各回の項目
1. 生物の生育環境の多様性と大分類：アーキア（古細菌），細菌，真核生物
2. 熱水環境の微生物と生物の誕生・進化
3. 現在の陸上の温泉や深海の熱水噴出孔の微生物
4. 酸性・アルカリ性環境と微生物
5. 貧栄養環境と微生物
授業の進め方
・ 学生からの質問に対話的に答える形式で，授業を進めます．
・ 質問を考えるためのヒントを書いたプリントを毎回用意します．
・ プリントそのままの質問でもいいし，それを読んで自分に思い浮かんだ関連する質問や，あまり関連しない質問でもいいです．
・ なぜその質問をしたいのかや，質問者はどう考えるかを，逆に聞く場合もあります．
・ 質問した学生には，成績評価の時に加算点がつく場合があります．(大抵つきます．)
考えて質問するためのヒント
極限環境微生物学 第1回 生物の生育環境の多様性と大分類：アーキア（古細菌），細菌，真核生物
１．生物の生育環境の多様性
・ 固体，液体，気体と，生物や細胞の生育環境は，どのような関係にあるか．
・ 水があるかないかと，生物や細胞の生育環境は，どのような関係にあるか．
・ pHと，生物や細胞の生育環境は，どのような関係にあるか．
・ 温度と，生物や細胞の生育環境は，どのような関係にあるか．
・ 塩濃度と，生物や細胞の生育環境は，どのような関係にあるか．
・ 必要な栄養素があるかないかと，生物や細胞の生育環境は，どのような関係にあるか．
・ 光強度（明るさ）と，生物や細胞の生育環境は，どのような関係にあるか．
・ 酸素の有無（好気か嫌気か）と，生物や細胞の生育環境は，どのような関係にあるか．
２．生物の大分類：アーキア（古細菌），細菌，真核生物
・ 生物は，何を基準に分類できるか．
・ 生物は，何を基準に分類するとよいか．それはなぜか．
・ 系統分類とは何か，それは生物の進化とどう関係するか．
・ 以前は，生物をどう大きく分けていたか．今は，どう大きく分けるか．
・ ドメイン，界，門，綱，目，科，属，種とは何か．
・ アーキアは，なぜ古細菌と呼ばれなくなったのか．
・ 細菌は，なぜ真正細菌と呼ばれなくなったのか．
・ 真核生物は，アーキアや細菌と，どういう関係にあるのか．
３．細菌
・ 細菌は，どこに生息しているか．どこに多く生息しているか．
・ 細菌と，アーキアや真核生物との違いは，どこにあるか．
・ 細菌はどうやってエネルギーを得ているか．それは生育環境とどう関係するか．
・ 細菌は，生産者か，消費者か，分解者か．いずれでもあるのか．
・ 細菌は，どのように環境や生態系の役にたっているか．
・ 細菌は，どのように人に役に立っているか．
・ 代表的な細菌には，どんな種類があるか．
・ 細菌は，どこでどのように進化してきたか．
４．アーキア
・ アーキアは，どこに生息しているか．どこに多く生息しているか．
・ アーキアと，細菌や真核生物との違いは，どこにあるか．
・ アーキアはどうやってエネルギーを得ているか．それは生育環境とどう関係するか．
・ アーキアは，生産者か，消費者か，分解者か．いずれでもあるのか．
・ アーキアは，どのように環境や生態系の役にたっているか．
・ アーキアは，どのように人に役に立っているか．
・ 代表的なアーキアには，どんな種類があるか．
・ アーキアは，どこでどのように進化してきたか．
極限環境微生物学 第2回 熱水環境の微生物と生物の誕生・進化
５．生物は，いつどこで，誕生したか
・ 地球は，いつ，どのように誕生したか．
・ 生命は，いつ，どこで誕生したか．
・ 生命が誕生するために，何が必要か．
・ できたばかりの地球は，生命の誕生に適していたか．
・ 地球が，どのような環境になれば，生命の誕生に適するようになるか．
・ どんな物質が蓄積することが，生命の誕生に必要となるか．
