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2008年12月12日

GTP、GDPの接着機能

GTPやGDPがチューブリンを重合させる接着剤の機能を持つとありましたが、今回はその謎に迫ります。

ヌクレオチドって単体でも機能しているとはつい最近まで知りませんでした。

ヌクレオチドの一つGTPとは何かウィキペディアによると

GTP=グアノシン三リン酸(グアノシンさんリンさん、guanosine triphosphate)は生物体内に存在するヌクレオチドである。正式名はグアノシン-5'-三リン酸、普通は略称 GTP で呼ばれる。分子量 523.18。

グアノシン二リン酸 (GDP) からアデノシン三リン酸 (ATP) のリン酸を受容して生合成される。類似した構造を持つ ATP が生物体内で高エネルギーリン酸結合のエネルギーを利用して、様々な生合成や輸送、運動などの反応に用いられるのに対し、GTP は主として細胞内シグナル伝達やタンパク質の機能の調節に用いられる。

GTP.png


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GTP、GDPの接着機能

GTPやGDPがチューブリンを重合させる接着剤の機能を持つとありましたが、今回はその謎に迫ります。

ヌクレオチドって単体でも機能しているとはつい最近まで知りませんでした。

ヌクレオチドの一つGTPとは何かウィキペディアによると

GTP=グアノシン三リン酸(グアノシンさんリンさん、guanosine triphosphate)は生物体内に存在するヌクレオチドである。正式名はグアノシン-5'-三リン酸、普通は略称 GTP で呼ばれる。分子量 523.18。

グアノシン二リン酸 (GDP) からアデノシン三リン酸 (ATP) のリン酸を受容して生合成される。類似した構造を持つ ATP が生物体内で高エネルギーリン酸結合のエネルギーを利用して、様々な生合成や輸送、運動などの反応に用いられるのに対し、GTP は主として細胞内シグナル伝達やタンパク質の機能の調節に用いられる。

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GTP、GDPの接着機能

GTPやGDPがチューブリンを重合させる接着剤の機能を持つとありましたが、今回はその謎に迫ります。

ヌクレオチドって単体でも機能しているとはつい最近まで知りませんでした。

ヌクレオチドの一つGTPとは何かウィキペディアによると

GTP=グアノシン三リン酸(グアノシンさんリンさん、guanosine triphosphate)は生物体内に存在するヌクレオチドである。正式名はグアノシン-5'-三リン酸、普通は略称 GTP で呼ばれる。分子量 523.18。

グアノシン二リン酸 (GDP) からアデノシン三リン酸 (ATP) のリン酸を受容して生合成される。類似した構造を持つ ATP が生物体内で高エネルギーリン酸結合のエネルギーを利用して、様々な生合成や輸送、運動などの反応に用いられるのに対し、GTP は主として細胞内シグナル伝達やタンパク質の機能の調節に用いられる。

GTP.png


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2008年11月22日

エピジェネティクスって、何?

今日は、11/19のエントリー:外圧→自己遺伝子組み換えの仕組みで言及されている「エピジェネティクス」に注目してみたいと思います Very Happy
エピジェネティクスというのは・・・「DNA配列の変化によらずに、遺伝子発現を活性化させたり不活性化させたりする仕組み」の総称。


セントラルドグマ=「DNA→mRNA→タンパク質→形質発現」では、遺伝形質の発現はDNA配列に規定されることになるのですが、現実の生命現象はそうではなく、DNA配列によらない発現の変異、発現の制御機構が明らかになっています m034


エピジェネティクスは、生命現象を司る精妙な仕組みのひとつなのです。 Shocked


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2008年11月20日

レトロポジションとY染色体

変異転写の仕組みの解明はまだまだ続きますが、今日はレトロポジションがどのように他の遺伝子に転写されていくのか?について調べてみます。

ひょっとしたら、レトロポジションはY染色体が起源であり、Y染色体からX染色体へ転写される可能性があります。

300px-Human_male_karyotpe%5B1%5D.gif
<ヒト(男性)の染色体:ウィキペディアより引用>

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2008年11月19日

外圧→自己遺伝子組み換えの仕組み

原猿が真猿に進化する過程でレトロポジション爆発が起こっていることや、レトロポジションが起こる原因にストレス(外圧)が係っていることを見てきました。これらの現象は、生物が外圧に適応するために自ら遺伝子を変化させるシステムを持っていることを示唆しています。

evolutioncompare.gif
この画像はRIKEN脳の進化からお借りしました。

これまでの進化論では遺伝子の変化は、突然変異と自然選択によるものと考えられてきました。生物が自ら遺伝子を変化させることが出来るとした、そのシステムはどうのようになっているのでしょうか。

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2008年11月12日

アクチンとチューブリン

原核生物の細胞骨格の話題が続いていますので、今回はアクチンとチューブリンの基本をおさらいします。

アクチンフィラメント(ウィキペディアより)

アクチンと言えば筋収縮を思い浮かべる方も多いと思います。ミオシンがアクチンを引っ張ることで筋細胞を収縮させる運動です。
もともと筋細胞で発見されたので「act+in」=アクチンと名づけられたようです。


%E3%82%A2%E3%82%AF%E3%83%81%E3%83%B3%E3%81%A8%E3%83%9F%E3%82%AA%E3%82%B7%E3%83%B3.jpg
筋収縮の図


しかし、アクチンの働きはそれだけではありません。


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2008年10月30日

変異転写の仕組み?(中間整理)

ゲノム解読の進展により、どのようにして生物が外圧に適応する変異が起こるのか?の仕組みが明らかになりつつあります。


DNA変異を引き起こす変異転写(逆転写)の仕組みがあるのではないか?という問題意識のもと、これまでに分かったことを整理してみます。
2-2%5B1%5D.jpg
リンクより引用>

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2008年10月26日

セルトリ細胞のY染色体が精子の遺伝子を制御している

生物史ブログの「精子の乳母!?『セルトリ細胞』の役割って??」に寄せられていた、以下のコメントについて調べてみました。

>こんな記事みつけました。 ↓ 性分化機構の解明

哺乳類の精子発生における体細胞側でのY染色体の役割について、以下の2点を明らかにした。
1)精巣決定遺伝子Sryによる精巣への分化決定以後、思春期での半数体形成(円形精子細胞)までは、体細胞側 (精巣、下垂体、視床下部を含め体中の全ての体細胞)でY染色体は不要である。
2)円形精子細胞から精子までの精子形成に、Y染色体上のDdx3y, Uty, Ubely1, Eif2s3y, Jarid1d(全てあるいはこの一部)がセルトリ細胞で重要であり、幾つかの精子形成関連遺伝子のセルトリ細胞での発現を制御することにより精子への形態形成を支持していることが推測された。
・・・
上記だけでは判然としませんが、
セルトリ細胞におけるY染色体って、何か重要な働きをしているのかもしれませんね。

復習になりますが、セルトリ細胞は、精子の元になる精原細胞が精子に成長していくのを助けている細胞です。
%E3%82%BB%E3%83%AB%E3%83%88%E3%83%AA%E7%B4%B0%E8%83%9E%E3%81%A8%E7%B2%BE%E5%B7%A3.bmp
この画像は京都大学のニュースリリースからお借りしました

セルトリ細胞のY染色体がどんな役割を果たしているのか、興味のある方は応援お願いします。
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2008年10月17日

RNAがタンパク質の鍵穴を変化させる ~GluRS(グルタミルtRNA合成酵素)の研究事例~

1ffkAB_a.gif
画像はコチラからお借りしました

10月14日記事  「原核細胞の分裂制御機構 ~群による外圧適応~」のまとめは、「その指令(分裂を開始する指令)には、なんらかの情報伝達物質と、その受容体が関与しているようです。」で結ばれています。
また09月22日記事  には、増殖因子の情報を受け取ることで細胞分裂が開始されると報告されています。
 
この2つの事例は、細胞分裂という生物にとっての基幹システムを生起させるには、何がしかの情報を認識する機能が不可欠であることを示しています。
 
生物にとっての認識機能は膜タンパクであり、情報の授受を中心的に担うのは受容体であるたんぱく質です。

タンパク質の認識機能は、ポケット(鍵穴)と基質(鍵)による特異的な認識としてよく知られています。

ところで、今回紹介するGluRS(グルタミルtRNA合成酵素)と呼ばれる酵素タンパク質は、タンパク質だけでは特異的認識が十分に機能せず、RNAと会合(2つの分子が互いに規則正しい意図した構造体を自律的に形成すること)してはじめてその特異的認識機能が発揮されるという興味深いタンパク質です。
さらにこのタンパク質は生命の歴史上最も古くから存在していると考えられており、生命の起源に近い認識機能をこのRNAタンパク複合体(RNP)が担っていたのでは?と想像させる研究発表です。
 
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2008年10月14日

原核細胞の分裂制御機構 ~群による外圧適応~

300px-Quorum_sensing_diagram.bmp
画像はクオラムセンシングについて コチラからお借りしました。
 
左図:細菌密度が低い状態ではオートインデューサー()濃度も低く物質産生が起こらない
右図:密度が高くなると()濃度も上がってクオラムセンシング特有物質()が産生
 
  
原核生物の細胞分裂について投稿が続いています。今回は分裂開始の条件が何かあるのではないか?と考え探索しました。原核細胞の分裂制御機構に関する内容をいくつか見つけたので紹介したいと思います。
 
 

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2008年10月09日

小さなRNA~変異と安定の不思議な仕組み

今日は、生殖細胞と小さなRNAの関係について考えてみます。
そして・・・
生物において、外圧による変異とその転写はどうなっているのか? 
また、そのプロセスにおけるオスとメスの役割は? 
こうしたテーマに迫っていきたいと思います m208


こちらのエントリーもごらんくださいね。
m117 小さなRNAの多様なはたらき 
m117 小さなRNA(続編)


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2008年10月08日

精子の乳母!?『セルトリ細胞』の役割って??

