真核細胞の進化
01/06真核細胞の進化
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地球上の生命が受け始めたとき 進化 より複雑に、よりシンプルに 細胞の種類 原核生物と呼ばれる細胞は、長い時間をかけていくつかの変化を遂げ、真核細胞になりました。真核生物はより複雑で、原核生物よりも多くの部分を持っています。数かかった 突然変異 そして生き残る 自然な選択 真核生物が進化し、普及するために。
科学者たちは、原核生物から真核生物への旅は、非常に長い期間にわたる構造と機能の小さな変化の結果であると信じています.これらの細胞がより複雑になるという論理的な変化の進行があります。真核細胞が出現すると、コロニーを形成し始め、最終的には特殊な細胞を持つ多細胞生物になります。
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柔軟な外側の境界
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ほとんどの単細胞生物は、環境の危険から保護するために原形質膜の周りに細胞壁を持っています。多くの原核生物は、特定の種類のバクテリアと同様に、別の保護層によってカプセル化されているため、表面に付着することもできます。からのほとんどの原核生物の化石 先カンブリア時代のスパン 桿菌、または棒状で、原核生物を囲む非常に丈夫な細胞壁があります。
植物細胞のような一部の真核細胞はまだ細胞壁を持っていますが、多くは持っていません。これは、人類の進化の歴史のある時期を意味します。 原核生物 、細胞壁が消えるか、少なくともより柔軟になる必要がありました。セルの柔軟な外側境界により、セルをさらに拡張できます。真核生物は、より原始的な原核細胞よりもはるかに大きいです。
柔軟なセル境界は、曲げたり折りたたんだりして、より多くの表面積を作成することもできます。より大きな表面積を持つ細胞は、栄養素や廃棄物を環境と交換する際により効率的です.また、エンドサイトーシスまたはエキソサイトーシスを使用して、特に大きな粒子を導入または除去することも利点です。
03/06細胞骨格の外観
ゲッティ/トーマス・ディアニック
真核細胞内の構造タンパク質が集まって、細胞骨格として知られるシステムを作成します。 「骨格」というと、一般的に物体の形を作るものを思い浮かべますが、細胞骨格は真核細胞内で他にも多くの重要な機能を持っています。マイクロフィラメント、微小管、および中間繊維は、細胞の形状を維持するのに役立つだけでなく、真核生物で広く使用されています 有糸分裂 、栄養素とタンパク質の移動、およびオルガネラの固定。
有糸分裂の間、微小管は紡錘体を形成し、 染色体 細胞が分裂した後に生じる 2 つの娘細胞に均等に分配されます。細胞骨格のこの部分は、セントロメアで姉妹染色分体に付着し、それらを均等に分離するため、結果として得られる各細胞は正確なコピーであり、生存に必要なすべての遺伝子が含まれています.
マイクロフィラメントは、微小管が栄養素や廃棄物、新しく作られたタンパク質を細胞のさまざまな部分に移動するのにも役立ちます.中間繊維は、オルガネラやその他の細胞部分を必要な場所に固定することで、それらを所定の位置に保ちます。細胞骨格は、鞭毛を形成して細胞を移動させることもできます。
真核生物は細胞骨格を持つ唯一の種類の細胞ですが、原核細胞は、細胞骨格の作成に使用されるものと構造が非常に近いタンパク質を持っています。これらのより原始的な形態のタンパク質は、いくつかの変異を経て、それらがグループ化され、細胞骨格のさまざまな部分を形成したと考えられています.
04/06核の進化
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真核細胞の最も広く使用されている識別は、核の存在です。核の主な仕事は、 DNA 、または細胞の遺伝情報。原核生物では、DNA は細胞質内にあり、通常は 1 つのリング状になっています。真核生物は、複数の染色体に編成された核膜の内側に DNA を持っています。
細胞が曲がったり折りたたんだりできる柔軟な外側の境界を進化させると、原核生物の DNA リングがその境界の近くで見つかったと考えられています。それが曲がって折りたたまれると、DNA を取り囲み、ピンチオフして、DNA が保護されている核を囲む核エンベロープになります。
時間の経過とともに、単一のリング状の DNA は、現在染色体と呼ばれる、きつく巻かれた構造に進化しました。これは、有糸分裂または減数分裂中に DNA が絡まったり、不均一に分割されたりしないようにするための好ましい適応でした。染色体は、細胞周期のどの段階にあるかに応じて、巻き戻したり巻き上げたりすることができます.
核が出現したので、小胞体やゴルジ装置などの他の内部膜システムが進化しました. リボソーム 原核生物では自由に浮遊するだけだった .
05/06廃棄物消化
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細胞が大きくなると、より多くの栄養素が必要になり、転写と翻訳を通じてより多くのタンパク質が生成されます.これらのポジティブな変化に伴い、細胞内の廃棄物が増えるという問題が生じます。廃棄物を取り除くという要求に追いつくことは、現代の真核細胞の進化における次のステップでした.
柔軟な細胞境界はあらゆる種類のひだを作成し、必要に応じてピンチオフして液胞を作成し、細胞に粒子を出し入れすることができました.また、セルが生成する製品や廃棄物を保持するセルのようなものも作成していました。時間が経つにつれて、これらの液胞の一部は、古いリボソームや損傷したリボソーム、誤ったタンパク質、またはその他の種類の老廃物を破壊する可能性のある消化酵素を保持することができました.
06/06内部共生
Getty/DR DAVID FURNESS、キール大学
真核細胞のほとんどの部分は、単一の原核細胞内で作られ、他の単一細胞の相互作用を必要としませんでした。しかし、真核生物には、かつては独自の原核細胞であると考えられていた非常に特殊なオルガネラがいくつかあります。原始真核細胞は、エンドサイトーシスを通じて物を飲み込む能力があり、それらが飲み込んだ可能性のあるもののいくつかは、より小さな原核生物のようです.
として知られている 内部共生理論 、 リン・マルグリス ミトコンドリア、または使用可能なエネルギーを生成する細胞の一部は、原始真核生物によって飲み込まれたが消化されなかった原核生物であると提案した.最初のミトコンドリアは、エネルギーを作るだけでなく、現在酸素を含んでいる新しい形の大気で細胞が生き残るのを助けたのでしょう。
一部の真核生物は光合成を行うことができます。これらの真核生物は、葉緑体と呼ばれる特別なオルガネラを持っています。葉緑体は、ミトコンドリアと同じように飲み込まれた藍藻に似た原核生物であったという証拠があります.かつて真核生物の一部だった真核生物は、太陽光を利用して独自の食物を生産できるようになりました。