・ 生命の誕生に必要な物質は，どんな場所で蓄積，濃縮しやすいか．
・ エネルギーの供給は生命の誕生に必要か．必要なエネルギーは，どう供給されたか．
６．生命の誕生した環境
・ 生命が誕生した頃の温度は，何度ぐらいと考えられているか．
・ 生命が誕生した頃の温度は，どのように推定できるか．
・ 水は1気圧の時，何度で沸騰するか．2気圧の時，何度で沸騰するか．
・ 生命が誕生した頃，地球上の温度はどのように分布していたか．
・ 生命が誕生した頃，大気組成はどうなっていたか．酸素濃度は？二酸化炭素濃度は？
・ 生命が誕生した頃，海水組成はどうなっていかか．鉄は？ナトリウムイオンは？
・ 生命が誕生した頃，地下から何が吹き出していたか．水素は？硫化水素は？
・ 生命が誕生した頃，どのようなエネルギーが利用可能になっていたか．
７．現在の生物の共通祖先の生物・細胞
・ 最初に誕生した生物と，現在の生物の共通祖先の生物は，どう違うか．どう似ているか．
・ 共通祖先の生物は，エネルギーをどのように得ていたか．
・ 共通祖先の生物は，どこに生息していたか．
・ 共通祖先の生物は，今の生物とどのくらい似ているか．どのくらい違うか．
・ なぜ，共通祖先の生物が誕生した後，生物は爆発的に増え，進化してきたか．
・ 生物は地球上だけで誕生したか．他の天体でも誕生したか．
・ 他の天体から地球に，生物がやってきた可能性はあるか．
・ 他の天体から地球に，生物が誕生するための材料がもたらされた可能性はあるか．
８．共通祖先の細胞からの初期の進化
・ 共通祖先の生物は，何度ぐらいの温度で成育していたか．
・ 共通祖先の生物は，何を求めて生育場所を確保していたか．
・ 共通祖先の生物が繁栄することで，他にどのような生物が生育可能となったか．
・ 生物の生産性は，生態系の多様化や，進化による種の多様化に，どう貢献するか．
・ 共通祖先の生物が誕生するために，熱水環境は必要であったか．たまたまか．
・ 共通祖先の生物が誕生した後，海の温度はどのように下がってきたか．それはなぜか．
・ 海の温度が下がってくると，生物は困ったか．あまり困らなかった．
・ 海の温度が下がってきたとき，高温のままであった場所があったか．
極限環境微生物学 第3回 現在の陸上の温泉や深海の熱水噴出孔の微生物
９．陸上の温泉と深海の熱水噴出孔
・ 温泉と熱水噴出孔は，地球上のどこに分布しているか．特定の場所に，分布しているか．
・ なぜ，地下から熱水が出てくるのか．その，究極の熱源は何か．
・ 火山はどこにあるか．熱水の噴出と，火山はどういう関係にあるか．地震はどうか．
・ 生命誕生から40億年の間に，地球の温度はどう変わってきたか．地下からの熱水の温度は，どう変わってきたか．
・ 全地球凍結が，いつあったか．その時，地球はどんな状態だったか．
・ 全地球凍結の時，熱水の噴出はどうなっていたか．それが生命の進化にどう影響したか．
・ 日本には，どこに，どんな温泉があるか．温度や泉質は，どのくらい違うか．
・ 温泉の温度や泉質は，何によって決まるか．地下の微生物は関与しているか．
10. 高温環境と生物の生存
・ なぜ，それぞれの生物は，一定の範囲の温度で成育しているのか．
・ 高温でもタンパク質は変性しないのか．DNAは一本鎖に解離しないのか．
・ 生体膜の構造や機能は，温度とどんな関係にあるか．
・ 高温で成育していた生物が，だんだんと低温に適応進化していくことは，よくあるか．
・ 低温で成育していた生物が，だんだんと高温に適応進化していくことは，よくあるか．
・ 成育最高温度と成育最適温度の関係は，一般的にどのくらいか．
・ 成育最高温度と生残最高温度の関係は，一般的にどのくらいか．胞子を形成するとどうか．
