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生物



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生物
  • “生物は自然に生まれる”(アリストテレス)
    “生物は生物からのみ生まれる”(パストゥール)
    • フランスのルイ・パスツールが実験によって、生物は自然には発生しないことを証明した。




生命の必須元素
  • 生命活動を維持するのに不可欠な6つの元素
  • 1920年代に旧ソ連の生化学者アレクダンドル・オパーリンが提唱。その後DNAの二重螺旋の発見などで、全生物の基本は6元素から構成されていることが証明された。
  • 炭素・水素・酸素は・・・細胞を構成する分子の骨格になる。
  • リン(P)は・・・・・・・・・遺伝子のもとになるDNAに不可欠。
    • 分子同士をつなぐ働きがある。
    • 細胞の膜の材料やエネルギー源になる。
  • 地球上のすべての生物が持つとされる






異質な生命体が発見される
  • 2010年、NASA宇宙生物学研究所のフェリッサ・ウルフ・サイモン博士らは、米カリフォルニア州のモノ湖で細菌を採取。細菌の大きさは0.001~0.00㍉㍍。
  • モノ湖は湖から流れ出す川が無く、塩分が海水の3倍に濃縮されているほか、アルカリ性が強く、猛毒のヒ素が豊富に含まれている。
  • 通常の生物なら死滅する環境だが、この細菌はリン(P)の代わりにヒ素を大量に食べて成長できることが分かった。
  • 生物は必須元素を摂取して体をつくり生きている。
  • リンは炭素や酸素、窒素、水素、硫黄と並ぶ主要な必須限度の1つ。
  • 生命の設計図であるDNA(デオキシリボ核酸)はリン酸を必ず含み、これを持たない生物は存在しないと考えられてきた。
  • 研究グループは、この細菌にリンの代わりにヒ素を与えながら培養したところ、DNAのリン酸がヒ素に置き換わって増殖した。
  • 米地質調査所、アリゾナ州立大学、ローレンス・リバモア国立研究所などの共同成果で12/3に発表。




海洋生物の進化
  • 2011年、米ウィスコンシン大学マディソン校とノルウェーのベルゲン大学のチームは、過去5億年に起きた海洋生物の進化は、炭素循環と海面水位の変化がもたらしたとする研究成果をまとめた。


深海に微生物・・・・海底1万900㍍のマリアナ海溝
  • 2013年、海洋開発機構などの研究グループが、世界で最も深い太平洋マリアナ海溝の水深1万900㍍にある海底の泥の中で、原始的な微生物が活発に活動ししていて、そこでは乏しい栄養環境に適応した生態系が存在していることを見つけた。
  • 成果は英科学誌(電子版)に掲載
  • 今までは、深海ほど生物の活動が低下すると考えられてきた。
  • 海洋機構は“生命の起源を解明するカギとも云われている極限環境の生物の理解につながる成果”としている。
  • 研究チームは、超深海の水圧に耐えられる観測装置を開発。
  • 海溝最深部のチャレンジャー海淵の海底泥に電極を突き刺したり、泥を採取したりして分析し、近くの水深約6000㍍にある深海平原の海底と比較した。
  • チャレンジャー海淵では、
    • 堆積する泥の中で酸素が多く分解され、深海平原より海底の2倍近く酸素が消費されていた
  • チャレンジャー海淵の方が、
    1. 微生物のエサになりやすい有機物の量も多く、
    2. 原始的な古細菌や細菌などの微生物が生息する量も7倍近く多かった。



原核生物と真核生物
フランスの動物学者シャットン(Chatton)が提唱した分類 

原核生物(prokaryote)
・・・・「細菌」と「古細菌(アーキアArchaea)」がある。
  1. 細胞の大きさ・・・小さい(1~5µm)
  2. 核・・・・・・・・・・・なし
  3. 細胞小器官・・・・なし
  4. 細胞壁
    1. 細菌には・・・ペプチドグリカンの細胞壁がある。
    2. アーキア(古細菌)には、タンパク質(S層)または細菌とは異なるペプチドグリカンの細胞壁がある。
  5. 細胞膜のリン脂質
    1. 細菌は真核細胞と同じ(グリセロールに脂肪酸がエステル結合)
    2. アーキア(古細菌)では、グルセロールに脂肪酸がエーテル結合している。


