細菌ゲノムとは

細菌ゲノムは、細菌の遺伝情報全体のコレクションです。 基本的に、外部と内部の両方で細菌がどのように見え、機能するかを決定します。 この遺伝情報は、生物のデオキシリボ核酸（DNA）にエンコードされる遺伝子に編成されます。 これらの遺伝子はさらに染色体に編成されます。 実際、「ゲノム」という言葉は「遺伝子」と「染色体」という言葉の組み合わせです。ゲノムはさまざまな生物でどのように構成されているかにはさまざまなバリエーションがありますが、すべてのバクテリアは半数体です。 したがって、細菌ゲノムに含まれるすべての遺伝情報は、単一の染色体に含まれています。

細菌の染色体は、DNAの基本的な構造成分であるヌクレオチドの塩基対で構成されています。 DNAには、アデニン、チミン、グアニン、シトシンの4つのヌクレオチドしか存在しません。 これらのヌクレオチドは常に同じように結合します。アデニンはチミンと結合し、グアニンはシトシンと結合します。 4つすべてが「ベースペア」として知られるものを形成します。

細菌ゲノムには、任意の数の塩基対が含まれる場合があります。 細菌のゲノムには、200,000塩基対未満しか含まれていないものもあれば、1200万塩基対以上含まれているものもあります。 その結果、バクテリアで見つかった遺伝子の数は非常に多様で、バクテリアでは575から5,500の遺伝子が報告されています。 比較として、ヒトゲノムには30億以上の塩基対と約23,000の遺伝子が含まれています。

興味深いことに、ほとんどの細菌ゲノムは円形の染色体構造に編成されています。 対照的に、人間は線形の染色体構造を持っています。 しかし、細菌ゲノムの環状構造により、DNA複製は同じ場所で開始および停止できます。これは、他の生物の線形ゲノムには見られない特徴です。

無性生殖する生物として、細菌は本質的に親のゲノムと同一のDNAを持つクローンです。 進化としても知られる細菌のゲノムへの変化は、遺伝子組換えまたは突然変異によってもたらされます。 突然変異は、DNA複製で生じたエラー、またはヌクレオチドが相互作用する方法に影響を与える変異原物質への暴露のいずれかによって発生します。 細菌はまた、遺伝子交換がどのように発生するかに応じて、形質転換、形質導入、または接合として知られる別個のプロセスを介して、遺伝情報を互いに交換および再結合できます。 細菌のゲノムが変化すると、新しい種が形成される可能性があります。

DNAシーケンスとは、生物のDNA内のヌクレオチドの順序を決定することです。 この情報は生物学的研究の重要な要素となっています。 完全に配列決定された最初の細菌ゲノムは、肺炎、髄膜炎、呼吸器感染症などのさまざまな日和見疾患を引き起こす可能性のあるインフルエンザ菌のゲノムでした。 1995年にゲノム研究所によって正常に配列決定されました。 このブレークスルー以来、数百の細菌ゲノムが配列決定され、科学者は他の細菌のゲノムの研究と配列決定を続けています。