分裂中の細胞における染色体（青）と紡錘体（緑）
※画像引用元はコチラ


一昨日、昨日につづき、微小管と中心体についてのエントリーです
中心体は、細胞分裂（有糸分裂）のときに、極めて重要な役割をはたす細胞小器官(オルガネラ)のひとつです。


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微小管の役割としては、細胞骨格としての細胞の形態維持や変形の他、原形質流動やべん毛運動・繊毛運動、特殊な小分子輸送などが知られています。


中心体は、微小管形成中心とも呼ばれ、微小管をつくるはたらきをしています。


よく知られているように、植物には微小管はありますが、中心体はありません。
おそらくは、中心体は動物の進化に大きく関係しているものと思われます。

今日は、その謎を探るべく、微小管や中心体のはたらきについて考えてみます。

＜微小管のＣＧ：ウィキペディアより引用＞

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こんにちは。
ろくに生物を勉強せず、聞きかじりの知識で
「生命活動は遺伝子によって決定される」
などと盲目的に信じ込んでいたシミズです

ところが×２、このブログの仲間と細胞の構造について学んでいくと、
その動きは組織的な反応の連続であることに驚かされます。
現代の組織論に通じるものがあり、現代人も細胞に学ぶところは多いのではないでしょうか？

そんなことを感じながら、今回注目したのが「微小管」です。

（写真はコチラからお借りしました）

なぜ「微小管」なのか？
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RNAと言えばDNAの子分で、DNAの一部をコピーしてタンパク質をつくる中間的な情報伝達物質だと思っていました。これを伝令RNAとかメッセンジャーRNA、略してmRNAと呼んだりしています。しかし、実は数あるRNAのなかでこのmRNAが占める比率は数パーセントなんだそうです。それ以外の90数パーセントのRNAは一体何をやっているのでしょうか。

(この画像はNewton電子版よりお借りしました）

前稿に続きます。

②保存だけを担う細胞＝生殖細胞を作り出すことによって生殖負担がなくなった仕事細胞（体細胞）という専門細胞を作り出し、生命体の体機能の高度化を担っていくことが可能になったのです。

なぜそんなことが言えるのか？②の部分を解説していきます。

生物の最大の課題は種の保存です。生も死も種を保存する為に存在しています。そして種を保存していくには生殖、さらに生存し続けいていく為の摂食が最大の課題となるわけです。
生殖と摂食この２つの課題をバランスよくこなしていくことが生物に求められるのです。
つまり単細胞から多細胞の歴史とは単純化すれば保存細胞と仕事細胞の分化史と見て取れるわけです。
先の単細胞の事例で報告したように生殖というのは生物にとって最大の課題であり最大の負担でもあります。通常であれば生殖機能をどんどん特化した種が進化した生物と考えがちですが、実は反対なんです。 （一部昆虫や植物などそのように進化した種もありますが）

単細胞から多細胞へ変化していく過程とは体細胞を担う仕事細胞と生殖器官を担う保存細胞に役割分化したことが始まりなのです。

細胞分裂の分化史(なんで屋劇場資料より）

いよいよ佳境に！

お待たせしました。前回のないとうさんの減数分裂の意味に続いて第２回、今日は多細胞生物への変遷を見ていきます。

単細胞生物（真核細胞生物）は刻々と変化する外圧環境に適応する為に少しだけ変化させて変異体を作り出す方法、同類他者＝変異体を「確実」に、かつ「安定」して生み出すことに成功しました。

その為に生み出されたのが減数分裂というややっこしい細胞分裂の方法です。ある時は単純分裂、ある時は減数分裂、またある時は群生によって共に生き延びるといった、同じ生物なのに外圧の状況によって分裂方法を変える事でたった一つの細胞でもさまざまな環境に対応して生き延びようとしてきました。このように単細胞とはさまざまな課題を全て自ら担う万能細胞として存在していたのです。単細胞えらい！ と思った人も多いと思います。しかしちょっと待ってください。

実は全てを担う万能細胞は仕事をこなすのに精一杯の個人商店と同じで全然高度化していかないのです。 全てが中途半端なのです。 またさらなる外圧が来たときにはついにその万能能力も力尽きて全滅 という事態も迎えたかもしれません。このように常に厳しい環境下で精一杯生きていたのが単細胞なんです。えらいけど大変だったわけです。

多細胞生物への進化はその外圧の中で登場しました。歴史的には極端に外圧が高まった地球全体が凍結した全凍時代の２３億年前に登場します。

では単細胞生物から多細胞生物へなぜ進化することができたのでしょう。

ポチッと押す前に考えてみてください。

07/10/21（日）のなんでや劇場＜生物史から学ぶ自然の摂理④
有性生殖への道のり２＞のおさらいレポートをこれから3回に分けてお送りします。今日はその1回目、減数分裂の意味です。