11. 温度の違いと成育している微生物
・ アーキアの成育最高温度は何度か．細菌は何度か．真核生物は何度か．
・ なぜ，生物の種類によって，成育最高温度が違うのか．
・ 発酵細菌，嫌気呼吸細菌，好気呼吸細菌の成育最高温度は，それぞれ何度くらいか．
・ 化学合成細菌の成育最高温度は何度か．それは，どんな意味があるか．
・ 酸素を発生しない光合成細菌の成育最高温度は何度か．それは，どんな意味があるか．
・ シアノバクテリアの成育最高温度は何度か．それは，どんな意味があるか．
・ 真核藻類の生育最高温度は何度か．それは，どんな意味があるか．
12. 長野県・中房温泉での好熱性微生物の研究（東京都立大学グループ）
・ イエローストーンと中房温泉は，高温微生物の研究地としてそれぞれどんな利点があるか．
・ 中房温泉の環境条件（温度45℃から90℃，pH 8.5，硫化水素濃度0.3 mmol/L）は，そこの微生物にどう影響しているか．
・ 中房温泉の化学合成微生物，酸素を発生しない光合成細菌，シアノバクテリアは，どんな温度に分布しているか．それは，生物の進化とどのような関係にあるか．
・ 中房温泉から，どのような地球最古候補の光合成細菌が単離できたか．なぜ，そこからか．
・ 中房温泉の微生物群集での水素の発生と消費は，どう発見されたか．どんな意味があるか．
・ 中房温泉の微生物群集でのイオウの循環は，どう明らかにされたか．どんな意味があるか．
・ 中房温泉の光合成細菌の独立栄養成育は，どう発見されたか．何が難しかったか．
・ 中房温泉での窒素固定活性と，窒素固定細菌はどう発見されたか．どんな意義があるか．
極限環境微生物学 第4回 酸性・アルカリ性環境と微生物
13. 酸性・アルカリ性と生物の関係
・ 塩酸（HCl）が，生物や人体に良くないのは，H+のためか，Cl−のためか．
・ 水酸化ナトリウム（NaOH）が，生物や人体に良くないのは，Na+のためか，OH−のためか．
・ タンパク質の構造や活性は，pHとどのような関係にあるか．
・ なぜ，タンパク質は一定のpHでしか働かないのか．極端なpHでは，変性するのか．
・ どんなpHでも働くタンパク質を作ることは可能か．
・ 一定のpHでしか働かないことは，タンパク質の本質と何か関係があるのか．
・ 水素結合とは何か．αヘリックス，βシート，立体構造と，どう関係するか．酵素の活性とどう関係するか．
・ どうしたら，タンパク質を酸性でも働くようにできるか．アルカリ性でも働くようにできるか．
14. 酸性・アルカリ性の環境と生物
・ 細胞の中は，いつもほぼ中性か，酸性やアルカリ性に偏ることはあるのか．
・ 血液や体液の中は，いつもほぼ中性か，酸性やアルカリ性に偏ることはあるのか．
・ 細胞や生物の外側は，いつもほぼ中性か，酸性やアルカリ性に偏ることはあるのか．
・ 胃の中のpHはどのくらいか，胃の細胞はそれでも大丈夫なのか．
・ レモンはなぜ酸っぱいか．どこが酸っぱいか．酸っぱくてもレモンの細胞は大丈夫なのか．
・ 発酵酢を作る細菌は，pHがどこまで生きられるか．そのpHでも，なぜ大丈夫なのか．
15. 弱酸性・弱アルカリ性に適応した生物
・ 多くの魚が生息するpHの範囲はどのくらいか．一定数の魚が生息する範囲はどうか．少ない魚が生息する範囲はどうか．まったく生息しない範囲はどうか．
・ 多くの植物が成育する土壌のpHの範囲はどのくらいか．一定数の植物が生長する範囲はどうか．少ない植物が生長する範囲はどうか．まったく成長しない範囲はどうか．
・ 多くの微生物が成長するpHの範囲はどのくらいか．一定数の微生物が成長する範囲はどうか．少ない微生物が成長する範囲はどうか．まったく成長しない範囲はどうか．
