2007年07月03日
大腸菌の不思議
単細胞生物かつ無性生物は、分裂しながら増殖していくと捉えがちですが、今回はちょっと変わった無性生物の生殖事例を紹介します。 
＜ウィキペディアより引用http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E8%85%B8%E8%8F%8C＞
その生物の名前は、 『大腸菌』です。
大腸菌は、グラム陰性の桿菌で通性嫌気性菌に属し、環境中に存在するバクテリアの中で主要な種の一つです。
この菌は腸内細菌でもあり、温血動物（鳥類、哺乳類）の消化管内、特に大腸に生息しています。
大腸菌を代表とした細菌類には、 『性』というものがありません。
性は生物の生殖にとって必ずしも必要なものではないのです。
前回のレポートにもありましたが、無性生殖を行う生物は、分裂することによって増殖していきます。
もちろん生まれる子はすべて、親と全く同じ遺伝情報を持つクローンです。
今回紹介している大腸菌も、無性生物の原核単細胞生物で、分裂することで生殖を行っています。
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大腸菌は、分裂によって生殖を行います。
条件さえ良ければ20分に１回の割合で分裂し、その結果、１個の大腸菌が９時間で１億個体にまで増殖するそうです。すごいっ 
例えば、１匹の大腸菌は、分裂を繰り返して急激に個体数を増やしますが、突然変異を起こしたものを除くとすべて遺伝的には全く同じコピーに過ぎません。 
ところがところが、条件さえ整えば、無限に分裂を繰り返すように思える大腸菌も、 『接合』を行うらしいのです。
なんで？？？
ちなみに接合とは、後日詳しくレポされると思いますが、簡単に説明しておきます。
接合とは・・・
『細胞間で生じる現象のひとつで、二つの細胞が互いに融合し、遺伝子の交換などを行い、新たな組み合わせを生じさせること。』
接合って、有性生殖にのみみられる現象だと想っていたのでびっくりですね。 
単純に、分裂すれば生殖できるのなら、接合する必要無いじゃん！！と想うのですが、実は秘密がありました・・・。 
大腸菌のような無性生物には当然、オスもメスもありませんが、大腸菌にはＦ因子と呼ばれる遺伝子を持つ菌と、持たない菌があるのです。
この二種類の大腸菌がお互いに近づくと管が伸びてお互い近づけあい、Ｆ因子を持つ菌からＦ因子がその管を通して持たない菌に移ります。
Ｆ因子を移された菌は、今度はＦ因子を持っている菌として他の大腸菌にＦ因子を移していくことができるようになります。
このＦ因子はプラスミドと呼ばれる染色体ではない小さなＤＮＡ分子として存在しています。また、この接合によってＦ因子が移動するときには、30から100の遺伝子が伝達されます。
分裂する時にＦ因子を失う個体がいる？？ 
それって、突然変異？コピーミス？
接合の頻度はそんなに多くなく、100万回の１の低頻度で発生するらしいです。
しかし、なぜ、接合するのかの答えにはたどりついていませんね。。。 
ここからはあくまで仮説ですが、大腸菌の接合する頻度が低頻度であることから考えてみても、大腸菌の生殖における基本戦略は『分裂』であると行って良いと思います。
大腸菌は、同類同者をたくさん増やすことで、種の保存の戦略をとっている。
そうだとすれば、Ｆ因子を持たない個体は、欠損をはらんだ個体。
→Ｆ因子を持たない個体がそのまま分裂すれば、同類他者が増殖→規定戦略から外れる。
⇒どうする？
⇒分裂の際のコピーミス？（ｏｒ突然変異）を、即座に修復する過程で、 『接合』を行う。
と考えられないだろうか？
学説では、大腸菌の接合が、有性生殖の起源という説もあるので、ここらへんは、もう少し調べてみる必要がありそうですね。 
【参考】
ウィキペディア http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E8%85%B8%E8%8F%8C#.E7.97.85.E5.8E.9F.E6.80.A7.E5.A4.A7.E8.85.B8.E8.8F.8C
生命と進化 http://green-forest.hp.infoseek.co.jp/seimei-3.htm
以上やっさんがレポしました。 
次回は、酵母菌の事例を紹介します。
お楽しみに！！ 
- by marlboro
- at 22:14
comments
＞Ｆ因子を持たない個体は、欠損をはらんだ個体。
→Ｆ因子を持たない個体がそのまま分裂すれば、同類他者が増殖→規定戦略から外れる。
と書かれていますが、この仮説は本当でしょうか？
F因子を持たない個体の方が安定しており、分裂回数が多い（＝同類他者を増殖する）と言われています。
しかし環境が変わった際に、F因子を持たない個体では適応できないために、【接合】を行うのだと思います。
＞F+菌とF-菌が接合し、F因子によって組換え体ができる頻度はF+菌あたり10-4くらいと非常に低いが、これよりも1000倍も高率に組換え体をつくる突然変異体が発見された。http://www.nig.ac.jp/museum/history/kindai/kindai-21.html
F因子を持つ個体と接合する事で、【変異】を促す。つまり、【安定性と変異性】を兼ね備えるために接合を行うのではないでしょうか？
いつも読ませていただいてます。気になったので補足してみます。
>このＦ因子はプラスミドと呼ばれる染色体ではない小さなＤＮＡ分子として存在しています。
Ｆ因子はプラスミドもしくはエピソームです。（どちらも環状二本鎖DNAです。エピソームは「細胞質内で宿主染色体とは独立に増殖する自律的状態と、宿主染色体中に挿入されてその一部として複製を行う組み込まれた状態を取りうる遺伝因子の総称」（岩波生物学事典第４版p.139）です。）
>分裂する時にＦ因子を失う個体がいる？？
F因子は細胞分裂で娘細胞にきちんと伝達されます。
>接合
原生動物の繊毛虫類（ゾウリムシなど）で見られる有性生殖の方法としての「接合」は英語でconjectionと呼ばれ、ここでいう「接合」は細菌の染色体の一部や性決定因子だけが伝達されるのでbacterial conjectionと呼ばれます。
（参考：岩波生物学事典第４版）