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 「人体をつくる組織」「染色体」「病気」

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。

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、研究ｸﾞﾙｰﾌﾟは第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。
研究ｸﾞﾞﾙｰﾌﾟによると、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。
原始生命体 2009年、千葉大学と東京大学の共同チームは、油の粒が「界面活性剤」という有機分子を使って水中を泳ぎ回る現象を発見した。油滴に特殊な触媒を仕込んでおくと、周囲にある界面活性剤を取り込んで分解しながら動き続ける。
太古の生命体が運動する仕組みを知る手掛かりになる可能性がある。
界面活性剤は油にも水にも溶ける物質の総称で、生命が誕生した頃の海にも含まれていた。
研究成果は、原始生命体が界面活性剤をあたかも燃料のように利用して運動していた可能性を示唆している。
直径0.1mmぐらいの油の粒にあらかじめ界面活性剤を分解する触媒を配合した。この油滴を界面活性剤の溶液中に入れると、毎秒数10µmのスピードで1方向へ泳ぎだしたという。
2個の油滴が正面から偶然近づいた場合には、お互いに避け合うことが分かった。
界面活性剤が油滴に取り込まれると、触媒の働きで油分子と水溶性の分子に分離される。分解された分子は油滴の後方から放出されて駆動力を与えるという。
工学 進化分子工学
生物が地球に生まれてから４０億年。その間に「突然変異」と「自然淘汰」が繰り返され、生物は進化してきた。その進化の過程を実験室で再現し、新しい機能を持つ分子を開発しようという進化分子工学が盛んになりつつある。
生物界では、遺伝子の突然変異が積み重なって性質がさまざまに変化し、環境に適応したものが生き残っていく。大きな動植物の進化では、何万年という時間をかけて性質を返るが、大腸菌・酵母といった微生物やウイルスならもっと短い時間で目に見える進化が起こりうる。
「進化とは遺伝子に新しい情報を付け加えていくプロセスだ。短い時間で進化していく環境を人工的にどう作るかが、進化分子工学の課題である」と埼玉大の伏見譲教授(生物物理学)。
進化分子工学は「遺伝子に突然変異を起こさせ、都合のいいものを選び(選択）、それを増やす(増幅)という操作を繰り返す。
特定の遺伝子を簡単に増やせるようになった1990年代に入り、進化分子工学は急速に発展した。
米国で９０年に、特定の分子にくっつく酵素の働きを持つＲＮＡ「リボザイム」に突然変異・選択・増幅という進化のプロセスを繰り返させ、１００倍くっつきやすくすることに成功した。９２年には、ＲＮＡをつなぐ働きを持つリボザイムで、その機能を１０００倍以上強化することが出来た。ドイツ・米国などのベンチャー企業がこの方法でワクチンや診断薬などの開発をしている。
大島泰郎・東京薬科大教授(生化学)は最近、温泉にいる高度好熱菌という細菌に、別の細菌の抗生物質耐性酵素の遺伝子を入れ、高い温度で培養し続けて進化させた。その結果、酵素の耐えうる温度６０度が７９度まで上がった。「酵素のどこに突然変異が起こっているかを調べると、予想外のところに変化が起きていた。新しい改造原理が発見できそうだ」と大島教授。
名古屋大の郷通子教授、由良敬助手らは、タンパク質の進化に注目、構成要素であるアミノ酸単位ではなく、もう少し大きいモジュールという単位の組み合わせで進化したのではないかとみている。由良さんは「機能別の部品を組み合わせてタンパク質という製品を作るようなものだ。この組み合わせの変化で進化が起こる」という。
三菱化学生命科学研究所の柳川弘志室長や大島教授らは、異なった２つの酵素のモジュールを交換して機能の違いを調べるなど、モジュールによる進化を裏付ける研究をしている。
これらの研究から「進化とは何か？」というさらに大きな問題への取り組みも始まっている。四方哲也・大阪大助手らは突然変異させた大腸菌を長期にわたって培養、「進化の系統図」を作って進化機構を解明しようとしている。又、複雑系の研究で有名な金子邦彦・東京大教授は、四方さんの実験を参考にし、コンピューターの中に複雑な化学変化で得られる人工生物とその社会を築き、進化させる研究を進めている。「社会の情報が個体の変化に影響を与え、進化のルールが出来ているらしい」と金子教授はみている。
進化 微生物の進化に新説
米ワシントン大学と独マックスプランク研究所は、メタンやメタノールなどを栄養源とする『C1資化性菌』と呼ぶ微生物と、地球上で最古の微生物である『始原細菌』とが共通の酵素を持つことを突き止めた。
これらの微生物は全く別種と考えられてきたが、遺伝子のつながりが深いとみられ、生命誕生のメカニズムを解明する手掛かりになると研究チームはみている。
C1資化性菌は生育に酸素を必要とする一方、始原細菌は酸素があると生きられず、細菌内で様々な物質を合成する代謝の仕組みも全く異なると考えられていた。研究チームは始原細菌だけが持つと見られていた酵素や補酵素を一部のC1資化性菌が持つことを発見。「両者の祖先は３０億年前には共通で、従来の生物進化説をくつがえす可能性がある」とみている。
クロマチン クロマチン＝真核細胞内に存在するDNAとタンパク質の複合体のこと。染色体を構成するクロマチンは階層構造をなしている。
左右の脳の違いに関与
2011年、名古屋大学の中野俊詩助教らは実験動物の線虫を使い。右脳と左脳の違いに関係している物質を突き止めた。
遺伝子操作でこの物質の働きを抑えたところ、右脳と左脳の細胞が同じになった。
正常な線虫は右脳で「上皮細胞」を作る。研究チームはＤＮＡとタンパク質の複合体である「クロマチン」の働きを遺伝子操作で抑えた。
線虫のクロマチンは「ヒストン」と呼ぶタンパク質が8個集まってできている。
人のクロマチンも線虫に似ている。

生物
  • 生命の必須元素
    1. 生命活動を維持するのに不可欠な6つの元素
    2. 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。
    3. 炭素・水素・酸素は・・・細胞を構成する分子の骨格になる。
    4. 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。
    5. 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。
  • クマムシ
    • 札幌市内の路上のコケから採取した「ヨコズナクマムシ」のゲノム（全遺伝情報）を解析した国枝武和・東京大学助教によると、
      1. クマムシを完全に乾燥させると仮死状態になる。
      2. 仮死状態では温度が151℃～零下273℃まで、
      3. 圧力は真空～7万5千気圧まで耐えられる。
  • 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。
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