2007年06月30日
原核生物と真核生物
光合成を始めたシアノバクテリアに引き続き、今回はさらに進化した真核生物を原核生物との違いを中心に紹介します。
シアノバクテリアは原核生物と分類されます。古細菌（好熱菌・メタン菌など）と真正細菌（ラン藻や大腸菌など）に大別されます。
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その後、大きく進化を遂げた真核生物が登場します。私たち人類も真核生物です。
真核生物の登場がいつからか、はっきりとはわかりませんが27億年前の頁岩（けつがん）からは、真核生物起源らしい有機物が検出されています。
はっきりとした細胞自身の化石は、19億年前のアメリカやインドの地層から見つかっているようです。
真核細胞の模式図
原核生物と真核生物の違い
原核生物の細胞の大きさは1～10μm程度です。
一方、真核生物の細胞は数μm～数十μm。体積にすると1000倍もの違いがあります。
上の図は真核細胞の模式図です。
膜で囲まれた巨大空間にミトコンドリアや葉緑体という様々な細胞内組織が存在しています。
（1.核小体 2.細胞核 3.リボソーム 4.小嚢 5.粗面小胞体 6.ゴルジ体 7.細胞骨格 8.滑面小胞体 9.ミトコンドリア 10. 11. 12.リソソーム 13.中心体）
上図2.のDNAを核膜で保護した細胞核を形成したことで、二重の膜空間が生まれDNAの安定性を獲得しました。
この二重の安定空間を獲得したことで、それまで生存を脅かす酸素や紫外線を栄養源とする原核生物（ミトコンドリアやシアノバクテリアが葉緑体となる）を取り込んでの共生が可能となったのです。
その他の細胞内組織も膜で覆われ、それぞれ異なる選択的透過性を活かして、専門的な役割を分化し各組織を統合可能にしたことが大きな特徴です。
膜による統合機能とは情報伝達機能であり、これが発達できたことで多細胞生物へと進化可能になりました。情報伝達部機能の代表は神経細胞ですね。
また、原核生物にあった細胞壁が植物の登場までの間、消滅しています。
大型化する過程では構造材としての細胞壁を取り去り膨張や変形、流動性を高めたのでしょう。
アメーバのように細胞自身が流動化したり、細胞内で細胞内組織が自在に動き回ることができるのも原核生物にはなかった特徴です。繊毛運動や筋収縮などを細胞自身の変形を行う細胞内骨格と呼ばれる機能も獲得しました。
光合成生物や酸素生物、いずれも異物・異種を取り込むことは極めて危険であり、共生が可能になったことは奇跡的な出来事です。
真核生物への進化とは共生原理、つまり分化と統合機能を高度化であり、多様な進化への道を切り開いた大きな一歩だったのです。
まだまだ違いはありますが、生殖の特徴は多細胞への進化の中で扱っていただきましょう。
参考サイト
Lectures on Biology
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- by tsuji1
- at 14:59
comments
初めてコメントします。気になる点が２点あったので。
>上図1.の核小体（一般的には核と呼ばれる）はDNAを核膜で保護したことで、二重の膜空間が生まれDNAの安定性を獲得しました。
核小体は核とは別物です。
核小体は細胞核の中にある、タンパク質とRNAの複合体です。rRNAの合成を行うようです。
（参考：岩波生物学事典第４版 p.205-206）
>この二重の安定空間を獲得したことで、それまで生存を脅かす酸素や紫外線を栄養源とする原核生物（ミトコンドリアやシアノバクテリアが葉緑体となる）を取り込んでの共生が可能となったのです。
この書き方だとシアノバクテリアの光合成が紫外線を特異的に使うようにみえて、具合が悪いです。
yui さんコメントありがとうございます。
核小体は私の勘違いでした。ご指摘の通りで、本文を修正しました。
なんで真核細胞は、核膜をつくる必要があったのだろう？？これって難問・・と思っていたら、答えがこの記事に載っていて、すっきりしました。