こんにちは m072
最近、当ブログでの生物史の追求 m039 に加わらせてもらったyukieです m254


今日は、昨日の記事 変異転写の仕組み(仮説の中間整理) の中の仮説


★体細胞の変異情報は生殖細胞(精子)にどのように伝えられるのか?
(精子の育て役と言われるセルトリ細胞がその役割を担っているのでは?) <


に登場する 『セルトリ細胞』 について調べてみました m034


実はこのセルトリ細胞…
なんと精子の 乳母 らしいのです!!


Germinal_epithelium_testicle.png


m116 図はWapedia セルトリ細胞からお借りしました。
m116 図で言うと、 m127 がセルトリ細胞にあたります)


詳しくは ぽちっ m092  と押していただいてから、続きへどうぞ m030


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2008年10月07日

変異転写の仕組み(仮説の中間整理)

性染色体・性決定因子のそもそもの役割って何?
変異転写を担っている可能性が高いのでは?

という問題意識でこの間調べてきたことを中間整理してみます。
200px-TATA-binding_protein%5B1%5D.png
<DNA(赤色)に結合する転写因子(青色):ウィキペディアより引用>


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2008年10月05日

細胞周期とヌクレオチド生産の関係

%E7%B4%B0%E8%83%9E%E5%91%A8%E6%9C%9F%E7%94%BB%E5%83%8F.gif
この画像は臨床研の「ゲノムの動態解析と細胞機能の制御」からお借りしました。

上の画像は細胞周期を示していますが、細胞は活動状況によって、以下の3つに分けられます。
①細胞の現状を維持しているだけで物質生産や分裂を行っていない状態。
②タンパク質などの物質を生産している状態。
③DNA複製を行っている状態。

例えば、免疫細胞は日常的に休眠状態にあり(①の状態)、それが抗原が入ってきて指令を受けると、細胞分裂して数を増やしたり(③の状態)、抗体等のタンパク質を盛んに生産したりします(②の状態)。

細胞の活動が活発となり、RNAやDNAが必要になると、その原料のヌクレオチドが必要となり増産されます。その仕組みはどうなっているのでしょうか。

実は細胞の活動状況によって、ヌクレオチドを増産する仕組みは違っているのです。どうなっているのか興味をもたれた方は応援もお願いします。
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2008年09月22日

細胞周期と中心体の複製

%E7%B4%B0%E8%83%9E%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%82%AF%E3%83%AB.jpg
 
・細胞分裂(⇒「種」の保存)は生物が生物たる非常に重要な機能
・細胞分裂の際に中心となって働くのが中心体。中心体がないと、うまく細胞分裂できない。
・更に、中心体の複製は染色体の複製に先行し、驚くべきことに中心体を構成するタンパク質をコードしている領域はDNAには存在しない。
・これらのことから言えることは、中心体について調べていくことは、現在もまだ明らかになっていない生物の起源(RNAワールド、DNAワールド、タンパク質ワールドetc.)にも大きく関係してくるのではないか、ということ。

  
ということでこの間当ブログでも中心体に関する投稿が続いています。
  
一方細胞分裂に関しては、「細胞周期」という概念を使って、1個の細胞がたどる一連の順序だった出来事(G1→S→G2→M)の追求が進んでいます。
なおこのサイクルの内、中心体の複製(正確には中心小体の解離)はG1期に起こり、染色体(DNA)の複製は次の段階S期に起こります。
細胞分裂という生物にとっての一大イベントを開始させる重要な機能を中心体が担っていることがわかります。
  
ところでこの中心体の複製はどのような 「合図」 をもとに開始されるのか?
その構造を追及するのが今回のテーマです。

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2008年09月19日

小さなRNA(続編)

こんにちは。
今日は、8/26のエントリー 小さなRNAの多様なはたらきの続編です m034
少し角度を変えて、小さなRNAと脳の関係について考えてみます Very Happy


ノンコーディングRNAは、以前はただのジャンクのように考えられていましたが、近年になって、生命現象に非常に重要な役割を果たしていることが分かってきており、研究者の間でも脚光をあびている領域です Cool


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2008年09月17日

細胞周期とヌクレオチド量

RNAやDNAの材料となるヌクレオチドの量は、どのように動いているのでしょうか?
おそらくは、細胞周期によってその量は変動しているものと予想されます。

そのことが分かれば、
RNAやDNAの合成や分解はどのように行われているのか?
そもそも細胞が分裂するのはなんでなのか?
といった生命の基幹システムの謎を解く手がかりになるかも知れません。
214px-GTP_chemical_structure%5B1%5D.png
Guanosine triphosphate
GTP
ウィキペディアより引用>


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2008年09月14日

原核生物の染色体分配に用いられる細胞骨格

原核生物の細胞分裂の解明に取り組んできていますが、今日はMreBについて紹介します。

原核生物の細胞骨格はチューブリンの原型と思われるFtsZ、アクチンの原型がMreBと考えられています。(FtsZは当ブログ「分裂形成を担うZリング(タンパク質集合体)」で詳しく紹介されています。)

img-914053210-0001.jpg
白いらせんがMreB

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2008年08月28日

変異転写を促すHMGタンパク質

外圧変化がどのようにしてDNA変異を引きこすのか?を調べているうちに、面白い記事を見つけました。

DNAに結合しているHMGというタンパク質が、DNAの変異を促すスイッチの役割を果たしていることが発見されたのだそうです。

71yshmgm%5B1%5D.gif
リンクより引用>


今日は、その記事を手がかりに、変異転写の謎を考えてみたいと思います。

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2008年08月26日

小さなRNAの多様なはたらき

今日は、RNAの不思議なはたらきについて探究してみたいと思います m208


こちらのエントリーもごらんくださいね。RNA入門としておすすめです m060
RNAの不思議① ~基礎知識編~ 
RNAの不思議② ~詳細追求編~ 


RNAと言えば、DNAから遺伝情報を読み取って・・・タンパク質を合成する、つまりセントラルドグマ「DNA→RNA→タンパク質」を思い出しますが、RNAのはたらきはそれだけではありません。
セントラルドグマに登場するRNAたち以外にも、細胞内で重要なはたらきを行うRNAがたくさん存在しています Very Happy


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2008年08月25日

性染色体のそもそもの役割【仮説】

 ヒトの染色体は22対44本の「常染色体」と1対2本の「性染色体」が集まったものであり、これは哺乳類においては同様の構造である。それ以前(爬虫類等)には「性染色体」と呼ばれるものは無い事から、なんらかしかの変異が哺乳類の時点で起こった事が予想される。

%E6%80%A7%E6%9F%93%E8%89%B2%E4%BD%93.jpg

 はたしてこの変異は進化と呼べる適応的なものなのか?劣化した方向に向かっているものなのか(∵ヒトのY染色体は1000年後には無くなると言われている)?その疑問は染色体の歴史構造に遡らなければ分からない。そして性染色体のそもそもの役割って何なのか?という追求になる。

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2008年08月24日

Y染色体とトランスポゾン

以前この生物史ブログで、Y染色体が変異を担う闘う遺伝子であることが紹介されていました。実際に、人のY染色体は、相同染色体であるX染色体に較べて遺伝子数が非常に少なくなっています。相同染色体は進化的には同一の祖先に由来する染色体であり、今から3億年ほど前、X染色体とY染色体がまったく同じ染色体だったのが、進化の過程でY染色体は遺伝子数を減らしてきたと考えられています。

Y%E6%9F%93%E8%89%B2%E4%BD%93.bmp
この画像は「ヒトとチンパンジーで差の大きいY染色体、詳細に解析される!」よりお借りし編集しました

X染色体とY染色体を較べると、遺伝子数はX染色体1,098に対しY染色体は遺伝子数78、塩基対数はX染色体1億6,300万に対しY染色体は5,100万と圧倒的に少なくなっています。(ウィキペディア染色体より)

また、Y染色体は回文配列を数多く含み、そのために同一染色体内で高い頻度の組み換えを起しているようです。既存のヒト集団内でMSY(人Y染色体の男性特異的領域)回文配列の変動を解析すると、ヒトで腕対腕の遺伝子変換が再三起こったことを示す証拠が得られ、最近の進化の過程では、新生児男子1人あたり平均して約600ヌクレオチドでY-Y遺伝子変換が起こっているそうです。(Nature the Ychromosomeより)

それではY染色体はどのようなシステムで、遺伝子変異を担っているのでしょうか。続きを読む前に応援もお願いします。
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2008年08月15日

RNAワールドの名残り?核小体とはどういう組織か

nucleolar.jpg
核小体「仁」という、なかなか趣を感じさせる名前も持つ細胞核内の組織です。これがいったい細胞の中で何をやっているか良く知りませんでしたが、調べてみると、生命の起源にも繋がりそうな非常に面白い事実が・・・・。


今回は、この核小体の興味深い働きについて紹介します。


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2008年08月05日

RNAの不思議① ~基礎知識編~

こんにちは、NISHIです。

ここ数日、「DNA」「RNA」に関する記事が続き、盛り上がっているので、僕も続きたいと思います。テーマは「RNAの不思議」
7月31日のaincoさんの記事に対するコメントでRNA議論が盛り上がっている Very Happy +今後の劇場への予習 m061 も兼ねて、RNAの不思議に迫ってみようと思います。


a-134.jpg
画像はこちらから頂きました:http://www2.edu.ipa.go.jp/gz2/a-cg/a-100/a-130/IPA-acg300.htm

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2008年07月26日

原核細胞から真核細胞への進化【共生説】

shinkaku.gif
<原核細胞より引用 リンク
真核細胞はどうやって生まれたの m052

原核細胞から真核細胞へと進化する際、原核細胞同士の共生が行われたという説が有名ですが、今回は共生説について、学説も含めて記事にしたいと想います Rolling Eyes

その前に、いつものヤツをお願いします m030

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2008年07月23日

タンパク質には群れる性質がある?

