細菌は死滅しませんが、最小限の増殖でほぼ休眠状態に入ります。これが冷蔵の原理です。
- 高すぎる場合：温度が最適値を超えて上昇すると、酵素は変性し始めます。その正確な三次元構造が崩壊し、機能しなくなります。この損傷は通常不可逆的であり、細胞死につながります。
なぜ37°Cが普遍的な標準になったのか
37°Cの選択は、現代微生物学の目標を直接反映しています。1世紀以上にわたり、主な焦点はヒトの感染症を理解し、診断し、治療することでした。
ヒト宿主環境の模倣
健康なヒトの正常な体内温度は37°Cであるため、これは病原菌が繁殖するように進化した環境です。実験室でこの温度で培養することで、自然な増殖パターンを観察し、抗生物質に対する感受性をテストし、関連する条件下で病気を引き起こすメカニズムを研究することができます。
中温菌の世界
細菌は、好む温度範囲によって大まかに分類されます。中程度の温度、通常20°Cから45°Cで最もよく増殖するものは、中温菌（ギリシャ語のmeso、意味は「中間」）と呼ばれます。
このグループには、無害な共生菌としても危険な病原菌としても、人体内および体表に生息する細菌の大部分が含まれます。したがって、37°Cはヒト中心の微生物学に関するあらゆる作業のデフォルト設定です。
例外とトレードオフの理解
37°Cが標準であるとはいえ、それが万能の解決策ではないことを認識することが重要です。間違った温度を使用することは、実験の失敗の一般的な原因です。
好冷菌：寒さを好むもの
好冷菌として知られる一部の細菌は、低温環境に適応しています。これらはしばしば食品の腐敗や環境科学の文脈で研究されます。
リステリア・モノサイトゲネスや特定のシュードモナス種のようなこれらの生物を培養するには、4°C（冷蔵）、20-25°C（室温）、またはそれらの自然生息地と一致する別の値の温度が必要となる場合があります。これらを37°Cで培養すると、おそらく死滅するでしょう。
好熱菌：熱を好むもの
逆に、好熱菌は高温で繁殖し、温泉、堆肥の山、深海の熱水噴出孔などでよく見られます。
典型的な例は、70°C前後で最適に増殖するサーマス・アクアティカスです。その耐熱性DNAポリメラーゼ酵素は、分子生物学における画期的な技術であるポリメラーゼ連鎖反応（PCR）の基礎となっています。これを37°Cで増殖させようとすると、全く増殖しないでしょう。
不適切な培養の影響
間違った温度を選択すると、重大な結果が生じる可能性があります。
- 増殖しない：温度が生物の生存可能な範囲外である場合、培養が完全に失敗する可能性があります。
- 増殖が遅い：最適ではない温度は培養時間を長くし、定量実験の結果を歪める可能性があります。
- 非典型的な挙動：温度は細菌が発現する遺伝子に影響を与え、その病原性、コロニーの外観、または代謝産物を変化させる可能性があります。
目標に応じた適切な温度設定
正しい培養器の温度は、研究している特定の生物と、答えようとしている質問によって完全に決定されます。
- 臨床微生物学またはヒト病原菌に主に焦点を当てる場合：ヒトの体内の条件をシミュレートするために、培養器を37°Cに設定します。
- 一般的な環境微生物学に主に焦点を当てる場合：土壌または水サンプルでは、しばしば20°Cから25°Cという、その発生源環境を反映した温度を使用します。
- 冷蔵下での食品腐敗に主に焦点を当てる場合：好冷性生物の増殖を研究するために、4°Cに設定された培養器を使用します。
- 極限環境微生物の専門研究に主に焦点を当てる場合：その生物に特有の最適温度を使用する必要があります。これは55°C、70°C、またはそれ以上の高温になる可能性があります。
最終的に、培養温度を細菌の自然な最適温度に合わせることは、信頼性と再現性のある微生物学の基礎となります。
要約表：
| 温度設定 | 細菌グループ | 主な用途 |
|---|---|---|
| 37°C (98.6°F) | 中温菌（例：大腸菌、ブドウ球菌） | 臨床微生物学、ヒト病原菌研究 |
| 4°C - 25°C | 好冷菌 / 好冷性菌 | 食品の腐敗、環境サンプル |
| 55°C - 70°C以上 | 好熱菌（例：サーマス・アクアティカス） | 専門研究、極限環境微生物研究 |
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