グラム陰性菌という名称の具体的な由来とは？色素が定着せずにアルコールの溶解作用によってすぐ脱色されてしまう理由

前々回と前回の記事では、グラム染色と呼ばれる細胞染色の方法に基づいて区分されていくことになるグラム陽性菌とグラム陰性菌と呼ばれる二つの細菌のグループのうちの前者にあたるグラム陽性菌の具体的な特徴と、そうしたグラム陽性菌に分類されることになる代表的な細菌の種類について詳しく考察してきましたが、

今回の記事では、こうしたグラム陽性菌とグラム陰性菌という二つの細菌のグループのうちの後者にあたるグラム陰性菌とは、具体的にどのような特徴を持った細菌の種族であると考えられるのかということについて、

そうしたグラム陰性菌という名称の由来と具体的な細胞体の構造といった観点から詳しく考察していきたいと思います。

グラム陰性菌という名称の由来とは？グラム染色における色素が定着しない細菌のグループ

そうすると、まず、

前々回の記事でも書いたように、グラム染色法と呼ばれる細胞染色法においては、顕微鏡で観察するための検体となる細菌はクリスタルバイオレットに代表されるような紫色の色素によって染色されたのち、

いったんアルコールによる脱色が行われてから、通常の場合は、対比染色として用いられることになるサフラニンやフクシンといった赤色の色素によって再染色されていくことになるのですが、

こうした一連のグラム染色およびその後の対比染色の過程において、グラム染色の段階で染色された紫色の色素が、その後のアルコール脱色の段階ですべて抜け落ちてしまい、さらにその次の対比染色の段階において改めて赤色の色素によって再染色されることになる細菌のグループのことを指して、グラム陰性菌という名称が用いられることになると考えられることになります。

つまり、一言でいうと、

こうしたグラム陰性菌と呼ばれる細菌のグループの名称の具体的な由来としては、

上述したようなグラム染色法と呼ばれる細胞染色法において、紫色の色素が定着せずに脱色されてしまうという陰性の反応を示す細菌の種族という意味でグラム陰性菌という名称が用いられていると考えられることになるのです。

グラム陰性菌の細胞において色素が定着せずにアルコールの溶解作用によってすぐ脱色されてしまう理由とは？

それでは、

こうしたグラム陰性菌と呼ばれる細菌のグループへと分類されることになる細菌たちは、なぜ、前回までの記事で取り上げてきたグラム陽性菌に分類される細菌たちとは違って、グラム染色によって一度は染色されたはずの紫色の色素がそのまま定着せずに、その後のアルコール脱色の段階においてすぐに抜け落ちてしまうことになるのか？ということについてですが、

そうした点については、

こうしたグラム陰性菌と呼ばれる細菌の種族の細胞体の構造、そのなかでも特に、細胞の外殻構造にその理由が求められることになると考えられることになります。

グラム陰性菌に分類される細菌の細胞の外殻構造は、外膜と内膜と呼ばれる二重膜構造からなる二つの細胞膜と、そうした二重膜構造の間に存在する細胞壁の層によって構成されていて、

こうしたグラム陰性菌の外膜と内膜の間に存在する細胞壁は、グラム陽性菌の場合と同様に、ペプチドグリカンと呼ばれる高分子化合物によって構成されていると考えられることになります。

しかし、その一方で、

グラム陰性菌の場合は、こうした細胞壁におけるペプチドグリカンの層の厚さが非常に薄く、グラム陽性菌の場合と比べて、だいたい10分の1程度の厚さしかないと考えられているため、

アルコールなどの薬品や物理的な衝撃、あるいは、高温や低温といった温度変化などに対しても、そうした分だけ耐久性の低い脆弱な構造となりやすい傾向があると考えられることになります。

つまり、

こうしたグラム陽性菌に分類される細菌は、グラム陽性菌と比べて、細胞体を外界からの侵食から保護する細胞壁におけるペプチドグリカンの層が非常に薄いため、

グラム染色の過程において用いられるアルコールの溶解作用に耐えきることができずに、外膜と細胞壁の層がすぐ崩壊してしまい、細胞体の内部に含まれていた紫色の色素が細胞外へと流出してしまうことになるため、すぐに脱色されてしまうことになると考えられることになるのです。

ちなみに、

こうしたグラム陰性菌の薄い細胞壁の層のさらに外側にある外膜と呼ばれる二重膜構造における外側の細胞膜の部分は、リポ多糖と呼ばれる脂質と糖質が結合してできた物質によって構成されていて、

人間の唾液や涙などの体液の内に存在する分解酵素の一種であるリゾチームや、ペニシリンなどの一部の抗生物質などに対する耐性を示すことによって、細胞壁とは別な形で細菌の細胞体を保護する働きがあると考えられることになるのですが、

その一方で、

こうしたグラム陰性菌の外膜の主成分にあたるリポ多糖と呼ばれる物質は、細菌の細胞体が破壊された際に人体に対して毒性を示すことになるため、細菌の細胞内に含まれる毒素という意味で内毒素とも呼ばれていて、

こうしたグラム陰性菌の外膜に由来する内毒素によっては、免疫反応の亢進による炎症や発熱、あるいは、血管内皮細胞の損傷や血液の凝固障害、さらには、血圧低下や呼吸困難などのショック症状といった多様な症状が引き起こされるケースもあるため、

一般的に、

細胞の外殻構造において、薄い細胞壁の層の外側に、さらに、こうした外膜と呼ばれる内毒素を含む膜構造を形成していくことになるグラム陰性菌と呼ばれる細菌のグループには、

そうした外膜と呼ばれる膜構造を持たないグラム陽性菌の場合と比べて、人体に対して病原性を示す細菌が比較的多く分類されることになると考えられることになるのです。

・・・

次回記事：グラム陰性菌の具体的な特徴と分類されることになる代表的な細菌の種類

前回記事：グラム陽性菌の具体的な特徴と分類されることになる代表的な細菌の種類

「生物学」のカテゴリーへ