世界には多種多様な生物がいます。この多様性を生み出しているのは、環境（≒外圧）の変化への適応の戦略・方法の違いといえます。DNA（≒遺伝子）の組み換えにより多様な同類他者（非自己）を作り出すことで、環境（≒外圧）に適応し続けてきました。
DNAの修復と組み替えが、生物の進化を推し進める原動力です。次代の子孫を残す際に必ず発生する『分裂』の時の、DNAの修復と組み換えが進化の源泉です。

初期生物は単純分裂でしか次代に子孫を残す事はできません。ランダムに発生する突然変異でだけ、変異体を次代に子孫を残す事ができます。

この後の真核単細胞生物では、単純分裂だけではなく、「減数分裂」と「接合（受精）」によって、同類他者＝変異体を「確実」に、かつ「安定」して生み出すことに成功しました。意図的に「安定」的な「変異」をつくり出すシステム＝有性生殖システムを生み出したのです。この減数分裂（と接合）の仕組みが、その後の多細胞生物への進化に決定的な位置を占めています。


それを細かく見ていきましょう。

アメーバって下等生物だと思ってませんか？
実は、とってもかしこい生物なんですよ。

飢餓状態になるとあちこちからワラワラと集まってきて、
多くは優秀な仲間に自らを捧げ、後のことを託して死んでいく・・。
託された者は、みんなの期待を一身に受けて、
種の保存に全力を尽くす・・。

うーん、かしこい。

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なんでや劇場を明日に控えて、直前復習をしておきたいと思います。

前回のなんでや劇場のミソは既にNANNOKIさんが投稿して下さっています。

原核単細胞から真核単細胞に進化を遂げた事によって、真核単細胞は多様化した各組織の統合と、その仕組みを正確に分裂させ子孫を残す必要に迫られます。そこで獲得した仕組みが有糸分裂です。有糸分裂によって真核単細胞は原核単細胞に比べて格段に変わらない事を獲得することができました。
しかし・・生物とは変わり続けることも同時に求められています。栄養枯渇時や環境悪化時には変わる必要がある。そこで獲得した仕組みが合体です。そしてその合体した細胞がお互いの遺伝子を少しずつ組み換えて少し変化した細胞を作り出す仕組みが減数分裂です。

そこで、減数分裂の仕組みについて復習しておきましょう。（以下は東京医科歯科大学のHPからの引用です。）

今日は１０月１３日の記事「細胞接着の重要性」に続けて、多細胞生物の機能分化について追求したいと思います。

単細胞生物では、細胞１個が生殖機能＝保存機能と体細胞機能＝仕事機能を担っており、全能性細胞そのものと言えます。９月１日の記事に書かれているように、この全能性の単細胞から、多細胞への進化過程で、真っ先に役割分化した機能は生殖（保存）細胞と体細胞（仕事）です。

単細胞は全能性細胞そのものですが、群体→多細胞となった段階では、体細胞は全能性を制御し、機能に応じた働きのみを発現しています。（生殖細胞のみ全能性を維持）このような体細胞の「全能性制御」は、”遺伝子マーカー”と呼ばれる機能によって実現されています。
（詳細はこちらを参照：リンク）

体細胞と生殖細胞の機能分化の後、体細胞は、この遺伝子マーカーによる「全能性抑制機構」によって、外圧状況に応じて複雑に役割分化しながら進化していきます。

体細胞の機能分化はどのように進化していったのか？中身に迫る前にポチポチっとよろしくお願いします

ヒトゲノムは、約30億塩基対のＤＮＡからなる。大腸菌ゲノムが約480万塩基対であるのに対し、桁違いに大きい。初期生命体のゲノムが大腸菌と同サイズだったとすると、ゲノムサイズを35億年で約1000倍にしたことになる。

種の形態変化は、ゲノム構成の変化によってもたらされる。では、ゲノム自体はどのように変化するのだろうか？

　
昨日はボルボックスのインバージョンについてでしたが、今回はその後、植物が上陸する過程について考えてみたいと思います
　
「 植物 」と言えばなんとなく土から生えてきて緑の葉っぱがあって…etc.というイメージがありますが、これは陸上の植物の特徴で、上の写真のように上陸する前は必ずしもそうとは言えません。
　
そして、植物の多細胞化と上陸は実は密接に関連しているようです。

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このブログで、今までボルボックスが何度か紹介されていますが、今日は、ボルボックスのインバージョン（反転）から、多細胞化を見てみましょう。

