どこから来た？［ミトコンドリアと葉緑素］

動物細胞と植物細胞のちがいは？

植物細胞には「ミトコンドリア」と「葉緑素」があるのに、動物細胞には「ミトコンドリア」しかない。

なぜ？

植物細胞には「葉緑体」と「ミトコンドリア」がある

その答えを知るには「生命の起源」を探る必要がある。

生命の起源


地球は今からおよそ46億年前に誕生した。そのころの地上には、生物に有害な放射線や紫外線がふりそそぎ、火山活動が活発で、陸上は生物が生存するには厳しい環境だった。

生命以前の厳しい地球環境

一方、地球が誕生して間もなく、海が形づくられた。海の中にはいろいろな物質が溶け込み、さらに放射線や紫外線などのエネルギーによって様々な物質が新たにつくられていた。その中には、生物に欠かせないタンパク質の構成成分アミノ酸や、DNAの構成成分である核酸なども含まれていた。

そして、海の中にあつまった生命の材料から、およそ38億年前、最初の生命といわれるものが誕生したと考えられている。地球が誕生して間もないころの環境と、よく似た場所を今でも深い海の底で見ることができる。

ここがその場所。ブラック・スモーカーと呼ばれていて、300℃の熱水が吹き出している。生命が最初に誕生した場所は、このような地球内部の熱が噴きだす海底だった可能性が高いと考えられている。

生命発祥の地とされる「ブラック・スモーカー」

北アメリカ大陸最大の火山地帯、イエローストーン国立公園。100℃ちかい熱湯がドロと一緒に吹き出している。酸性度はpH1という強い酸性。しかも、この熱湯に酸素は含まれていない。

じつは、この熱湯のなかで暮らしている生物がいる。その生物を電子顕微鏡で見てみると、細胞のなかに膜でおおわれた核をもたない「原核生物」だ。地球に誕生した最初の生命は、酸素をつかわずに有機物を分解しエネルギーをつくりだすことができる、このような原核生物だったと考えられている。

地球最初の生命「原核生物」

最初の地球には「酸素」がなかった。ゆえに最初の生物は、酸素をつかわずにエネルギーを作りだしていた。

では、酸素はどうやってできたのか？

それは約27億年間前に誕生したといわれる「シアノバクテリア」の生み出したものだった。

酸素の生みの親「シアノバクテリア」

ここはオーストラリアのハメリンプールにある海岸。シアノバクテリアは、この岩のようなものの表面にいる。表面から泡がでている。この泡には、シアノバクテリアが光合成によってつくりだした「酸素」が含まれている。

シアノバクテリアは光と水と二酸化炭素があれば光合成ができる。そのため、ブラック・スモーカーのような熱水が噴きだす深い海底を離れ、光と水のある場所、つまり光のとどく浅い海で繁殖していった。

その結果、たくさんの「酸素」がつくられ、地球は大気のなかに酸素をもつ星になったのだ。

生命は「真っ暗な海」から「明るい海」へ、その歩をすすめた。

「酸素」は最初、生物にとっては有害だった。酸素によってDNAなどがダメージを受けるのだった。

多くの生物にとって酸素は有毒だったが、いずれ酸素を利用する生物（細菌）が地球上にあらわれる。そして、またたく間に大繁殖。地球のほぼ全域にはびこるようになった。なぜなら、酸素をつかうと途轍もないエネルギーが発生するからだった。

ヒトの祖先は、どれだ？

1. 酸素を使わない原核生物

2. 酸素を生みだすシアノバクテリア

3. 酸素を使う細菌



いよいよ、現在の生物の原型となる3者がでそろった。

ところで、この3者のうち「ヒトの祖先に一番ちかい生物」は？

正解は１番、「酸素を使わない原核生物」だ。



なぜ？

私たちは酸素をつかえるじゃないか。

いや、私たちは今でも酸素をつかえない。酸素をエネルギー源とできているのは、私たちの細胞内に「酸素を使える細菌」が共生しているからだ。その細菌が他でもない「ミトコンドリア」である。

酸素をつかわない原核生物が、酸素をつかう細菌を自らの細胞内に取り込んだことによって、今の動物細胞が形づくられたといわれている。一方、細胞内に「シアノバクテリア（葉緑体の原型）」のような生物を取り込んだ生命が植物細胞となった。