・ 微生物にとって，弱酸性や弱アルカリ性で成育することは，何か意味があるか．
・ 微生物にとって，自分が環境を弱酸性や弱アルカリ性にすることは，何か意味があるか．
・ 発酵は，なぜ多くの場合，環境を弱酸性にしがちなのか．
・ 発酵産物を利用する微生物は，なぜ多くの場合，環境を弱アルカリ性にしがちなのか．
16. 強酸性・強アルカリ性に適応した微生物
・ 微生物が成育する最低のpH，最高のpHはどのくらいか．
・ 極限環境のpHに，微生物はどのように適応しているか．
・ 極限環境のpHに適応した微生物は，中性pHの環境でも生きられるか．
・ 極限環境のpHに適応した微生物の，細胞内のpHはどのくらいか．
・ 極限環境のpHに適応した微生物は，呼吸の時の，化学浸透圧の機構（細胞内外のH+濃度差）でのATP合成に不都合はないのか．
・ 極限環境のpHに適応した微生物は，どのように進化してきたのか．
極限環境微生物学 第5回 貧栄養環境と微生物
17. 富栄養の環境と貧栄養の環境
・ 富栄養な環境はどこにあるか．貧栄養の環境はどこにあるか．
・ 地球上には富栄養な環境が多いか．貧栄養な環境が多いか．
・ 地球上の生物は，何によって制限を受けているか．エネルギーか，水か，栄養素か．
・ もともと貧栄養な環境はどこにあるか．生物のために貧栄養になっている環境はどこか．
・ 微生物にとって，富栄養な環境はどこか．
・ 多くの環境が，微生物にとって貧栄養なのはなぜか．
・ 貧栄養すぎて，微生物が成長できない環境はあるのか．
・ 貧栄養すぎて，微生物が存在できない環境はあるのか．
18. 不足しがちな元素とその理由
・ 水はどこに多いか．どこで不足しがちか．なぜ不足するのか．
・ 有機物はどこに多いか．どこで不足しがちか．なぜ不足するのか．
・ 窒素はどこに多いか．どこで不足しがちか．なぜ不足するのか．
・ リン酸はどこに多いか． どこで不足しがちか．なぜ不足するのか．
・ カリウムはどこに多いか．どこで不足しがちか．なぜ不足するのか．
・ マグネシウムはどこに多いか．どこで不足しがちか．なぜ不足するのか．
・ カルシウムはどこに多いか．どこで不足しがちか．なぜ不足するのか．
・ 鉄はどこに多いか．どこで不足しがちか．なぜ不足するのか．
19. 貧栄養な環境にどう適応して成長するか
・ 微生物は貧栄養な環境に適応できるか．どのくらいの貧栄養まで適応できるか．
・ 富栄養な環境に比べて，貧栄養では生物間の競争は激しいか，競争はそれほどないか．
・ 微生物は，どのくらいゆっくりと成長できるか．早く成長する微生物と何が違うか．
・ 微生物は，どのくらい低密度までしか成長できないものがあるか．高密度まで成長できる微生物と何が違うか．
・ 有機物が極端に少ない環境で，微生物はどういう戦略で成長するか．
・ 窒素化合物が極端に少ない環境で，微生物はどういう戦略で成長するか．
・ リン酸が極端に少ない環境で，微生物はどういる戦略で成長するか．
・ 鉄が極端に少ない環境で，微生物はどういう戦略で成長するか．
20. 極端な貧栄養な環境をどう耐え忍ぶか．（＝生残するか．）
・ 蒸留水，純水，超純水の中に，微生物はいるか．どのくらい，いるか．
・ 蒸留水，純水，超純水の中に，なぜ微生物がいるのか．なぜ生きていられるのか．
・ 貧栄養な環境で，微生物はどんな戦略で生き残るか．
・ 成育に適さない環境を，微生物はどう感知するか．感知した後，何をするか．
・ 微生物は，貧栄養環境でどうエネルギー消費を抑えるか．
・ 微生物は，貧栄養環境で，どこまで痩せ細ることができるか．
・ 好気性光合成細菌（光合成機能を持った呼吸細菌）は，なぜ光合成ができるのか．
・ プロテオロドプシン（ロドプシンに似た光プロトンポンプタンパク質）とは，何か．