まず、ボルボックスってどんな生物？過去の記事等から２つ復習しておきます 。
「まず生殖細胞が分化した」
「ボルボックスの不思議」

でボルボックスの特徴について整理すると、
池や川、沼、田んぼなどの淡水に見られる緑藻の一種。
栄養状態が良ければ、雄と雌はそれぞれ無性生殖を行い、どんどん増えていく。
栄養状態が悪くなり飢餓状態になると、有性生殖を行う
細胞が集まって球形の群体を形成する生きも。直径は１ミリにも満たないが、約数千個の体細胞が、一層になってゼラチン状の基質の表面に集まっている。その内に約16個の大きな生殖細胞を包み込んでいる。ボルボックスの体細胞は1種類だけ。
鞭毛（べんもう）を使って回転しながら泳ぐ。
5000万年前から現在までの間に、クラミドモナスという単細胞生物から細胞群体へと進化した。

今日は、このボルボックスの一種類の体細胞に注目します。

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我々多細胞生物（人類）は、約60兆もの細胞が集まり、各細胞それぞれが機能分化し、かつその分化した細胞それぞれの役割を統合する事によって、活動を行っている。

では、この60兆もの細胞が、まとまった一つの生命体を維持し、活動させる具体的な構造はどのような仕組みによって支えられているのだろうか？

単細胞から多細胞への進化の過程を遡る事で、その仕組みが少しづつ解明されている。

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レポート②に引き続いて、9/30に行われた「なんでや劇場」での気付きを報告していきます。今日はその第３弾として、有性生殖の起源をまとめてみました。

有性生殖というと難しく聞こえますが、ある細胞とある細胞が合体して少し違う細胞を作り出す、というように理解すれば解り易いと思います。
これは人も同じですよね。
お父さんの精子とお母さんの卵子が合体して子供が生まれる。顔つきも骨格も親とよく似ているけれども少し違う。何故少し違うかというと、それは両親の遺伝子を少し組み換えているからなんです。

つまり有性生殖とは細胞同士が合体し各々の遺伝子を組み換え同類他者の細胞を作り出すために行われているといえます。

ではそのような有性生殖が何時から行われてきたのか？というと、それは真核単細胞生物まで遡ります。
有性生殖の起源は真核単細胞生物の接合（合体）→減数分裂の仕組みを獲得したことに始まります。その後多細胞生物段階で生殖細胞と体細胞の分化がおこり、オスメスの分化がおこり、その後哺乳類、人類へと進化していくほどにオスメスの役割分化は加速されていきます。

性って何なん？という疑問は私たちにも身近なテーマの一つですが、この合体→減数分裂の仕組みにどうやらその答えがあるようです。

今週は、9/30に行われた「なんでや劇場」での気付きを、順を追う形で報告していきます。今日はその第 弾として、『無性生殖の高度化（有糸分裂の仕組み）』を生物素人 向けにまとめてみました。

まず一番の驚きは、原核単細胞よりも、真核単細胞は、正確に２分割する仕組み・機構を持っている。ということ！

そもそも、細胞分裂といえば、アメーバだろうが人間だろうが、みんな同じように2等分されていると思っていたくらいの素人 なので、純粋に驚きました

ではまず、原核単細胞の分裂の様子を大雑把に説明してみましょう。

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今回は、前回の「なんでや劇場」から間があいたこともあって、丹念に復習するような形ですすめられました。その内容をなぞりながら、若干の補足をしてみます。

●原核細胞と真核細胞の違い、って何？

【基礎的な生物学用語の「なんでや的」解説－２】より

◆原核細胞と真核細胞
原核細胞は直径約10μmほどの小さな細胞で、細菌などの原始的な生物で見られる。真核細胞は直径約100μmほどで、細胞内に細胞小器官(ﾐﾄｺﾝﾄﾞﾘｱ、葉緑体、小胞体、ｺﾞﾙｼﾞ体等)を持っている。ﾐﾄｺﾝﾄﾞﾘｱや葉緑体は、真核生物の細胞内に原核生物(好気性細菌やｼｱﾉﾊﾞｸﾃﾘｱ)が取り込まれたものと考えられている。細胞小器官の微小管、紡錘体、動原体は細胞分裂の際に染色体や他の器官の動きを制御し、精密な細胞分裂を可能にしている。