真核生物(eukaryote)
  1. 細胞の大きさ・・・大きい(10~100µm)
  2. 核・・・・・・・・・・・あり
  3. 細胞小器官・・・・あり
  4. 細胞壁
    1. 動物、原生動物には・・・細胞壁がない。
    2. 植物には・・・セルロースを主成分とする細胞壁がある。菌類の細胞壁はキチンを含む。
  5. 細胞膜のリン脂質
    • グリセロールに脂肪酸がエステル結合している。
  6. 染色体
    • 直線上のDNA(染色体)が複数個ある
  7. クロマチン構造・・・真核細胞内に存在するDNAとタンパク質の複合体のこと。
    • ヒストンに基づくヌクレオソーム構造をとる。
    • ヒストンは真核生物のクロマチン(染色体)を構成するタンパク質の一群のこと。




(微生物)
肉眼でその存在が確認できず、顕微鏡などによって観察できる大きさの生物を指す。

微生物は真正細菌、古細菌のみならず、真核生物(藻類、原生生物、菌類、粘菌)や、ワムシのようなごく小型の動物も含まれる。

微生物の働きで「発酵」が起きるのをパスツールが突き止めた。




微量のDNAでも遺伝子解析できる
2014年、農業・食品産業技術総合研究機構と関東化学はごく微量のDNAでも、遺伝子配列の解析を可能にする高純度の合成酵素を開発した。
  • 微生物1個分のDNAがあれば、16時間で解析に必要な量までDNAを増やせる。
  • DNA合成酵素を使えば、微生物を培養しなくても、調べたい微生物のDNAを大量に増やせると考えられてきた。
  • しかし、DNA合成酵素を大腸菌で生産すると、大腸菌のDNAも混じる問題があった。
  • 研究チームは、大腸菌で生産したDNA構成酵素にくっついている大腸菌のDNAを薬剤などで取り除き、口授jんどのDNA合成酵素をとりだした。





第3の生命体
19年前に発見されたなぞの微生物が、「真核生物」とも「原核生物」とも細胞が異なる第3の生命体であることが、米国の研究グループによる遺伝子解析で明らかになり、23日付けの米科学誌サイエンスに発表された。

地上の生命体は細胞内にはっきりした核を持つ動植物などの「真核生物」と、はっきりした核を持たない細菌などの「原核生物」とに大別される。

ギリシャ語で古代を意味する「アルケー」と名付けられた単細胞生物が1977年に深海底の熱水がわき上がる場所で発見され、第3の生命体かどうか議論を呼んでいた。今回、米メリーランド州にあるゲノミック研究所がジョンス・ホプキンス医科大などと共同で遺伝子の全解析に成功した。

その結果、アルケーの遺伝子配列の2/3は他の地上生物のいずれとも異なり、研究グループは第3の生命体と結論した。

アルケーははっきりした核を持たず、1個の環状染色体を有する点では原核生物に似ているが細胞の働きは真核生物に似ているという。
研究グ゙ループによると、アルケーが生存したのは常識では生物の住めない場所。「我々の予想しない形で生命が存在することを示し、(火星のような)他の惑星に生命が存在する可能性も増してくる」と指摘している。



呼吸・代謝遺伝子が無いのに生存
(微生物)
2017年、海洋研究開発機構は7/21、生命を維持するための呼吸や代謝などを司る遺伝子が無くて生きている微生物を見つけた。
さらに子孫も残していた。

地球内部を動くマントルが地殻変動の影響で地上に露出し、橄欖岩となった場所が地球上に数カ所ある。
米カリフォルニア州ではこうした場所に泉があり、ユニークな微生物が水中の岩石に張り付いている。
27種類の微生物のゲノムを解読したところ、16種類の微生物は呼吸を司る遺伝子が無かった。そのうち5種類は糖の分解やアミノ酸の生産を通じてエネルギーを取り込む遺伝子が見つからなかった。
27種類のすべてが、増殖して子孫を増やしていることがゲノムから解読できた。





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