前エントリーに引き続き、「そもそも生物が群れるのは何で?」を考えてゆきます。
タンパク質には自己組織化という性質があるそうです。
今日はタンパク質の性質に着目してみます。ひょっとしたら、そもそもタンパク質には群れる性質があるということが、生物が群れることの土台になっているかも知れません。
Myoglobin.png
<ミオグロビンの3D構造:ウィキペディアより引用>


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2008年07月21日

原始生命と群れ【仮説】

 「生物が群れるのはなんで?」「いつから?」・・・といった『群れ(=同類認識)』に対する見解は、生命の誕生という歴史の原点まで遡らないと、明確には分からない。そして、その原点に近づくほどその論拠となる資料・化石群が少ないのが実情だ。
 しかし、この『群れ(=同類認識)』は非常に重要な根概念・思考のベースとなるものであり、分からないままではモヤモヤする。今回はここをスッキリする為にも一定の【仮説】を提示・紹介したいと思う。

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2008年07月20日

認識機能の進化(単細胞から多細胞へ)

認識機能というと、視覚・聴覚・味覚・嗅覚・触覚の五感を思い出します。この五感を詳しく調べていくと、一つ一つの細胞に感覚器としての機能があり、その機能の殆どが単細胞の時代に獲得されていることが分かります。

下の図は視細胞と光受容体の関係を表しています。視細胞が光を感じることが出来るのは、細胞膜にあるロドプシンという光受容体タンパク質のおかげです。
%E8%A6%96%E7%B4%B0%E8%83%9E%E3%81%A8%E5%85%89%E5%8F%97%E5%AE%B9%E4%BD%93.jpg
(この図版は京都大学理学研究科七田研究室詳しい研究内容の紹介からお借りしました)

細胞は進化の過程で、どのようにして認識機能を発達させてきたのでしょうか。興味のある方は、読む前に応援もお願いします。
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2008年06月27日

単細胞生物の同類認識

多細胞生物では、細胞はまわりの細胞と接触して配列し、様々な信号分子を使って周囲の細胞と情報伝達をおこなって協調しています。
では、単細胞生物はどうなのか m050
単細胞生物もコロニー(群れ)やバイオフィルムをつくることから、なんらかのシグナル物質を介した細胞間情報伝達機構が存在するはずです Rolling Eyes
「群体」を形成する古細菌だっていますしね。 


今日はその不思議な仕組みの一端を紹介したいと思います m208


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2008年06月25日

細胞接着とカドヘリン

生物が単細胞から多細胞に進化してゆくためには、細胞どうしが接着する必要があります。しかも、同類の細胞どうしが接着し、同類でない細胞どうしは接着しないという選択性(同類認識)が必要になります。


考えたら不思議ですが、そのような細胞接着の仕組みはどうなっているのでしょうか?
最近の研究によると、それにはカドヘリンという膜タンパク質が関わっていることが明らかになってきたそうです。
今日はそのカドヘリンについて調べてみます。
cellmemb1%5B1%5D.jpg
<細胞膜の接着の様子:リンクより引用>


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2008年05月20日

神経堤(神経冠)ってなに?

『神経堤(神経冠)細胞』というのをご存知でしょうか m052
体のさまざまな組織にあり、神経や筋肉などになる多能性を持つ「神経堤(しんけいてい)幹細胞」が、採取した組織によって存在する割合が違い、異なる性質を持つことを、岡野栄之・慶応大教授らがマウスの実験で突き止めた。この細胞はヒトにもあり、将来、患者由来の細胞を使った脊髄(せきずい)損傷などの治療に役立つ可能性があるという。

神経堤は将来、脳や脊髄になる部分と皮膚になる部分の境界に存在する細胞の集団。脊椎(せきつい)動物の発生初期だけに現れ、成長すると消えてしまう。 ~・後略・~
神経堤は脊椎動物のボディプランを支える細胞であり、外胚葉、中胚葉、内胚葉という3つの胚葉に次いで「第4の胚葉」と呼ばれています。

どういうこと・・・ m052


もっと知りたいと思ったらポッチ m092 とお願いします。 m034 m136
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2008年04月24日

ボルボックスの同類認識機能?

ボルボックスは、群体を形成する生物として有名ですね。
群体を形成するには、同類(仲間)とそれ以外とを見分けているはずですが、
彼らは、どのようにして同類を認識しているのでしょうか?
250px-Volvox_aureus%5B1%5D.jpg
<ボルボックスの群体:ウィキペディアより引用>

今日は基礎調査編として、その謎に少し迫ってみます。
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2008年04月21日

大腸菌の認識機能

daityoukin.jpg
<大腸菌 感染症のページリンクより引用>

前回の記事にあるように、生物は常に環境の変化(外圧変化)を感知しそれに適応することで生きています。

特に大腸菌などのバクテリアは、温度や栄養条件、pH、浸透圧、集団密度などの外環境が大きく変化するので、それらに適応できなければ生き残ることはできません m004
少なくとも、原核単細胞段階でも、何らかの認識機能が働いていることは疑う余地はなさそうです m005

今回は、原核単細胞の大腸菌の認識機能について、さわり部分を記事 m057 にしてみます m003


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2008年04月17日

陸上動物ー進化の2つの頂点

生物の進化には進化系として2つの頂点があります。
2つの頂点とはなんだと思いますか? Shocked

聞いたことがある人も多いと思いますが一つは人類、もう一つが昆虫なのです。
先カンブリア紀の初期に分岐した新口生物と旧口生物はその後環境適応の戦略としてそれぞれがそれぞれの戦略で進化してきました。片側は脳の容量を増大する巨大脳、片側は機能を先鋭化させていく微小脳として別々の進化戦略をとってきました。
また同時にこの2つは祖先においてまったく同じであったという事も最近の研究で証明されてきています。「別々の戦略」と「祖先が同じ」、この2つの理論を今日は紹介してみたいと思います。

内容は水波 誠氏著の「昆虫ー驚異の微小脳」より抜粋(一部まとめ)しております。

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2008年04月10日

多細胞生物の体細胞分化過程~まとめ~

数回にわたり、「体細胞分化史」を探求してきましたが、本日で特集はおしまい。
 
最後に進化系統別にまとめておきます。
 

多細胞生物の体細胞分化過程~まとめ~の続きを読む

2008年03月10日

胚葉 ~体細胞機能分化~

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中期原腸胚(側断面)
 
 
今週は、多細胞生物の体細胞機能分化を特集します。我々人類は、神経、感覚器、消化器、呼吸器、運動器、循環器、泌尿器、生殖器、内分泌器、等、多くの体細胞機能を統合し生命を維持しています。各器官がどのように形成されているのか?探求していく週にしたいと思います。

  
第1回目の今日は胚葉について。胚葉とは細胞による形成層のこと。例えば、私達の皮膚は、体全体を覆う層で形成されていますね。同様に内側の内蔵、胃や腸なども、袋状の層で形成されています。胚葉によって、概ね各器官は種分けすることが出来ます。

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2008年02月25日

汗腺⇒乳腺の獲得

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(上:カモノハシの授乳 中:カモノハシの子供が直接乳腺からしみ出る母乳をなめる図 下:ディキノドンの授乳イメージ)
<『哺乳類型爬虫類』 金子隆一著 朝日選書 1998年9月 より引用>


以前、追跡したカモノハシという動物を覚えてらっしゃいますか m052
カモノハシが哺乳類に分類されている理由は、産後に授乳(哺乳)を行うからだそうです m053


哺乳類しか行わない哺乳行為についてネットや書籍でいろいろ調べてみると、なんと、乳腺は汗腺から派生しているとのことです Shocked


そこで、今回は、汗腺⇒乳腺についてレポします m057
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2008年02月14日

性染色体は変異の模索機構~第87回なんでや劇場より~

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図のように、人の染色体は46本あり、内44本22対が常染色体、残り2本が性染色体と呼ばれています。常染色体は、父由来、母由来が対となり、互いに同情報を持ち、補完(バックアップ)関係にあります。ところが性染色体では、相同性を失っているのです。女性はXX(ホモ)型で相同ですが、男性はXY(ヘテロ)型で相異。なぜ1組だけ相同性を失ったのか?というのが本日のテーマです。

性染色体は変異の模索機構~第87回なんでや劇場より~の続きを読む

2008年02月01日

カモノハシの不思議?

T049934A.jpg
<カモノハシ 写真より引用 リンク

m215 今回は、面白い動物を紹介します m219
それは、『カモノハシ』です m003

カモノハシは、(一応)哺乳類に分類されています Shocked

しかし、上のイラストでみてもらってもわかるように、姿形以外にも、他の哺乳類に見られない様々な特徴を持っているのです。

今回は、そんな変わった哺乳類、カモノハシについての記事を書いてみます m096

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2008年01月31日

XYとZW~ツチガエルの性決定機構

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『鳥類の生殖の秘密』でも話題になった、性決定の不思議~雄へテロと雌へテロについて、もう少し別の角度から考えてみたいと思います。


今日の主役はツチガエルです(上の写真)。
なんでもこのツチガエル、同じ種なのに地域によって雄ヘテロ型(XY型)と雌ヘテロ型(ZW型)の両方が存在するそうです Shocked


一体どうなってるの?


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2008年01月28日

造卵機能の進化過程

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ニジマスの外観と解剖図(この画像は多様な生物たち(5)からお借りしました)

前回は卵の進化が紹介されていましたが、卵を進化させる為に体も進化させています。上の図はニジマスの体の構造ですが、生殖巣とあるのが卵巣です。おなじみのたらこや明太子はタラという魚の卵巣です。ご覧の通り水の中に卵を産む魚類は比較的単純な構造で、卵巣は短い輸卵管を通じて肛門(総輩出口)につながっておりすぐに外に出て行きます。

卵の進化にしたがって、造卵機能はどのように進化していくのでしょうか。続きを見る前に応援もお願いします。ブログランキング・人気ブログランキングへ にほんブログ村 科学ブログへ

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2008年01月27日

両生類から哺乳類への卵の進化

ってどのように進化してきたのでしょうか?
卵生の生物と胎生の生物はどこで別れたのでしょうか?