酸素を利用できるのは「ミトコンドリア」のおかげ

しかし、自分の細胞のなかに、他の生物が入り込んだなど、にわかには信じ難い。

それでも、その証拠はある。

それがミトコンドリアの「二重膜」。

なぜ、ミトコンドリアの膜は二重になっているのか？

ミトコンドリアの膜が、内膜と外膜の二重構造になっているのが、別の細胞のなかに入り込んだ痕跡だという。もともとミトコンドリアには内幕しかなかったのだが、ミトコンドリアが他細胞に侵入する際、他細胞の膜がミトコンドリアに貼り付いて、今の外膜になったと考えられている。

ミトコンドリアの外膜は、他の細胞に由来する。

動物・植物、両方の細胞内に入り込んだミトコンドリアだが、いまなお独自にDNAを保持している。これが細胞内共生とよばれる考え方である。

ミトコンドリアは独立国

出典：NHK生物基礎

人間の遺伝子を変えるかもしれない食物

まさか、「食べた食物が人間の遺伝子を変える」などということがあり得るのであろうか。

しかし、それを示唆する実験は実際にある。



「たとえば、米に由来するある特定の『マイクロRNA』は、血中から悪玉コレステロールの除去を調節している受容体に結合し、その働きを阻害していることがわかった」

「マイクロRNA」というのはヌクレオチドの短い配列で、タンパク質をコードしてはいないが、特定の遺伝子に作用して、その遺伝子にコードされたタンパク質の生成を阻害する。

南京大学のチャンらは、30人の被験者の血液を調べた結果、日常的に食べられている植物に由来する約30種類のマイクロRNAが、その血中に含まれることを突き止めた。



「マイクロRNAは、ビタミンやミネラルと同様、食物からもたらされる機能性分子なのかもしれない。今までは知られていなかったが…」

この発見は「共進化」にも力を与える。共進化というのは、ある生物種の遺伝的変化が別の種の変化を誘発する現象である。

たとえば、人間が大人になっても牛乳中のラクトースを消化できるようになったのは、牛が「家畜化された後」だった。つまり、人間を遺伝子を変えたのは家畜化された牛だった可能性があるのだ。



それと同様、「人間が栽培した作物も、人間を変えてきたのではないだろうか？」

「食べ物が身体を作る」という古くからの格言は、単なる栄養素としてだけの話ではないのかもしれない。もしかしたら、人間の細胞の最深部にある司令室、遺伝子にも入り込んでいるのかも…。

「自然の中で孤立して存在しているものは、なにもない」





ソース：日経 サイエンス 2012年 02月号
「食べ物から来たマイクロRNA」

たかが白菜、されど白菜。本当は変わりたいその想い。

現在の日本では、「大根」「キャベツ」に次ぐ国内第3位の生産量を誇る「白菜」。

その普及発展は意外にも遅く、「明治時代」も後期に入ってからである。



日清（1894）・日露（1904）などの戦役を通じて、中国と日本を行き来した軍人たちは、中国で見つけた「珍しくも美味しい野菜（白菜）」の虜（とりこ）になった。

「こんな美味しい野菜ならば、ぜひ日本でも栽培したい」と思った軍人の一人が、「庄司金兵衛」。彼は第2師団に属する仙台出身の兵士であった。



さっそく中国から「白菜の種」を日本に持ち帰った庄司。郷里の友人たちにも、その貴重な種を配り歩く。

庄司の予想通り、「中国には、なんと美味い野菜のあることよ」と、友人知人に大いに賞賛されることとなる。

光合成のカギを握る「ゆがんだ椅子」

世の中、「知っているようで知らないこと」は驚くほど多い。

たとえば、「光合成」というのもそうだ。おおよそ植物と呼ばれる者たちならば、「誰でも出来る」この光合成のシステムを、人類はいまだに知らないのである(名前だけなら小学生でも知っているのだが…)。

Source: bioweb.uwlax.edu via Hideyuki on Pinterest

地球に「酸素」が生まれたのは…

その革命は、小さな小さな緑色をした者たちによって成された。

彼らは「ラン藻類」と呼ばれる、水を緑色にヌルつかせる者たちである。



時として厄介者とされる彼らは何を成したのか？

それは「光合成」である。彼らこそが光合成の祖であり、何よりも重要なことは、彼らが地球上に初めて「酸素」をもたらしたことである。これは27億年前という遙か大昔の出来事であった。

Source: igutek.scripts.mit.edu via Hideyuki on Pinterest