真菌の生殖と胞子形成

真菌は無性生殖と有性生殖の両方を行い、ほとんどの場合、生殖の産物は胞子である。胞子は通常単細胞で、分散可能な繁殖体であり、不利な条件下でも生き残り、新しい個体へと発芽することができる。無性生殖（例えば、酵母の出芽やカビの分生子形成）はクローンを急速に増殖させる一方、有性生殖は適合するパートナー間の交配、核融合、および減数分裂を伴い、遺伝的変異を生み出す。胞子は真菌の拡散の中心であり、多くのヒト感染症を引き起こす空気中の分生子もこれに含まれる。

Definition

真菌の生殖と胞子形成とは、真菌が増殖する無性および有性のプロセス、ならびに胞子の生産を指す。胞子は、出芽、分生子形成、または交配、核融合、減数分裂を伴う有性周期を通じて生成される、分散可能でしばしばストレス耐性のある繁殖体である。

Scope

このトピックでは、真菌の無性および有性生殖様式、交配と減数分裂の細胞事象、主要な胞子の種類とその形成方法、および分散と生存における胞子の生物学的役割について扱う。本稿は、医真菌学に関連する参照生物学として生殖を扱い、真菌症の管理に関するガイドではない。

Core questions

• 真菌はどのように無性生殖を行うのか、またそれは有性生殖とどのように異なるのか？
• 真菌の交配と減数分裂の間にどのような細胞事象が起こるのか？
• 主な胞子の種類とそれらはどのように形成されるのか？
• 胞子は真菌の分散と感染においてなぜ中心的な役割を果たすのか？

Key concepts

• 無性生殖（出芽、分生子形成）
• 有性生殖と交配型
• 形質融合、核融合、減数分裂
• 分生子
• 子嚢胞子と担子胞子
• 胞子嚢胞子
• 胞子の分散と休眠
• 発芽

Mechanisms

無性生殖は、減数分裂なしに遺伝的に同一の子孫を生成する。酵母は典型的には出芽によって増殖し、糸状菌は特殊な構造から分生子を生成し、急速なクローン拡散を可能にする。有性生殖は、交配型遺伝子座によって定義される適合する交配パートナーが細胞質を融合する（形質融合）ことから始まる。核は融合する前に対になったままであることがあり（核融合）、その後、減数分裂によって子嚢胞子（子嚢菌類）や担子胞子（担子菌類）などの組換え有性胞子が生成される。胞子は、無性または有性にかかわらず、しばしば小さく、耐性があり、空気、水、または媒介生物によって容易に分散され、環境的な合図が発芽と新たな成長を誘発するまで休眠状態を保つ。

Clinical relevance

多くのヒト真菌感染症は、特にアスペルギルスなどのカビの空気中の分生子の吸入または沈着から始まるため、胞子生物学は曝露がどのように疾患につながるかに関連する。有性周期はまた、病原性や薬剤耐性に影響を与える可能性のある遺伝的多様性をもたらす。本稿は、生殖生物学を参照資料として記述しており、診断や治療の指針を提供するものではない。

Evidence & guidelines

ここでの記述は、真菌の有性および無性生殖に関する現在のナラティブレビューと標準的な真菌学の教科書に基づいている。これらは、臨床試験のエビデンスではなく、メカニズム的および記述的なコンセンサスを伝えている。

History

古典的な真菌学では、真菌を有性胞子形成構造によって主に分類し、子嚢菌類、担子菌類、その他のグループを区別していた。交配型の認識と、形質融合、核融合、減数分裂の細胞学的順序が有性周期を明確にし、その後、分子遺伝学は、かつて純粋に無性と考えられていた真菌における隠れた有性生殖や単性生殖を明らかにし、真菌の多様性や病原性形質がどのように生じるかについての理解を再構築した。

Key figures

• Joseph Heitman
• Constantine John Alexopoulos

Seminal works

• ni-2011
• alexopoulos-1996

Frequently asked questions

真菌の胞子とは何か？

胞子とは、真菌によって生産される通常単細胞で分散可能な繁殖体であり、しばしばストレスに耐性があり、環境中で生き残り、発芽して新しい個体を形成することができる。

すべての真菌は有性生殖を行うのか？

いいえ。多くの真菌は出芽や分生子形成によって無性生殖を行い、一部の真菌は長らく有性周期を持たないと考えられていた。有性生殖が行われる場合、それは適合するパートナー間の交配とそれに続く減数分裂を伴い、遺伝的変異を生み出す。