その謎に迫るべく、もうしばらくにこだわってみたいと思います。
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2008年01月23日

「性」染色体に騙されるな

一般に性は、性染色体で決定されると言われています。

しかし、その概念は必ずしも正確ではなく、生物を学ぶ上で誤解を生む概念であると感じています。

・魚類で性染色体(性決定遺伝子)が確認されている種はわずかであり、性決定は遺伝子によるとは限らない。

・性決定される要素には温度、pH 、幼魚期の環境条件などがあり、北大西洋にすむトウゴロウイワシ科では、繁殖期前半の水温が低いときに産まれた卵は雌に、繁殖期後半に水温が高くなってから産まれた卵は雄に性分化する傾向がある。


同様の事例はワニやカメなどの爬虫類にも見られます。

性染色体と呼ばれるものが存在しても性決定の規定要因にならない例もあります。

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2008年01月21日

オス・メスってどうやって決まるの??(2)

これまでのなんでや劇場では生物は2n体・減数分裂→殖産分化→精卵分化→躯体分化へと進化が扱われてきました。

その内容を復習していくためにも以下に整理します。
【殖産分化】単細胞が体細胞と生殖細胞とに分化(多細胞生物)
【精卵分化】生殖細胞が精子と卵子に分化(雌雄同体)
・精子:
変異性に高い(中心体にはRNPというDNAより変異しやすいRNA+タンパク質)
・卵子:
保存性が高い(分裂する際の栄養を保存する為、大きくて動けない)
【躯体分化】雌雄同体のものがオスとメスに分化
参考;2倍体→減数分裂システム
生物がオスとメスに分かれたのは、なんで?


進化の過程をみると、変異性の上に闘争性を塗り重ねてきたのがオスで、保存性の上に生殖性を塗り重ねてきたのがメスであるということになります。

さて、本題に行く前にポッチ m092 とお願いします。 m034 m136
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2008年01月02日

Y染色体を持たないネズミ

今年は子年。ということで、新年2日目の今日はちょっと変わったネズミを紹介します。
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これは、日本にいるトゲネズミという絶滅危惧種のネズミ。
なかなか可愛らしいこのネズミ、何が変わっているかというと・・・

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2007年12月31日

男(オス)と女(メス)があるのはなんでだろう?③

さて、いよいよ「男(オス)と女(メス)があるのはなんでだろう?」の三発目。これを今年最後のエントリーとして、来年を迎えたいと思う。


■オス・メス分化した生物にとって「老化」「死」は重要な適応戦略である


もう一つ不思議なことは、有性生殖を行う生物に必ず「老化」「死」が存在するってことだ。


「そんなんあたりまえやん」と思われるかもしれへんが、地球上の生物が老化して死ぬようになったのは、実は生命が誕生してから10億年以上経ってからのこと。有性生殖をする生物が適応のために、新たに獲得した機能が「老化」「死」という性質だったのだ。そんな厄介なもんわ~ざわざ獲得せんでも…と思うが、実は理由がある。


分裂増殖(無性生殖)を行う生物は(究極的な栄養不足や生命維持の物理的な限界を超える環境に置かれることがもしなければ、という仮定においてだが)、実質的に不死だ(厳密に検証するとそうではない可能性があるが…)。それに対して、有性生殖をする生物は、例外なくプログラムされた「死」を持っている。


http://moer.but.jp/bbs/bbs.php?i=200&c=400&m=26202

しかも、まかり間違って生き長らえることがないように「アポトーシス」「アポビオーシス(寿死)」(参照:http://www.sun-inet.or.jp/~lavender/med3.htm)によって、生物は必ず死ねるように二重にプログラムされている


有性生殖をする高等生物のほとんどは2倍体である(ディプロイド:ゲノム=その生物の染色体の必要情報 を2セット持っている)。ここに「性」のシステムのもう一つの利点がある。2倍体だと、片親からの遺伝子に欠陥があったとしても、もう片親からの遺伝子で生態機能が補えれば、変異が個体の死に直結しなくて済むわけだ。そして、その変異を蓄積することも可能になる。要するに、保険を1セット持っておくことで、生きる可能性も変異を蓄積する可能性も拡がるってわけや^^)。


逆に、両方の親からたまたま同じ致命的な欠陥を受け継いでしまえば、個体が生殖年齢までに死に至るため、その欠陥因子は次世代に引き継がれなくて済むわいな。生物集団内で、そういった不適応因子の割合は低く保たれるってわけだ(そう考えると、死にも立派な意味があるってこと)。逆に捉えるとこれは、世代交代により、適応因子はより速く生物集団内に広がるようになっているわけだ。


その生物が生きている間に受けるリアルタイムの外圧への適応を精一杯試みた個体は、一つの実現体だ。そして生殖をすませた個体は、その生息域に永遠にのさばるようなことは決してない。必ず自ら老化し死ぬことによって次の適応の可能性を持つ次世代に生存の場を譲りわたしていく。そうやって「群れ」という単位で適応してきたのだ。


なんかすごいことだ。あたりまえと言ってしまえばあたりまえのことなんだが、ある種、感動があると思わへん? 個人主義思想なんて、この生命の営みの前にはなんとチンケなことか…


というわけで、下(続き)に要点をまとめてみた。その前に…
来年もよろしくお願いします。
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男(オス)と女(メス)があるのはなんでだろう?③の続きを読む

男(オス)と女(メス)があるのはなんでだろう?②

さて、男(オス)と女(メス)があるのはなんでだろう?の続きを行ってみたい。


■あまりに非効率な“性システム”がなぜ生物界で優勢なのか?

無性生殖の最大の問題は、ほとんどそっくり同じ子孫が大量にできてしまうことだ。

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男(オス)と女(メス)があるのはなんでだろう?①

今年も、「生命史から自然の摂理を読み解く」を応援してくださってありがとうございます。2008年もどうぞよろしくお願いします。


私:雅無乱は、関西の路上で毎週「なんで屋」なるものをやっている。道行く人達の「なんでだろう?」という疑問に何でも応えます!応えに満足していただいたらチャリーンとコインを入れておくれ…というもの。


(これは友人のブログ:
http://blog.livedoor.jp/nandeya_umeda/イメージとしては、例えばこんな“お題”などを扱っている。男女関係や悩み相談から社会問題まで幅広く^^;)。


名古屋で友人もやってるし、関西関東では道端で僕の仲間たちがやってるのを見かけたことがある人も多いのでは?最近有名になってきたみたいで嬉しい限りである。


路上で出会った見知らぬ人とマジ話して、一緒に追求するってのはなかなか楽しいものなのだ。


で、先日、その「なんで屋」で、


「人間に男と女があるのはなんで?」


というお題を、カップルに聞かれて困ってしまった。


こういう素朴な疑問が一番難しい。たしかに「なんでなんや?」。


この場は生命科学メインのブログなんで「高等生物のほとんど全てが雌雄分化しているのはなんでだろう?」という問いに変えて、その本質を考えてみようと思う。


■有性生殖は、実は極めて非効率なシステム?

来年もよろしくお願いします。
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2007年12月29日

性決定のタイプ(両生類から哺乳類)

両生類から哺乳類の性決定のタイプを概観してみました。


遺伝的に性が決まる場合には、一般に性染色体上に存在する性を決める遺伝子(性決定遺伝子)に従って生殖腺や脳が性分化を起こす。ただし、この遺伝子は最初のきっかけをつくるスイッチでしかなく、その後次々と生成されるタンパク質が連鎖反応を起こし、雌雄器官を形成する。


脊椎動物の中でも、哺乳類の性決定遺伝子(スイッチ)としてSRY遺伝子(Sex-determining Region on the Y chromosome)が特定されている。このSRY遺伝子は多くの哺乳類で共通の性決定遺伝子である。このSRY遺伝子の有無が様々な遺伝子の発現を引き起こし、生殖腺(精巣・卵巣)が分化する。


哺乳類以外のこれらの脊椎動物についても、SRYと相同な遺伝子を探す研究なされた。しかし、鳥類・爬虫類・両生類、魚類どの動物でもSRY遺伝子は見つからなかった。


哺乳類以外の脊椎動物の性決定機構はどのようなものなのだろうか。


爬虫類では、受精に時点で性が遺伝的に決定されても、その後も不変とはいえない。孵卵の環境、とくに温度によって、雄になったり雌になったりする。


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両生類は今までに約50種の核型が決定されている。


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鳥類の性は、哺乳類と同様遺伝的に決定されている。性染色体の組み合わせがZW(ヘテロ)が雌、ZZ(ホモ)が雄となる。哺乳類がY染色体で雄になると同様に、鳥類はW染色体で雌になると考えられるが、実はまだはっきりわかっていない。


↓おまけとして、性転換する魚類があります。その前に
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2007年12月25日

"ねずみ算"を支える卵子の中心体

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 魚類や両生類の多産多死戦略に対して、多くの哺乳類では、少産少死という戦略を採っている。ヒトの雌は生涯を通じて僅か420個しか排卵せず、さらに一回に放出される何万という精子も殆どが受精には至らず、受精段階での淘汰圧力を高めている。

ところが、うららさんが投稿しているマウス(ラット)の繁殖能力はずば抜けて高い。

性成熟  40-60日
発情周期 4- 5日
妊娠期間 19-21日
哺乳期間 17-21日
産仔数  6-13匹

マウス(ラット)の繁殖能力は、卵子の構造的違いが支えている。

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2007年12月19日

卵子から消えた中心体

植物細胞には中心体がないのに対して、我々、人類を含めた動物細胞には中心体があります。
さらに、人類の「受精卵の分裂の分裂極は精子が持ち込んだ中心体に由来する」ことが提唱されています。

精子と中心体の関係については、以前にも『精子と中心体』に記載されており、
ヒトの中心体は精子由来らしい。 卵子では中心体が消滅しているのだそうだ。
とあります。

そこで、今回は卵子と中心体の関係を扱ってみたいと思います。

仮に、卵子に中心体が残っていた場合にはどうなるのでしょうか?

