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微生物（びせいぶつ、英: microorganismあるいはmicrobe）は、ヒトの肉眼ではその存在が判別できず、顕微鏡などを用いることで観察できる大きさの生物を指す。全ての単細胞生物が微生物として扱われるほか、一部の多細胞生物も微生物の範疇に入る（ワムシなど）。
地球上の生物は細菌、古細菌、真核生物の3つのドメインのいずれかに分類される。細菌および古細菌はほとんどが単細胞生物であり、そして多細胞性を示す種も含めて全てが微生物である。真核生物も大部分は単細胞性（すなわち微生物）であり、微生物でないのは、植物界、動物界、そしてストラメノパイルの系統群に属するごく限られた大型の多細胞生物だけである。
微生物を研究する学問分野を微生物学と言う。
微生物は人類の生活や人類が暮らす自然環境の維持に、直接的・間接的に古来深い関わりを持っている。一部の微生物がヒトに対して病原体として作用したり、食物を腐敗させるたりする半面で、有用な働きもしている。発酵食品、抗生物質を含む医薬品原料やバイオ燃料といった有用物質の製造、下水処理、土壌改善、抗生物質、光合成細菌による地球の大気への酸素供給などが挙げられる。
大きさ
微生物の大きさについて厳密な定義はなく、体のサイズがヒトなどの大型生物に比べて微小であるとの理由のみで区分されるため、地球上の生物のほとんどは微生物である。たとえば、真核生物の仲間であるゾウリムシは体長が0.1mmばかりでこれは目をこらせば見える大きさである。同様の仲間には1mmを超える種も存在し、完全に肉眼で確認が可能である。また、一部の細菌（Thiomargarita namibiensisなど）も肉眼で識別可能だが、我々に比べれば極小なため、通常は微生物として扱われる。菌類などで肉眼で確認できるサイズのコロニーを作るものであっても、カビのように、その体の構成単位が顕微鏡的大きさであるものは、やはり微生物として扱われる。
ロバート・フックは、自作の顕微鏡で細胞を観察しているが、微生物を観察することはできなかったようである。アントニ・ファン・レーウェンフックの手製、単レンズの顕微鏡観察によって最初に指摘された。彼は様々な微生物を観察し、その姿や大きさについてかなり正確に報告しているが、その報告を元に、微生物を観察できたものも少なかったようである。
カビの場合、大きいものは背丈が10cm、コロニーの直径はさらに大きなものがあるが、多くのものでは、その基本構造である菌糸や胞子形成部は1mm以下であり、やはりその構造を知るには顕微鏡が必要になる。
小さい方では、細菌の細胞は1-数µm、リケッチアなどにはさらにその数分の1のものがある。古細菌の中にも最大直径0.2μmほどのものがあり、細胞構造を保つ生物としてはこのあたりが最小であろう。この大きさはもはや電子顕微鏡の領域である。
分布
地球上のあらゆる生物圏に生息する。上空5000mから、地下1000km以上、あらゆる水圏や土壌から発見される。他の生物体内にも、寄生、共生、関係不明の多くの微生物が生息している（例：腸内細菌など人体常在菌）。
微生物のうち、一般的に生理活性が阻害されると思われる極端な温度、pH、NaCl濃度、有機溶媒、そして圧力の下で生存するものを、極限環境微生物という。
生態
微生物のその生活様式は、光合成によって必要な生体物質を自前で合成できる独立栄養生物から、環境中の有機物を摂取する、または他の微生物を捕食して必要な栄養を補う従属栄養生物まで様々である。大型動物と寄生や共生の関係にあるもの、また微生物間での寄生や共生も知られる。それらは我々の目に触れないところで行われるため、詳細は未だ判明しない部分も多い。しかし全体としてこれらの微生物の活動は我々の目に見える規模の変化をもたらすこともある。例えば食物を放置しておくと、カビや細菌類の活動により食物は変質する。この変化は腐敗または発酵と呼ばれるが、これは微生物によって食物中の有機物が分解、代謝されることで起きる。ただし、そこに出現する微生物の種は多様で、各微生物の代謝活動の総和が巨視的なレベルで我々の目に見えている。これらの微生物は一般に分解者と呼ばれ、有機物を無機物から合成する生産者と対比される。
微生物は、それ単独で生活するものから、他の生物の体表面や体内で生活するものも存在する。前者は自由生活性生物、後者は寄生または共生生物と呼ばれる。寄生生物のうち宿主の生活に悪影響を与える場合は病原体と呼ばれ、実際、微生物学はもともと病原体の研究が基礎となっている。病原体には様々な細菌が知られているが、古細菌では知られていない。大型の多細胞生物は現実には微生物にまみれて生活し、普段は気がつかないままに互いに影響を与えあっている。腸内には腸内細菌、あるいは腸内微生物といわれる独特の生物群があり、それらは宿主である大型生物の消化や健康と深い関連を持っている。これらの微生物は宿主に利益をもたらす場合も害をなす場合もある。
関連する用語
- プランクトンという用語は、本来は、生物の大きさを規定する意味は含まないが、時として微生物とほぼ同じ意味に使われることがある。プランクトン図鑑には、往々にして、定着性の微小藻類や底生の原生動物が含まれている。
- 微生物学では、原核生物（細菌+古細菌）の意味で使われる傾向がある。
- ウイルスは通常は生物として扱われないが、微生物学の範疇で議論される場合がある。