◆細胞質
細胞を構成する物質のうち、核以外の物質の総称。真核細胞の場合は細胞小器官、細胞質基質、細胞骨格等をさす。

以上のことをまとめてみると、

項目　　　　　　　　　　原核細胞　　　真核細胞
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
大きさ（直径）　　　　　約10μm　　　　約100μm　　　　　　　　　　　　　　
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
細胞骨格　　　　　　　　 ない　　　　　ある
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
核膜に囲まれた核　　　ない　　　　　ある
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
細胞小器官　　　　　　　ない　　　　　ある
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
細胞分裂の様式　　　無糸分裂　　有糸分裂
　　　　　　　　　　　　　 二分裂　　　二分裂・出芽
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
細胞壁　　　　　　　　　ある　　　　　ある（植物・菌類）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ない（動物）
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

真核細胞の直径は、原核細胞の10倍なので、体積比は1000倍。
大きさの比較を実感するために、倍率を同じに並べてみると、

　　　　　　　　　　 【　細胞比較　】

それだけの違いを可能にしたのは、「細胞骨格」の存在。
細胞骨格は、細胞内にある繊維状構造のタンパク質で、これが細胞の形態を維持し細胞内外の運動に必要な物理的力を発生させている。細胞内での各種膜系の変形・移動と細胞小器官の配置、また、細胞分裂、筋収縮、繊毛運動などの際に起こる細胞自身の変形を行う重要な細胞小器官。アクチンフィラメント、中間径フィラメント、微小管の３つに分類される。

細胞骨格→リンク
細胞骨格→リンク

真核細胞には、細胞小器官（オルガネラ）がある。なかでも、小胞体、ゴルジ体、エンドソーム、リソソーム、ミトコンドリア、葉緑体、ペルオキシソーム等の生体膜で囲まれた構造体の存在が、原核細胞との違いを際立たせている。

これらの膜系細胞小器官が細胞内を区画することにより、色々な化学環境下での生化学反応を並行して行うことを可能にしているからだ。小胞体、ゴルジ体、エンドソーム、リソソームは、小胞を介して細胞膜と連絡しあっており、ネットワークを通じて物質の取込みや放出(分泌）を行うことで、情報のやり取りをしている。

細胞小器官→リンク

◆つまり、
真核細胞内の諸器官は、原核細胞より高度に整序・統合（≒情報統合）された、共同体的な存在である、といえる。

＊関連する当ブログの記事
原核生物と真核生物（2007年06月30日）
真核細胞の肉体改造（2007年08月14日）
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　お久しぶりです。最近は「免疫」について調べておりますarincoです。本日は、分泌の起源について面白い説を発見しましたので紹介します。題して

　「排泄から分泌へ」

排泄から分泌？？と思った方、ぽちっと押して続きをどうぞ。

　食品シリーズの蛇足として、摂取した食品を消化し、栄養素として吸収するために欠かせない「酵素（消化酵素）」について触れておきたい。
　
近頃では、酵素と言えば生物のそれではなく、洗剤に入っている添加剤としての方が馴染み深い。
　

　　　　　　　　　　　　「酵素が汚れを落とす仕組み」
　
食品汚れの主成分はタンパク質や脂肪であり、それらを分解する（正確には触媒となる）酵素は汚れを落としてくれることになる。洗剤に含まれている酵素は、タンパク質を分解するプロテアーゼ、脂肪を分解するリパーゼ、デンプンを分解するアミラーゼ等で、枯草菌等の微生物を培養することで大量生産されている。
　
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細胞にはさまざまな形態があり、一定のかたちを保っていますが、全くかたちを変えないわけではありません。
例えば、赤血球は形を変えて血管の中を移動していくし、マクロファージはアメーバのように仮足を出して細胞の隙間を動いていきます。
ほかにも鞭毛や繊毛を動かして移動する細胞（生物）もいます。
また動物の場合は、筋肉細胞の収縮運動によって、自由に動きまわることができます。


こうした、細胞が動くしくみ、生物が動くしくみは、どのようになっているのか、その機能は進化史上いつごろ獲得されたのか
・・・キーポイントは細胞骨格にあります。


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こんにちは シミズです。

生物オンチだった僕ですが、
種を残すための「生殖」というシステムの奥深さにすっかり惹きこまれてしまいました。

ところで、ブログの仲間と生殖の進化の過程を追究しようと海綿動物から脊椎動物の生殖の流れを追っていくいと、興味深い生殖様式をもつ動物に出会いました。

それは･･･

細胞の進化は生殖細胞と体細胞に分かれてゆきます。

生殖細胞の接合は、初めは同形配偶子という性差のない生殖細胞どうしが接合するものでした。
そのうちに、卵子と精子という異形配偶子が接合するというように進化してゆきます。

＜ムチモの異形配偶子：ＮＨＫ高校講座「生物」より引用＞


今日は、なんで卵子と精子に分かれたのか？を考えてみます。
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