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2007年12月16日

最新の中心体研究事情「γチューブリンの発見」

こんばんわ! Cool 中心体に関してさまざまな投稿が続いています。

中心体とは9対の三連微小管が環状に配置されて構成される中心小体が2対1組となったものの総称の事です。中心体は微小管形成中心(MTOC)とも呼ばれ、細胞を形成したり、細胞分裂を行う際の紡錘体を作り出す役割を担っています。

動物の細胞形成において非常に重要な機能が中心小体であるわけですが、最近その中心小体より注目されているのがγチューブリンと言う中心小体に付随するたんぱく質なのです。
今日はそのγチューブリンに注目して謎の多い中心体に迫ってみようと思います。

まずは中心体のウィキペディアの記事に書かれてあったγチューブリンの記述を紹介します。

中心小体の周辺には明瞭ではないが、光学的には明るくみえる中心体マトリックスと呼ばれる球状の構造がみとめられる。中心体マトリックスには、γチューブリン環を含む中心体に特異的なタンパク質が含まれており、中心体の微小管形成中心としての機能を司る構造としては、中心小体より重要な部分と考えられている。中心体:ウィキペディア

聞きなれない「γチューブリン」って何?

γチューブリンをもっと知りたい方 m040
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2007年12月15日

Y染色体の不思議

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こんにちは Razz
今日は、12月6日の記事「X染色体の不思議」、12月14日「ヒトはY染色体を失ってしまう!?」に続けて、「Y染色体の不思議」に迫りたいと思います。


X染色体に比較して、どのような違いがあるのでしょうか?
非常に気になるところですが、中身に入る前にポチっとお願いします。


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2007年12月11日

精子と卵子の認識機能:先体反応

今日は受精の基本について調べてみました m026 m027

ヒトの精子は、マウスやハムスター等、他の種の卵子と結合できるのでしょうか? Shocked
子供に質問されて、うっ!え~と~・・・て、なりそうな質問ですね。
結合できれば、とんでもない種ができそうだし・・・・??? Rolling Eyes
種の保存・維持とも矛盾するし・・・・??? Sad

答えは、結合しない
でも、なんで結合できないのでしょう?どんな仕組で?

では、ポチポチポチっと応援して、進みましょう! m135 m135 m135
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2007年12月10日

遺伝子の不活性化による形質変化

哺乳類は、3億年程前に原両生類(=地上四肢動物)から分かれた単弓類の末裔である、その後、様々な生存域に適応し、多種多様化していった。我々霊長類もまた、自然外圧の中で、現在の形質を獲得している。その変化に伴い、遺伝子はどう変わったのか?他の哺乳類と比べ、霊長類の遺伝子はどのくらい違うのだろうか?


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2007年12月07日

中心体が精子由来なのは、卵細胞の単為発生を押さえるため!

・卵生殖を行うグループでは、ミトコンドリア並びに葉緑体は
 完全に母性遺伝の機構をとる。
・受精後の細胞分裂の機能を担う中心体は、精子由来である。
 精子のべん毛基部近くにはエネルギー供給をするミトコンド
 リアが集まり中片部を形成する。(リンク

上記の2点は、相矛盾するようで、どうもしっくりしません。 Sad


なんで? 


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2007年11月30日

生物がオスとメスに分かれたのは、なんで?

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さて、一週間にわたって「なんでや劇場~生物史から学ぶ自然の摂理⑤」の内容を振り返ってきましたが、ここで「オスとメスに分化したのは、何で?」の答えをいったんまとめます m208


多細胞動物の生殖系の進化のステップは、3段階 m049


m137 Ⅰ 保存と仕事の分化(殖・産分化)
m137 Ⅱ 精卵分化
m137 Ⅲ 雌雄躯体分化



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2007年11月29日

雌雄同体から雌雄異体への分化史

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11/23(祝)に開催された「なんでや劇場」の「生物史から学ぶ自然の摂理⑤~オスとメスに分化したのはなんで?~」を紹介するシリーズ、今日のテーマは「雌雄同体から雌雄異体への分化史」です。

この図解はなんで屋劇場で配布された資料を簡略化したものです。本当の資料はカラーで、様々な生物の写真や体の構造が紹介されている優れもの。是非皆さんも参加してください。

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2007年11月28日

精子と変異(仮説)

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http://www.gizmodo.jp/2007/03/post_1181.html


前回までの記事で、精子には中心体があり、卵子には中心体がないという記事がありました Shocked
今回はさらに突っ込んで、


中心体が精子由来なのは何を意味するのか?

を考えてみましょう m003


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2007年11月23日

「反復説」の現在的意味と「進化積層体」

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脊椎動物各群の発生過程(フォン・ベーアによる)


胎児は、その成長過程で脊索動物段階、魚段階、両生類、爬虫類、哺乳類段階と身体器官の形成と組替えを行っていきます。
http://www.biological-j.net/blog/2007/11/000328.html

この記事内容は、「個体発生は系統発生を繰り返す」という「反復説」を指し示していると思われる。(わたしが生物を習った二十年以上前には、教科書に載っていたような…)
 
このchai-nomさんの記事内容に関するあつしさんのコメントに対してレスしたが、今日はこの「反復説」に関する現在的状況について記すとともに、この問題についてもう少し考えたい。
 
ところで、この「反復説」。ナチスの人種差別政策を正当化したとされ、また、反復説を唱えたヘッケルの捏造もあって、生物学の主流からは無視されてきた。ところが、80年代後半からのDNAの解明に伴い、むしろ見直されつつあるようだ。
 
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2007年11月22日

棘皮動物の不思議

今回は棘皮動物(きょくひどうぶつ)について勉強してみたいと思います。 m030

棘皮動物ってなに m052 と思われた方もいると思います。
これは、針(ハリネズミ)のような皮をもった動物ということになりますが、実際にはウニと類縁関係にあるナマコなどのトゲをもたない動物も、棘皮動物に含まれています。
棘皮動物とはウミユリ類、ヒトデ類、シャリンヒトデ類、クモヒトデ類、ウニ類、ナマコ類の6つのグループに分けられる。現生する棘皮動物はこれら6綱のみだが、その他多くの絶滅した綱が知られている。
化石は古生代以降に発見され、その量は動物化石としては多い方に属する。ウミユリやウニを主成分とする石灰岩もあるほどである。
では、その生態はどのようになっているのでしょうか?
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2007年11月21日

ながーい独身時代。菌類の生活環

最近は都市化が進み、結婚しない男女が増えていると聞きます。
しかし実は同じように長い独身時代を謳歌している生き物がいるのです。細胞の話ですが・・・ Shocked

答え・・・それは菌類です。
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それでは今日は菌類について勉強していきたいと思います。
真核生物の生活環は3つの基本的旋律があります。
まずその3つを復習してみましょう

①配偶子環(ほとんどの原生生物、動物)
2N―――――⇒減数分裂単相配偶子(1N)⇒受精⇒次世代(2N)―――――⇒

②胞子環(いくつかの原生生物、植物)
2N―――⇒減数分裂単相胞子体(1N)⇒体細胞分裂⇒単相配偶子(1N)⇒受精⇒次世代(2N)―――――⇒

③接合子環(いくつかの原生生物、菌類)
1N―――⇒体細胞分裂⇒単相配偶子(1N)⇒接合(2N)⇒減数分裂単相胞子(1N)⇒無性生殖―――――次世代(1N)

この3つを比較すると以下の点に着目できます。

※配偶子環は複相期時代が最も長く、かつ単相期では成体として生存できない。
※配偶子環も胞子環も複相期が長く単相期は短い。配偶子環は単相期は極めて短い
※胞子環は複相期と単相期で2つの世代がある。
※胞子環と接合子環は配偶子と胞子の順番が逆である。
※接合子環は複相期が短く、ほとんどが単相で生活している。

原生生物の段階で①~③までに分かれています。その後それぞれ動物、植物、菌類に分かれて現在の生物界を形成しています。
ここからも動物は仕事細胞を特化させ、植物は生殖過程を特化させていった事が見て取れます。しかし菌類においては、粘菌や水生菌類の原生生物の単相時代をそのまま引き継いで進化していっています。

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2007年11月20日

植物の進化はn倍体の多細胞化にあり!?

今日は地上に進出した植物の生殖について考えてみたいと思います。

前回紹介された、ハチのオスは単為生殖でしか生まれないという特徴と共に、「n倍体の多細胞生物」である点も注目されます。

(動物は基本的に2n倍体の多細胞で存在し、精子・卵子のみn倍体の単細胞で存在します。)

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2007年11月15日

「体内受精」と「体外受精」

arincoさんの「卵子と精子の大きさが違うのはなんで?」面白かったです Very Happy
僕も「配偶子シリーズ」として「体内受精」「体外受精」について追及してみました。
体内受精と言えば、哺乳類。体外受精と言えば魚類。
=進化した生物ほど体内受精となると考えていましたが、どうやらそれは事実ではないようです。

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2007年11月06日

動物の再生細胞と非再生細胞――闘争と死の必然(2)

前回のつづきです。

◆更なる体細胞の機能分化と細胞の再生能力

・ 動物系統の生殖様式も多様であるが、進化の歴史上は、生殖方法を限定する方向へ(無性生殖を放棄して有性生殖オンリーへ)、オスメスの固定度を高める方向へ(雌雄同体から雌雄異体へ、性決定機構の固定化へ)、多様な生殖能を放棄する=限定・特化路線をあゆんできた。

つまり、種の保存に係る生殖過程を(多様な同類他者=小変異体を生み出せる)有性生殖=生殖細胞の合体→減数分裂システムに限定させてきた。そうして、最も負担の大きい生殖過程を分離することによってはじめて、体細胞系列を高度に機能分化させていくことが可能になったとも言える。

【中略】動物は動いてエサをとるしかない。食い合いやエサの取り合いから、摂取機能を進化させる圧力が強く働き、その進化がさらに種間圧力を強化し、身体機能の高度化(=体細胞系列の高度な機能分化)を促進するという外圧(循環)構造にあったと考えられる。リンク


外圧は、気候などの自然環境外圧に留まらず、種間・個間にも働きます。体細胞の機能分化が高度化すれば、闘争力は増しますので、動物界では体細胞の万能性を犠牲にしても身体機能の高度化をなす種が登場してくるのも頷けます。

