培養せずに個々の微生物細胞を系統発生学的に同定し現場で検出する

環境試料からの直接顕微鏡観察による細胞数と培養可能な細菌数との頻繁な不一致は、自然界の微生物多様性のごく一部しか現在知られていないことを示す数ある証拠の一つに過ぎない。リボソームRNA（rRNA）配列の直接取得と全細胞オリゴヌクレオチドプロービングの組み合わせにより、自然試料中の培養されていない細菌の特定のrRNA配列を検出し、個々の細胞を顕微鏡的に同定できる。単純な2成分細菌内共生関係から磁気走性細菌を含む多種混合培養、さらには高度に複雑な海洋および土壌コミュニティに至るまで、さまざまな複雑性の微生物群集で研究が行われている。培養されていない微生物の得られたrRNA配列の系統解析により、最も近縁の培養可能な関連種が明らかとなり、その自然環境の物理化学的条件の情報とともに、より的確な培養試みを促進する可能性がある。多種共生バイオフィルムや活性汚泥フロックなど複雑な群集の解析には、異なるアプローチが有効とされる。さまざまな分類階級に特異的なプローブセットを順次適用し、より一般的なものからより特異的なものへ（階層的なトップダウン方式）と進めることで、群集の構造についてますます詳細な情報を得ることができる。rRNA標的の全細胞ハイブリダイゼーションは細胞形態、特定細胞数、および定義された系統群の現場での分布に関するデータを提供するだけでなく、ハイブリダイゼーション信号の強さは個々の細胞のrRNA含有量を反映する。特定プローブによる信号強度から、既知種の個々の細胞に対する現場での成長率や活動を推定することも可能である。多くの生態系では、低い細胞内rRNA含量や細胞透過性の制限、背景蛍光の影響により、自生集団の現場での同定が妨げられている。これらの問題を回避するためのアプローチについて詳細に論じる。