細菌の分類と分類学

細菌の分類と分類学は、細菌に命名し、それらの関係を反映する階層的なシステムに配置する学問分野です。現代の細菌分類学は多相的かつ系統発生的であり、表現型、化学分類学的、ゲノム的証拠を組み合わせ、リボソームRNAと全ゲノム配列の比較が自然分類の基盤を提供しています。

Definition

細菌分類学は、細菌の系統的な分類、命名法、および同定であり、生物は表現型、化学分類学的、ゲノム的類似性および進化的関係に基づいて、階級付けされた分類群にグループ化されます。

Scope

このトピックでは、細菌の分類群がどのように定義され命名されるか、表現型に基づく分類から分子およびゲノムに基づく分類への移行、種を区別するために使用される基準、および標準的な階級（ドメイン、門、綱、目、科、属、種）について説明します。これは細菌がどのように秩序立てられているかについての参照概要であり、分類群のカタログではありません。

Core questions

• 細菌の分類群はどのような証拠に基づいて定義され、命名されますか？
• 細菌の種はどのように区別され、どのようなゲノム閾値によって区別されますか？
• 分子系統発生は細菌の分類をどのように変えましたか？

Key concepts

• ドメイン、門、綱、目、科、属、種
• 多相分類学
• 16SリボソームRNA系統発生
• DNA-DNAハイブリダイゼーション
• 平均ヌクレオチド同一性（ANI）
• ゲノムベースの種区別
• タイプ株と命名法

Key theories

3ドメイン系統発生分類

リボソームRNA配列比較は、細胞性生命を細菌、古細菌、真核生物に分け、分子系統発生を細菌の自然分類の基礎として確立します。

多相分類学

細菌の分類群は、単一の特性ではなく、表現型、化学分類学的、ゲノム的など、複数の独立した証拠を統合することによって区別されます。

Mechanisms

分類は細菌をドメインから種までランク付けし、同定はその階層内に未知の分離株を配置します。初期の分類は表現型、生理学、および化学分類学に依存していました。その後、小サブユニット（16S）リボソームRNA配列の比較が安定した分子系統発生を提供し、上位分類群を再編成しました。歴史的にDNA-DNAハイブリダイゼーションと多相的な特性の組み合わせに基づいてきた種の区別は、平均ヌクレオチド同一性などのゲノムベースの測定に収束しており、現在では全ゲノムデータが大規模な標準化された分類の基盤となっています。名称は命名法の正式な規則に準拠しており、各種は指定されたタイプ株に固定されています。

Clinical relevance

分類学は、診断検査室が細菌分離株を報告し、生物をそのグループについて知られていることに関連付けるために使用する名称とグループ化を提供し、ゲノムベースの方法は、臨床的に関連する種がどのように定義され同定されるかをますます情報提供しています。この項目は、分類の原則を参照資料として記述しており、個々の診断や治療の決定の基礎となるものではありません。

Evidence & guidelines

細菌の命名法は、国際的に合意された規則と分類学に関する委員会報告書に従い、系統発生の基盤と種の基準は、リボソームRNAと全ゲノム比較の一次文献に基づいています。現在、キュレーションされたデータベースは、標準化されたゲノムベースの分類を配布しています。

History

細菌の分類は、表現型、形状、染色、生理学から始まり、系統学マニュアルの連続する版で体系化されました。1970年代の分子系統発生と1990年の3ドメイン提案は、その基礎を配列比較に移し、ゲノム時代は種の区別をDNA-DNAハイブリダイゼーションから全ゲノム測定および標準化されたゲノムベースの分類へと移行させました。

Debates

細菌の種はどのように定義されるべきか？

操作的種概念は、DNA-DNAハイブリダイゼーションと多相的表現型基準から、平均ヌクレオチド同一性などのゲノムベースの閾値へと移行しており、表現型がどれだけの重みを持つべきかについては議論が続いています。

Key figures

• Carl Woese
• Peter Vandamme
• Donovan Parks
• Philip Hugenholtz

Seminal works

• woese-1990
• wayne-1987
• goris-2007
• parks-2020

Frequently asked questions

多相分類学とはどういう意味ですか？

それは、細菌の分類群が、単一の特性に依存するのではなく、表現型、化学分類学的、ゲノム的など、いくつかの独立した種類の証拠を統合することによって定義されることを意味します。

今日、細菌の種はどのように定義されていますか？

種の区別は、DNA-DNAハイブリダイゼーションから平均ヌクレオチド同一性などのゲノムベースの測定へと移行しており、現在では全ゲノム比較が種の定義と同定の中心となっています。