一方、繁殖においては無性生殖のほうがはるかに効率的で安全です。有性生殖では、減数分裂による配偶子の形成、受精卵の形成、受精卵から固体発生という一連の複雑な過程を経なければなりません。多大なエネルギーと時間を要するし、高度な機能分化を実現するために様々な細胞間で正確なネットワークを構築しなければなりません。

これらの問題を同時に解決する実現態が、オスメス分化とみてとれます。環境条件の差によって、体躯差は色々ですが、哺乳類においては、生殖負担をメスが担い、生殖域や食の確保・対敵闘争はオスが担うという分化をしています。

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動物の再生細胞と非再生細胞――闘争と死の必然(1)

現代の生物学では、現存する多細胞動物を、成体を構成する細胞の分裂(再生)能力によって3群に分けているそうです。


●第1群:生体がすべて分裂能力を持った再生系細胞だけからなる動物。
     生物を構成している細胞は、幹細胞によって次々に補われる。
     プラナリア、ヒドラetc.
●第2群:発生の初期には分裂性の細胞があるが、成体になると、生殖細胞
     を除いて、体細胞はすべて分裂能力を失った非分裂性の非再生系
     細胞からなる動物。
     C.エレガンスなどの線虫や昆虫etc.
●第3群:成体になっても、体細胞のなかに分裂能力を有する再生系細胞が
     あり、再生系細胞と非再生系細胞が同居している動物。
     固体発生の過程で、
     ex. [分裂性の再生細胞]   ⇒ [非分裂性の非再生細胞]
       神経芽細胞(神経幹細胞) →  神経細胞 
       筋芽細胞(筋幹細胞)    →  心筋細胞
     のように分化し、高度な機能を維持し続ける。
     ヒトを含めた多くの脊椎動物tec.
*これらの3群は、生物進化の系統発生の順になっている。
★出典:「人はどうして老いるのか」(田沼靖一著/ちくま新書)

併せて、以前の当ブログ記事を参照ください。
↓↓
参照:多細胞生物はなぜ登場したのか?~高度化の戦略(後編)
    細胞分裂の分化史(なんで屋劇場資料より)

一見ヒルのようにも見えるが、よく観察すると、2つの眼をもっており、なかなかキュートな顔立ちだ。実は、眼だけではなく、筋肉や消化管、脳までももつ、れっきとした動物だ。このプラナリアの何がすごいか。それはイモリやミミズを凌駕する高い再生能力だ。例えば、メスのような物で10個の断片に切る。すると死ぬどころか、全ての断片が一週間ほどで完全な個体へと再生し、10匹のプラナリアになるのだ(図1)。

【中略】プラナリアは、通常、ある一定の大きさまで育つと、胴体の中央にある咽頭の少し下でくびれを生じ、2つに切れてやがてそれぞれが個体となる。つまり無性生殖、言い換えればクローン増殖するのだ。さらに驚くべきことは、栄養条件や温度などの環境が悪化すると、自らの体の中に精子と卵子をつくり、受精して新たな遺伝子セットをもった子孫を残すのだ。つまり、無性生殖と有性生殖を使い分け、個体の数を効率的に増やすと同時に、遺伝的多様性も維持することのできる、生命力あふれる生物なのだ。

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図1 プラナリアをメスのような物で切断すると、
    それぞれの断片が一週間ほどで完全な個体に再生する。

出典:「人はプラナリアになれるのか」
*京都大学生物物理学教室・阿形清和教授の「インターカレーションモデル」を紹介する動画なども見れます。


 
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2007年10月31日

中心体は、生命の統合器官のひとつ

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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、微小管中心体についてのエントリーです m208
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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2007年10月30日

微小管、中心体のはたらき(運動・情報)

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、微小管中心体のはたらきについて考えてみます。

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<微小管のCG:ウィキペディアより引用>

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2007年10月29日

細胞内の働き者 「微小管-中心体」に注目!

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 m002

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。 Shocked
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。
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(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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2007年10月26日

多細胞生物はなぜ登場したのか?~高度化の戦略(後編)

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Shocked (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)
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いよいよ佳境に!
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多細胞生物はなぜ登場したのか?~高度化の戦略(後編)の続きを読む

多細胞生物はなぜ登場したのか?~高度化の戦略(前編)

Very Happy 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! Shocked 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。 Cool


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。 Sad 全てが中途半端なのです。 Confused 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 Crying or Very Sad 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。
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2007年10月25日

生活環~・植物編・~

%E7%94%9F%E6%B4%BB%E7%92%B003.jpg 生物の一生、ある個体が発生・成長(生長)し次の世代の個体を生じるまでをその生物の生活環(生活史)といいます。

多くの動物は有性生殖のみを行うので生活環は単純ですが、大部分の植物は生活環の中で無性生殖をする世代と有性生殖する世代を繰り返します。このため生活環は複雑になります。

このように、生活環の中で無性生殖をする世代と有性生殖をする世代が代わることを世代交代といいます。

植物の無性生殖は一般に胞子で行われ、胞子をつくり無性生殖をする個体を胞子体、配偶子をつくり有性生殖をする個体を配偶体とよびます。

胞子体の核相は複相(2n)で配偶体の核相は単相(n)です。
このように、生活環の中で核相も単相と複相が代わることもあります。これを、核相交代といいます。

植物の生活環は大きく分けて次の3種類があります。
以下に見ていきます。が、その前にポッチ m092 とお願いします。 m034
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2007年10月24日

安定して変異体を作り出す減数分裂→有性生殖システムが進化を促進した

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。


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2007年10月20日

なんでや劇場「有性生殖へのみちのり」直前復習~減数分裂という不思議

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。)

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2007年10月18日

ゲノム変化

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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?

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2007年10月05日

細胞は動く

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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2007年10月04日

ヒドラの有性生殖

こんにちは Very Happy 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・・・ Shocked

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ヒドラの有性生殖の続きを読む

2007年10月02日

卵子と精子に分かれたのはなんで?

細胞の進化は生殖細胞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。

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<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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2007年10月01日

ゾウリムシの仲間、繊毛虫類の大核と小核

ゾウリムシは小核と大核を持ち、小核が生殖核として遺伝子の保存の伝達を担い、大核が栄養核として日常的な代謝活動を担っています。ゾウリムシで、どの様に大核と小核が形成されたのかを推測するため、ゾウリムシの仲間である、せん毛虫類の大核と小核について調べてみました。

ちょっと見てみようと思われた方応援お願いします。にほんブログ村 科学ブログへ

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この画像は原生生物図鑑せん毛虫より転載しました


ゾウリムシの仲間、繊毛虫類の大核と小核の続きを読む

2007年09月30日

ゾウリムシの大核と小核の役割

以前、ゾウリムシについての記事がありましたが、今回は、ゾウリムシの大核、小核に焦点を当てて書いてみたいと想います Very Happy


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ゾウリムシの模式図 動画繊毛虫図鑑より引用
http://tdb.knaes.affrc.go.jp/tdb/outline.jsp


ゾウリムシは、真核単細胞生物であり、一つの細胞の中に比較的大きな「大核」と、それに付随する形で存在する小さな「小核」の二つの核を有しているのが特徴的です m026


それぞれの核の役割は、
大核・・・代謝に必要な情報を持ち、通常はこの核の情報により細胞は活動する。
小核・・・全ての遺伝情報をもち、細胞が生殖を行う時に遺伝情報を次の世代に受け渡す。


また、ゾウリムシの生殖方法も特徴的で、未熟な段階での細胞分裂による増殖以外に、成熟すると他のゾウリムシと接合することによって、有性生殖をするようになります m003


単細胞生物で「有性生殖」というのは、奇妙 m189 な気がしますが、ゾウリムシの場合、ひとつの細胞の中に大きさと機能が異なる二つの細胞核が備わっていて、小さい方の小核は、有性生殖を行う時のみ働く細胞核なので、生殖核ともいわれています Surprised


ゾウリムシは、有性生殖と多細胞化の起源をなすモデル生物として、以前から研究所の間では頻繁に追求されてきました。最近の知見をまとめてみましたが、その前に、いつものやつをお願いします Rolling Eyes
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2007年09月27日

「病気にならない生き方」は「自然の摂理」か

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今日は最近るいネットでも取り上げられている新谷弘実さんの「病気にならない生き方」から紹介してみたいと思います。(2007年09月23日・田野さんの記事より)

新谷氏の本に関しては、牛乳の弊害を巡って論戦が続いたり、ミラクル・エンザイム説がトンデモ視されたりと、ネットでも話題は尽きません。
 
出版から二年以上経って、いまだに彼の本が話題になるのも、三十万以上の臨床例に接したという類い希な経験が彼の主張を裏打ちしているからに他なりません。
 
そして、彼の言う「命のシナリオに耳を傾ける」という言葉は、「自然の摂理=生命原理」を学んで、人類としての生き方を見つめ直そうとする当ブログの方向性とも合致していると思います。
 
しかし…

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2007年09月15日

闘う遺伝子 Y染色体

Y染色体が性決定に重要な役割を果たしている、という事は有名ですが、このY染色体はかなり特徴的な働きを担っているようです。

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2007年09月08日

性ホルモンって何?

魚類の性転換や両生類・爬虫類・鳥類・哺乳類等の性決定には、性ホルモンが密接に関わっています。
馴染みの深いところで言えば、男らしさや女らしさというものにも性ホルモンは大きく関わっています。
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<惑星探索機パイオニアに乗せられた男女の絵
ウィキペディアより>


そこで、今日は、性ホルモンの基礎知識について調べてみます。


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2007年09月07日

オスメス(性)決定の仕組み

人間にとってオスメス(性別)の分化は絶対的なものですが、生物界を見ると必ずしも性別の分化は明確ではありません。高等動物では、精子をつくるのがオスで卵子をつくるのがメスですが、原始的な生物では一つの個体で精子も卵子も作っています。

人間の性別が、性染色体=X・Y染色体で決定されていることは有名ですが、他の生き物ではどの様になっているのでしょうか。

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この画像は「沖縄GID集いの広場様々な性より転載しました。

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2007年09月06日

性転換のしくみ

今日は、先日エントリーの「魚の性転換(雌雄同体)」「魚類の性転換の事例」 につづき、もう少しつっこんで、性転換の仕組みを考えてみます。
主人公は、両方向の性転換魚オキナワベニハゼです。


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2007年09月05日

オスメス(性)分化と生物進化

オスとメスが交尾して子供が産まれるのが当たり前と考えてしまいがちですが、これまで見てきたように、動物には様々なオスメス分化と生殖方法があります。オスメスが分化していない雌雄同体や、オスメスが入れ替わる性転換、オスメスが交尾しない単為生殖などです。

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「この画像は朝日大学生命教育の窓性の分化と性の決定より転載しました」

様々なオスメス分化の様子を、生き物の進化にしたがって整理してみると、一つの明確な傾向を読み取ることが出来ます。続きを読む前にこちらもお願いします。
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2007年09月04日

単為生殖って何?

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単為生殖を行うシュモクザメ  BBC NEWS リンク先:http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/6681793.stmより引用】

今回は、単為生殖についてに記事を書いてみたいと思います。 tikara


じゃあ、さっそく、 『単為生殖って何?』から押さえてみましょう!!


単為生殖とは、本来は接合によって新しい個体を生じるはずの生殖細胞が、接合を経ることなく新しい個体を形成することを指します。


例えば、卵と言われるのは、精子が入って受精が行われることで発生が始まり、新たな固体へと成長するものなんだけど、卵が受精経ずに発生を始める例があり、このようなものを単為生殖と呼んでいるのです。


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2007年09月03日

魚類の性転換の事例

魚が性転換するって知ってた?
実は、魚はかなりの魚種(約300種)で、様々な雌雄同体現象が確認されています。
雌雄同体というのは性転換が可能なんですね。
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<映画のモデルとして有名になったカクレクマノミ、
クマノミ写真館より引用>


今日は、雌雄同体で性転換する魚の事例を調べてみます。
知れば知るほど、メスって何?オスって何?て考えさせられますよ。


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2007年09月02日

性転換と雌雄同体(魚類の性)

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※マングローブ・キリフィッシュ:画像引用元→The RivMar Webpage  


今日は、雌雄分化についてです。


『性』(オス・メス)はどのように決定されるのか?
そのとっかかりとして、魚類の性を中心に考えてみたいと思います。
以前このブログでも紹介されましたが、魚類の中には、「性転換」するもの、「雌雄同体」のものがいます。


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2007年08月31日

植物の進化と倍数体との関係 進化するにつれて2倍体期間が長くなる

ないとう@なんで屋です。

初期植物から現代の高等植物に至るまで、多種多様な植物が生まれ進化し続けてきました。

初期真核単細胞生物と言われるクラミドモナスから、コケ植物→シダ植物を経て、現在普通に見られる種子植物が生まれています。


人間を含めた動物は、普段は2n(DNAが2セット)細胞が寄せ集まってできた多細胞体として生活し、生殖の時には1n(DNAが1セット)細胞である生殖細胞(精子と卵子)を受精させ、次世代の成体を一から作ります。 つまり、2nの状態が長く、1nの状態は非常に短くなっています。


では、光合成をする植物はどうなっているのでしょうか?
今回は植物の進化の流れと、DNAのセット数との関係を扱います。

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2007年08月29日

植物はどうやって誕生したか?

当ブログで植物について最近議論が展開されています。

植物はどうやって誕生したのでしょうか?
まずは植物の定義をしてみます。一般的に言われている定義です。
「二酸化炭素を還元するための電子の供与体として水を用い、結果として酸素を発生する生物」

地球誕生から植物誕生まで、さらに現在の陸上植物はどのように誕生したのか?今日はそこに迫ってみたいと思います。 tikara

●さて、植物と言えば光合成。地球の大気の歴史を見てみます。(今日の資料は筑波大学生物科学系,植物系統・分類研究室さんのHPから借用させていただいています。)
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地球の酸素は藻類の30億年の歴史と共に増加してきたことがよくわかります。そして驚くべきことに陸上植物が誕生するまでには既に現在の酸素濃度は実現されていたのです。 Shocked

●さらにこのHPでは藻類の歴史を知る上で非常にわかりやすいカレンダーがありました。
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われわれは生物の中心は動植物であると考えがちですが,時間軸でみると,陸上の動植物の歴史は生命の歴史のわずか13%にすぎません。これに対して原核の藻類は30億年の歴史をもち,生命の歴史の8割近い時間を占めています。原核緑藻の発見以来,原核藻類の多様性に目が向けられつつありますが,30億年の歴史をもつこれらの生物は,現在わかっているよりもはるかに複雑な構成をもっているものと考えられます。

ではその藻類がどのようにして植物になっていったのか?えっ藻類は植物じゃなかったの?という声も聞こえてきそうですが、藻類は植物でもあり、厳密には原生生物に分類されています。
現在でも学説がさまざまでいろんな分類がありますが、細胞共生を植物の進化の根拠としたMargulisの5界説を紹介します。5kaisetu.jpg
では標題の藻類から植物への誕生のメカニズムを紹介します。

その前にいつものように、ご協力↓お願いします。
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2007年08月26日

多様性の指向とオス・メス分化

ヒトも含めて高等動物では、性は子孫を作る為の唯一の手段であって、性と生殖を切り離して考える事はできません。

しかし、本来、性は生物の増殖にとって必ずしも必要なものではありません。例えば、植物には地下茎やむかごなどで、無性的に増殖できるものが多く存在しています。
動物界でも、多細胞のヒドラは出芽によって子孫を作り、イソギンチャクや海産の蠕形動物は2つに分裂する事で増殖していきます。ミツバチやアリマキなどでは、オス無しの単為生殖が見られます。

また、単細胞生物では多くの場合、性と生殖は完全に分離しており、バクテリアは普通、無性的に分裂を繰り返す事で急速に増殖します。
このように一部の生物では、オスとメスが存在しなくても充分に生殖が可能なのです。

では、なぜオス・メス分化(性)が必要になってきたのでしょうか?

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2007年08月13日

多細胞生物の急進化~カンブリア大爆発~

RNAからDNAへ、原核細胞から真核細胞へ、一倍体から二倍体へ、無性生殖から有性生殖へ、単細胞生物から群体、そして多細胞生物へ・・・。現在まで継承される生存様式の基礎をほぼ獲得した生命は、約5億4千万年前に急激な多様化を開始する。現存する全動物種の原型が全て出揃った進化史上の一大イベント=「カンブリア大爆発」。その進化に要した期間は、わずか数百万年~1500万年という。

どのようにしてカンブリア大爆発は準備され、始まったのか?最近の『Newton』から紹介してみる(以下、枠囲み中の文章は『Newton別冊 最初の生命から哺乳類まで 「生命」とは何か いかに進化してきたのか』からの抜粋引用です)。

カンブリアの生物たち(左から、アノマロカリス、ハルキゲニア、ウィワクシア、ピカイア)
anomalocaris.jpg hallucigenia.jpg wiwaxia.jpg pikaia.jpg


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2007年08月06日

RNAはどうやってたんぱく質を作るの??

るいネットに、タンパク質合成におけるRNAの「仕事」という投稿がありました。
今日はこの投稿を使って、分かり易く「RNAのたんぱく質合成(翻訳)」を説明してみます☆


タンパク質合成に関与するRNAは、
mRNA=メッセンジャーRNA
rRNA=リボソームの中のRNA
tRNA=トランスファーRNA
と呼ばれる3つのRNAです。
(その他にも多様なRNAが存在しますが、今日はこの3つの役割を簡単に紹介します。)


それぞれが異なる役割を果たすのですが、
分かりやすくする為に、m君 Very Happyr君 Coolt君 nihi と置き換えて見ます。
DNAはたんぱく質合成に必要な情報がストックされているCD-ROM m258 みたいなものとして考えます。

タンパク質は、DNAというマニュアル m062 を使用しながら、
m君 Very Happyr君 Coolt君 nihi が協力する事で合成されています。


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2007年08月03日

分裂と生殖の秘密4:多細胞生物(動物)に進化し得たのが2倍体真核生物だったのはなぜ?(7/22なんでや劇場のまとめ)

 原始的な真核単細胞生物(ゾウリムシなど)は、それまでの単細胞生物と同様、細胞分裂(=無性生殖)と、減数分裂を伴う遺伝子組み換え(=有性生殖)の両方の過程を持っています。
 
それに対して、その後登場した多細胞生物(動物)は、真核細胞で成り立っていて、生殖は、もっぱら減数分裂を行う生殖細胞(=有性生殖)によって行います。
 
人類を含めた動物は、みな同じシステムを持っていますが、ではなぜ、こうしたシステムを持つ生物のみが進化し得たのでしょうか?
 
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2007年08月02日

7/22 なんでや劇場⑤ 真核細胞の登場後すぐに2倍体≒減数分裂が登場するのはなんで?

原核細胞から真核細胞への進化には、約16億年の歳月を要している(原核細胞の登場;35億年前、真核細胞の登場;19億年前(参考;原核生物と真核生物)のに、真核細胞の登場からすぐに2倍体の登場、そして減数分裂のシステムを獲得しているのはなぜなのでしょうか m052

まずは真核細胞の特徴をみてみたいと思います。

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2007年07月31日

7/22 なんでや劇場③ 細胞が分裂するのはなんで?

今回は原核単細胞生物から人類に至るまで、あらゆる生物に共通する基本的な機能である細胞分裂の秘密を探ります。


画像はウィキペディアより


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2007年07月28日

生命体の中で起きる水素結合とは

先日のなんで屋劇場は生物シリーズの第2回「分裂と生殖のしくみ」を扱いました。
深い内容で難しい Confused !という声もありましたが、自然の摂理を理解する上で避けて通れない生物の根幹部分が多く語られました。勉強意欲が湧いた人も多いと思います。その一助になればと今日から連続で6回、6人のメンバーでなんで屋劇場をトレースして行間を埋めていきたいと思います。


まず初回は水素結合について。
なんで屋劇場では生化学反応がなぜ多彩に可能になったのか?その秘密は水素結合にあると言われております。

>生命現象は複雑な分子間の巧妙な相互作用によっているが、水素結合はそうした相互作用を選択的かつ効率的に行う上で極めて重要である。生物中での微妙なコントロールの大部分がこの水素結合によっていると言っても過言ではない。水素結合は共有結合よりずっと弱いが、むしろこの弱くかつ方向性を持つという性質は生体内で次々とダイナミックにコトを運ぶ上で非常に都合のよいものである。水素結合とは生命の活動を支える結合と言える。~著書「暗記しないで化学入門(平山 令明氏)」から引用::::水素結合が生命体を維持するメカニズムとは?


さて生命体で水素結合がどのように役立っているか具体的に見ていきたいと思います。 Shocked

細胞の生物学さんのHPから「生命の科学的基礎」のページより生命体の水素結合について紹介していきたいと思います。

まず最初に、生命体とは化学反応の連続であるという認識をもってください。私たちの体の中はまさに小さな化学工場のように様々な化学反応が起きながら生存しているのです。


生物を構成している元素は、地球上の物質を構成している元素と何ら異なることはない。化学で学んできたこと、これから学ぶことが、生物学を理解するための基礎となる。化学の詳しいことは、化学科のおこなう講義や実習に任せることにして、ここでは生物学を学ぶために必要な、最低限のことを学ぶことにする。


このような書き出しで始まるこのページには生体に関る3つの水素結合が書かれています。   h2o2-207.gif

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2007年07月25日

精子や卵子と体細胞との違い?

私たちの体は、元をたどれば、精子と卵子というたった一個づつの生殖細胞が受精してできたもの。
それが60兆個もの体細胞に分裂して、私たちの体はできあがっている。
考えたら不思議ですよね。


精子や卵子といった生殖細胞はどのようにしてつくられるの?
一般の体細胞とはどこが違うの?

Sperm-egg.jpg
<受精の瞬間:ウィキペディアより引用>


これが分かれば、雌雄分化の起源についても手がかりが得られるかも知れません。
前の7/24のエントリーを受け、始原生殖細胞がどのように精子や卵子になってゆくかから考察してみます。


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2007年07月23日

生殖細胞と体細胞の分化(粘菌の場合)

もともと、生物が単細胞から多細胞に進化していく過程で、細胞は専門分化し多様な細胞が発達します。その中でも一番最初に分化した細胞が、生殖細胞です。体細胞と生殖細胞が分化する仕組みはどうなっているのか、原始的な生物である粘菌で調べてみました。


まずは、粘菌の基礎知識。粘菌はアメーバー状の単細胞で細胞分裂を行っていますが、栄養状態が悪くなると単細胞同士が集まり、集合体をつくって移動し、さらに子実体と呼ばれる植物のような形態となり、胞子を作ります。これを生活環と呼んでいますが、単細胞から多細胞へと変化し、さらに多細胞が体細胞と生殖細胞(胞子)に分化するのです。

nenkin_a.jpg
この画像は粘菌惑星より転載しました。

もともと、同じような単細胞であった粘菌が集まって、どの様に生殖細胞と体細胞に分かれていくのかその仕組みはどうなっているのでしょうか。興味のある人は応援をお願いします。
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2007年07月22日

ボルボックスの不思議

vol1.jpg
※図版引用元:水中微小生物図鑑「ボルボックス」


ボルボックスは、池や川、沼、田んぼなどの淡水に見られる緑藻の一種です。
細胞が集まって球形の群体を形成する生きもので、直径は1ミリにも満たない大きさですが、数千個の細胞が、ゼラチン状の基質の表面に集まっています。


単細胞生物が集まってひとつの個体のような集合体をつくっているものを細胞群体といい、単細胞生物と多細胞生物の中間的な生物と考えられています。


このボルボックスは、単細胞生物から多細胞生物へのあゆみ、生殖細胞の分化、無性生殖から有性生殖へのあゆみを考える上で、たいへん興味深い生きものです Rolling Eyes
(進化史のモデル生物としてよく研究に用いられています)


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2007年07月19日

真核生物誕生の鍵をにぎる原始植物!

日本における真核生物研究の大変興味深い成果を紹介します。

真核生物誕生の鍵をにぎる原始植物「シゾン」のゲノムが解読完了

より転載(一部中略)

 2004年4月、「最小の真核生物」といわれる原始的な植物「シゾン」のゲノムが、日本独自のプロジェクトにより完全解読されました。約20億年前に誕生したと思われるシゾンは、現在の地球で繁栄を遂げているさまざまな真核生物の起源にあたると考えられています。プロジェクトを推進した立教大学の黒岩常祥先生にお話をうかがいました。

schyzon_fig.gif

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2007年07月18日

進化論の変遷 その2

こんにちは、今日は6月14日の記事に続けて、「進化論の変遷 その2」を投稿したいと思います。
前回は、ダーウィン以前の進化論から、ダーウィンの進化論までを扱ったので、今回はダーウィン以降の進化論~総合説を扱います。

sizentie9endou-1.jpg
写真は、メンデルが遺伝実験を行ったエンドウマメ

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2007年07月09日

飢餓外圧への適応、同類合体(接合)及び生殖の登場

久しぶりのエントリーです。

「二倍体の登場」と重複しますが、真核生物段階で、外圧の高まりに対し、同類が合体することで外圧を凌ぐ過程から、生殖と二倍体真核生物が登場したという展開をしている研究者が、団まりな女史である。

「生物の複雑さを読む・階層性の生物学」(団まりな著、1996年2月平凡社発行)から、栄養飢餓状態から接合による二倍体の登場、一倍体・二倍体の両生活サイクルをもつ場合の栄養飢餓状態と接合・減数分裂を紹介します。


まずは、一倍体真核生物、クラミドモナスの接合

有性生殖は、しばしば外部環境の寒冷化や、乾燥や、栄養源の枯渇などの悪条件と結びづいて起こる。この点に着目したのJones(R.F.Jones)は、クラミドモナスの同調培養の系から窒素源だけを取り除いてみた。温度も光もその他の栄養源もすべて同じ条件で、窒素源だけなくなった刺激に遭遇して、クラミドモナスたちは数時間以内にいっせいに接合してしまった。窒素源がないことは、たんぱく質を作る素材がないことを意味する。温度の低下も、乾燥も、結局は化学反応過程(代謝)を抑えるのであるが、体制の簡単なクラミドモナスたちのこの明解な反応は、細胞がたんぱく質合成の障害にいかに敏感であるかを物語っている。
接合してディプロイド(二倍体)となったクラミドモナスたちは、さっそく固い殻を分泌し閉じこもってしまう(図4-1)。二匹が協力して悪循環に耐えるためと考えられる。当初の原始的な接合過程では、細胞たちは核まで融合させず、二核のままとどまったかも知れない(メイナード・スミス、1978年・性の進化:マーギリス&セーガン、1986年・性の起源:佐藤七郎、細胞進化論・1988年)。必ず同種の細胞同士が接合したか、また、いつも必ず二匹であったかどうかも分からない。当時のハプロイド細胞(一倍体細胞)は、まだ出現して間もなく、原核細胞時代の融合の記憶も新しかったであろうし、お互いの識別能力もまだ十分に発達していなかったと考えられる。かなり無差別に融合できた可能性がある。
いずれにせよ、たんぱく質合成が脅かされる環境下で二匹(以上?)が細胞質を出し合って協力することは、単独で休眠するそれまでのやり方に比べて、微小な生物たちの生き延びるチャンスを拡大したに違いない。
こうして生き続けていくうちに細胞メカニズムも次第に洗練され、同種の細胞を確実に見分け、染色体を混合するかたちでの接合が定着したのであろう。そしてついには接合を支配する遺伝的メカニズム(雄雌)が出来上がっていったと考えられる。



setugou001.JPG
同書の<図4-1 クラミドモナスの生活環>から転載

ふだんハプロイド状態で栄養生活を営んでいるが、外気の冷却、乾燥、栄養源の枯渇などの環境条件の悪化に対応して二匹が合体(接合)してディプロイド状態に変わる。しかし、こうして生じたディプロイド細胞(接合子)は、直ちに硬い殻を分泌して閉じこもってしまい、その状態で環境条件の改善を待つ。そして、環境条件が良くなると、彼等は殻の中で減数分裂を行ない、四匹のハプロイド細胞となって殻を破り、ふたたび外に出て栄養活動を再開する。

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2007年07月07日

有性生殖と遺伝子の多様性

mimov2.gif減数分裂動画(東京医科大学Genetics Study Groupより)

これまで見てきたように、生物が増える方法には無性生殖と有性生殖があります。無性生殖の場合は単純にもとの細胞のコピーを作る体細胞分裂により行われており、有性生殖は多様な変異をもった新たな子孫を生む生殖細胞をつくる減数分裂という過程を経て行われています。

同じ細胞分裂という名前ですが、そのときに遺伝情報を担っている染色体がどの様な動きをしているかを見ると大きな違いがあります。そこに生命の多様性の秘密があります。

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2007年07月06日

ゾウリムシの不思議

zouri1.jpg
※『ゾウリムシ』図版引用元:水中微小生物図鑑


今日は、有性生殖へのあゆみのなかで、変わり者の生物ゾウリムシについてです Shocked
ゾウリムシはその名のとおり、草履のような形をした原生生物(真核単細胞生物)です。


ゾウリムシは、基本的には細胞分裂=無性生殖によってどんどん増え、遺伝的に全く同じ個体のクローン集団を作ります。しかしある程度分裂をくり返すと、それ以上分裂できなくなり、すべての細胞が死滅してしまうそうです。
(分裂回数は種類にもよるが、約700回程度が限界といわれている)


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2007年07月05日

有性生殖のあゆみ

yusei1.jpg
※『アオミドロ』図版引用元: