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シアノバクテリアとは?葉緑体の祖先?光合成や種類を簡単に

シアノバクテリアは葉緑体の祖先て本当でしょうか?
本当に、植物と同じような光合成をするんでしょうか?

だって、かれらは細菌です。

にわかに信じがたい事実ですので、
どういうことなのか簡単にお話します。

また、そのとっても小さな細菌が、
実は、地球に大革命を起こしました。

そのおかげで、私たちホモサピエンスが誕生した!?

今回は、そんなシアノバクテリアのお話です。

他にも、

  • 光合成細菌との違い
  • シアノバクテリアの種類

なんかにも触れていきます。

 

シアノバクテリアが葉緑体の祖先て本当?

シアノバクテリアは、細菌です。
でも、光合成ができちゃいます。
しかも、光合成で酸素を作れる、唯一の細菌

他にも光合成細菌はいるんですが、彼らは酸素を作らないんです。
(そこついては、後ほど)

 

つまり、
細菌の中で唯一、植物と同じ光合成ができちゃう

 

ここがなかなかのポイントです。

 

だから、
シアノバクテリアは葉緑体の祖先だと考えられてます

 

え。。葉緑体って、
植物の細胞の中にあるオルガネラの1つですよね?
いやいやいやいや。
1つの器官に祖先とかないでしょ。

と思う人もいるかもですが。

 

祖先である説が有力なんです。

進化には、
想像を超えることが起こるもんなんですね~。

 

これは、細胞共生説っていうんですけど。
しっかりと、根拠も存在する
しかも同じ考え方で、ミトコンドリアにも祖先がいます。
(詳しくは、真核生物の記事にあります)

 

ちなみに真核生物の起源も、
原核生物が、他の原核生物を取り込んで生まれた説が有力。

 

そして私たちの体にも、
オルガネラ化はしていないにしても、たくさんの細菌が住んでます。

一度は聞いたことがありますかね?
常在菌てやつです。

 

それらの細菌が、
いろんな働きをしてくれて、私たちは生きれているんです。

CMなんかでもおなじみですが、
腸内細菌を活性化!とか。
腸内細菌を育てましょう!とか。

あれです。

 

だから葉緑体の場合も、
最初はシアノバクテリアが真核細胞の中に共生してた。

でも、
長~い時間一緒にいたから、細胞の一部になっちゃった
みたいな感覚です。

 

オシドリ夫婦の話かと思うわ~。

ってことは、
今いるシアノバクテリアと葉緑体は兄弟?従兄弟?ってことか~。

 

では次は、
光合成に注目してみてみます。

葉緑体とシアノバクテリアの光合成は一緒ってこと?

 

シアノバクテリアの光合成の特徴は?

先ほどの細胞共生説によると、
葉緑体とシアノバクテリアは同じ家系図に載りそうです。

 

そうなると、
植物とシアノバクテリアの光合成は一緒ということ?

少なくとも、

  • 光合成色素にクロロフィルαを持っている
  • 光エネルギーが必要
  • 水を酸化して酸素を作る

というところは一緒です。

逆に言うと、
シアノバクテリアは、他の光合成細菌と違う

 

例えば、紅色イオウ細菌という細菌がいます。
彼らも光合成をする細菌。

でも、シアノバクテリアと違って

  • 光合成色素にバクテリオクロロフィルを持っている
  • 硫化水素を酸化してイオウ酸化物を作る(酸素は作らない)

 

実は、彼らの存在を知るまで私は、
光合成は酸素を作るもんだとばっかり思ってました。

そしたら違うんですね~。

 

光合成の名の通り、
大事なのは光を使うかどうかだったんです。

ちなみに当然、
光合成細菌に対して、光を使わない化学合成細菌てのがいます。

 

細菌の生きるための進化にはたくさんあって。
本当に、苦労されたんだなって思います。

 

苦労といえば、
シアノバクテリアってかなり強いんですよ。
細菌の中で。

だって、
特技が光合成だけじゃない。

 

実は、窒素固定もできるんです。
(できないのもいますが。)

ただ、
この特技については、あまり皆さん興味がないらしく。

なので、
ちょっとだけ。

 

窒素固定って、
植物も動物もできなくて。

でも、絶対に誰かがしてくれないとヤバい。
そんなお仕事なんですね。

この辺については、
詳しくは別の記事に書いてます。

 

今言いたいのは、

  • 光合成と
  • 窒素固定の

両方ができるシアノバクテリアは最強だってこと。

これは言い換えると、

  • 炭素源(空気の中の二酸化炭素)も
  • 窒素源(空気の中の窒素)も

自分で作れるってことなんです。

だから極端な話、

シアノバクテリアは、

  • 光と
  • 空気

さえあれば、どこにでも住める。

例えば、

  • ミネラルしかないような水の中
  • 栄養なんて全くない残念な土

 

どれも、
ライバルが少なくて、競争率低そうな物件ですよね~。

でも別に、
ハワイとか、シンガポールとか。
競争率高いとこにも全然いける。
(なぜか私が行きたいところ)

 

ということで実際、
地球のいたるところにシアノバクテリアはいます。

だから、
そんな最強なところを利用できないかと。
いろいろ研究に使われてるそうですよ。

 

でもこの強みは、
地球を生物の住みやすい惑星に大変身させてしまったほどの代物。

 

利用するなんて。。おこがましい。。

 

次はそんな偉大なシアノバクテリア様の、
その他の特徴について。

シアノバクテリアとは?

シアノバクテリアの日本語名は、
藍藻(らんそう)です。

でも最近は日本でも、
シアノバクテリアがメジャーになりつつあるようです。

 

で、シアノバクテリアって、
光合成ができるじゃないですか。

だから、昔は藻類の仲間に入ってたんです。

 

でも、

  • 単細胞生物だし
  • 原核生物(核がない)だってこともわかったし

ということで、
今は、細菌の仲間ってことになってます。

 

で、この原核生物の細胞って、
普通はかなりシンプルなんですね。
(詳しくはこちら

でも、シアノバクテリアって

  • 光合成ができて
  • 窒素固定もできる

じゃないですか。

 

だから、
ちょっと他の原核生物よりギミックが多い方

具体的には、、

  • チラコイド膜(光合成用)
  • カルボキシソーム(炭素用)
  • シアノフィシン(窒素用)

なんかが備わっているそうですよ。

 

そんな、
シアノバクテリアは大革命家

 

どんな革命を起こしたかっていうと、
大気中の主成分を変えちゃったんです。

具体的には、
地球の酸素がほぼ0(ゼロ)のところから、
今の酸素濃度の約1/100くらいまで増やしました。

 

その結果、

  • 大気の主成分が、窒素と酸素になり、
  • 好気性生物(酸素呼吸する生物)が誕生。
  • さらに、オゾン層もできたので、
  • 紫外線が減って、生物が陸に上れた。

 

すごくないですか?

これ全部、シアノバクテリアのおかげ。
偉大過ぎる。

 

しかもですよ、
シアノバクテリアってなんで酸素を出すか知ってます?

要らないからなんですよ。

自分が捨てたものが、他の生物の役に立つとか。
どんだけ~。

 

さらに、
尊敬すべきは他にもあって。

シアノバクテリアって、
今から32億年くらい前に誕生したんですね。

で、そこから酸素革命が始まるんですが。

 

まずは、海の中を酸化するんです。
それで、海を制覇した酸素が、大気に出ていった。

 

海の制覇って、かなり難儀そう。
海ってかなり広いですから。

 

そうそう昔、
友達が言っててかっこよかったんですけど。

その子はサーフィンが得意で。
よく海外にも波乗りに行ってたんです。

で、

サーフィンするようになったら、地図で陸を見なくなったw
海ばっか見てる。

って言ったんですよ~。

 

そう言われて世界地図みたら?
いや~、新感覚でしたねあれは。

大陸だけじゃなくて、海も目に入ってきた瞬間。

 

シアノバクテリアは、
まさに、この陸と海の両方を酸化させた生物です。

 

では、
なんでそんな大義ができたのか?

それは、前にお話したこれ。

  • 炭素源(空気の中の二酸化炭素)も
  • 窒素源(空気の中の窒素)も

自分で作れるから、

  • 空気と
  • 水さえあれば

どこででも生きられる。

 

やっぱりいつの時代も、
自分でできる力って強いんですね。

 

私も、自給自足できる人凄いと思うし。

そんなシアノバクテリアは、
私たちにとっては素晴らしい革命家です。

 

でも一方で、革命には犠牲がつきもの。
この酸素革命も例外ではありません。

 

地球が酸化されたことによって、絶滅した生物も多い。
それは、嫌気性の生物。

嫌気性については、
別の記事で詳しくお話していますが。

 

簡単に言うと、
酸素があると生きられない生物達です。

実は酸素は、
とっても毒性が強い。
だから、
その解毒できる酵素が必要なんです。

その酵素がないのに酸素に触れると?
生物は死んでしまいます。

 

こうして、
それまで地球にたくさんいた嫌気性の生物は絶滅していきました。

 

ただ、
酸素があると酸素呼吸ができる。

これは、
嫌気呼吸よりも約20倍の効率でエネルギーが作れます。

だからその後、
好気性生物はすごい速さで進化していきます。

 

生物の進化を考えると、
やっぱり、必然だったんでしょうかね?

壮大すぎて、
もう何を言ってるのかわからなくなってきましたが。

 

では最後に、
シアノバクテリアの種類について。

32億年前からいるシアノバクテリア。
今は、どんなのがいるんでしょうか?

 

種類はどんなのがいる?

シアノバクテリアには、こんなのがいます。

  • アオコ
  • アナベナ
  • シネコシスティス
  • スピルリナ

ちなみに、
スピルリナは、家畜のエサとして。
また、
アナベナは、イネを作るのに大事な細菌です。

 

なにしろシアノバクテリアのファミリーは、

  • 光合成と
  • 窒素固定

両方ができますから。

私たちの身近では特に、
農業と関わりのあるのが多いですね。

 

そんな中、
一風変わってアオコ。
アオコって藻類だと思ってませんでしたか?

昔の私ならひっかかるな~これ

 

そして、アオコといえば富栄養化。
環境問題の1つですよね。

これについても、別に記事を書いてるんですよ!
若干大作。。
良かったら見てみてくださいね。

 

では、最後にまとめて終わりにします。

 

まとめ

まず、シアノバクテリアは葉緑体の祖先かについて。

  • 細菌の中で唯一、植物と同じ光合成ができる
  • 最初はシアノバクテリアが真核細胞の中に共生してた
  • 長い共生の間に、細胞の一部になった
  • 細胞共生説といい根拠もある

次に、光合成の特徴。

  • シアノバクテリアは、光合成で酸素を作れる
  • 他の光合成細菌は、酸素を作らない
  • 光合成と窒素固定ができる
  • 炭素源も窒素源も自分で作れる
  • 大気と水があればどこでも生きられる

そして、そのほかの特徴。

  • 単細胞で原核生物の細菌
  • 大気中に酸素を作り出した
  • 好気性生物の誕生と嫌気性生物の絶滅のきっかけになった

最後に、代表種。
アオコもシアノバクテリアでした。

 

シアノバクテリアが今後、どう利用されるのか楽しみですね!

芽胞とは?形成菌の種類と消毒・滅菌の方法をわかりやすく!

芽胞とは、細菌が作る最強の胞子です。
でも、
細菌みんなが芽胞を作れるわけではありません。

  • では、何がどう最強なんでしょう?
  • 芽胞を作れる細菌の種類は?
  • 最強だけど、殺せるんでしょうか?

今回は、そんな内容のお話です。

芽胞の情報って、
無いわけではないけど、どれもちょっと難しい。

そんな芽胞について、
簡単な言葉で、わかりやすくご紹介していきますね!

 

 

芽胞とは?

芽胞とは、
細菌の最強バージョンの胞子です。

細菌の芽胞は、ニワトリでいう卵のようなもの。
要は、まだ生まれていない子供が入った殻です。

 

でも普通は細菌て、
分裂で増えるんですよ。

だから、芽胞を作る能力は、
細菌のみんなが持っている能力ではない

とはいっても、
芽胞を作れる細菌の種類は多いんですが。

 

では、どんな細菌が作れるんでしょう?

 

代表例は後述しますが、
芽胞を作る細菌は、すべてがグラム陽性菌

グラム陽性菌は、
グラム染色で染まる菌のことなんですが。

 

これ、なんでみんなグラム陽性菌なんでしょう?
残念ながら、
そこについては、まだわかってないみたいです。

でも、グラム陽性菌の特徴を知ると?
なんとなく「この残念な短所の補強かな?」と思い当たる節はある。。

グラム陽性菌の特徴なんかはこちら。

 

分からないことはしょうがないので、
分かっていることを見ていきますよ。

 

芽胞は、細菌が作るものですよね、
では細菌は、どんな時に芽胞を作るんでしょう?

 

形成ってどんな時?

いつもは分裂で増えている細菌ですが、
ある時には、芽胞を作ります。

 

それは、増殖するには周りの環境が厳しすぎる時。

具体的には、

  • ものすごい熱
  • 栄養がない(エサがない)

なんかです。

 

これ、動物にも似た習性のがいますよね。
エサがなくなると冬眠する、クマとか。

 

細菌も、本当に冬眠みたいな感じで。
芽胞で休眠状態に入ります

ということは、
芽胞になると、厳しい環境に耐えられるってこと。

 

実際、

  • 乾燥
  • 薬品 など

に対して、かなり抵抗性が強いことが分かっています。

こりゃ、すごいシェルターです。
一体どんな代物(しろもの)なんでしょう?

 

ということで次は、
芽胞はどんな作りになっているのかを見ていきます。

 

構造はどうなっている?

芽胞の作られ方は、
細菌自体が芽胞に包まれるんじゃないんです。

細菌の体の中に、芽胞を作ります。

 

この芽胞の構造は?

 

まず芽胞の中には、
染色体のコピーが入っています。

その中の水分は、
通常の30%くらいまで減らされていて。

芽胞全体を、
布団を圧縮するかのように、かなり圧縮しちゃいます。

 

ダメだ、全然違うのに梅干ししか思い浮かばない。。

 

外側は、芽胞殻(がほうかく)と皮層が覆います。
そして、この層はとっても厚い。

殻と皮って。。
本当に、ニワトリの卵みたいじゃないですか。

 

とまあ、それは置いておいて。
この2つの厚い層が、液体の侵入をブロックします。

 

熱なんかに強い理由は、この層のおかげです。

 

ちなみに、

  • 体の中のどこに芽胞が作られるか?
  • 芽胞の大きさ

などは、種類で違うそうで。

研究などでは実際に、
それぞれの特徴を使って細菌を分けたりしているとのこと。

 

なるほど、
そういう使い方もできるんですね~。

では次は。
作られた芽胞が発芽する時のことを見ていきます。

どんな時に発芽するんでしょう?

 

発芽の条件

芽胞は、どんなタイミングで発芽するのでしょうか?

それは、増殖できる環境になったときです。

具体的には、さっきの逆で

  • 増えられる温度
  • 栄養がある(エサがある)

なんかです。

 

というのも、
芽胞ってそのまんまだと増殖できません。
あくまで、休眠用なので。

だから、
発芽をして、細菌の形でまた分裂を始めます。

 

この時の発芽の様子は?

環境が整うと、芽胞の中に水が浸入する。
そうすると発芽します。

他にも例えば、
人が芽胞の殻を何らかの形で破る。
その場合でも、発芽するそうです。

 

それにしても、
この芽胞の感覚ってすごくないですか?

増殖できる環境かどうかを見極めるって。

 

自分だったら、なかなか胃が痛くなる決断。
だって、一歩間違えたら死ぬじゃないですか。

 

桜とかもそうだけど、間違えることないのかな?

あれ?まだだった?
みたいな。

細菌の場合は、
間違えたらまた芽胞を作るんだろうか。。?

 

実際には、
頭を使って考えているわけではないですが。

とにかくそんな、
大きな決断ができる細菌。
かれらは、どんな種類がいるんでしょうか?

 

芽胞の形成菌にはどんなのがいる?

芽胞の形成菌には、こんなのが知られています。

  • 大腸菌
  • サルモネラ菌
  • 枯草菌
  • 結核菌
  • セレウス菌
  • 黄色ブドウ球菌
  • ボツリヌス菌

 

なんか、病原菌が多いのが気になる。。

芽胞って薬品にも耐性があるじゃないですか。
かなり厄介そうですよね。

 

ちなみに、
芽胞形成菌の中で病原菌を含む属は、

  • クロストリジウム属
  • バシラス属

の2属だそうです。

 

でも、芽胞って身近にもいるんですよ!
今回は、一般の人でも馴染みのある芽胞をご紹介。

 

1つ目は、枯草菌。

よく知られているのが、この仲間の納豆菌。

納豆、みなさんは好きですか?
私は、月1くらいで無性に食べたくなるんですが。

 

実は、この納豆づくりに芽胞が関わってるんです。

 

納豆って、稲わらでつくるじゃないですか。

日本の伝統的な納豆のつくり方をご存じですか?

  • 稲わらを水につける
  • それを煮沸する
  • それを束ねる
  • 中に煮豆を入れる
  • 藁苞(わらづと)で包んで置いておく

みたいなかんじなんですけど。

 

実は、あの稲わらの表面には、
納豆菌の芽胞がたくさんいるんです。

で、納豆菌の芽胞は熱に強い!
耐熱性の高い芽胞なんです。

 

だから、昔の人ってすごいですよね。
それを知ってたのかどうか。

煮沸すると、普通の細菌は全部死にます。

 

でも、1種類だけ残るのがいるんです。
それが、芽胞を作って休眠している納豆菌

彼らは、煮沸に耐えて生き延びます。
そして、藁苞に煮豆が入ってきて放置されると?
温度もいいし、エサもある。
最高の条件がそろって発芽します。

いや、本当に先人の知恵ってすごいです。

 

2つ目は、ボツリヌス菌。

ボツリヌス菌は、
特に育児経験があると聞いたことがある細菌。

 

なぜかというと?

ハチミツってあるじゃないですか。
あの食材は、食べさせていい歳が決まってるんです。
早すぎるとなかなかリスキー。

なぜかというと、
このボツリヌス菌が原因でして。

 

ボツリヌス菌は、細菌の時は土にいます。
土って、どこにでもあるんで、いたるところにいる。

芽胞も例外じゃなく、いたるところで休眠してます。

 

そうなると、
ハチが蜜を集めてるときに、芽胞も入っちゃうんです。
で、結果ハチミツに芽胞が混入する。

このボツリヌス菌の芽胞の特徴は?

糖度が高い環境でも耐えられることです。

 

例えば砂糖って、湿気るけど腐らない。
これ、詳しくは語りませんが、
糖度が高すぎて、細菌が繁殖できないから。

 

ハチミツも、糖度が高いので細菌は死にます。
でも、ボツリヌス菌の芽胞だけは生き延びる。

そして、
例えばハチミツと一緒に芽胞が体内に入ると?
そこは発芽してボツリヌス菌に戻るチャンス!

 

食べてよい月齢になっていれば、
免疫機能が働くので食べて大丈夫なのですが。

赤ちゃんは、まだ免疫機能が未熟。
だから、ちゃんと機能が備わってからたべましょうね。
ってことです。

 

いかがですか?
かなり身近に芽胞はいましたね。

もちろん、
納豆菌みたいにヒトに良い芽胞もあります。
でも、
病原菌みたいに、ヒトの敵の芽胞もある。

 

では、
かなりハイスペックな芽胞は、
どうしたら殺せるんでしょうか?

 

芽胞の消毒はどうすればいい?

芽胞は、どうしたら死滅するんでしょうか?

結論から言うと、
2気圧&121℃の高圧蒸気滅菌機で、20分間加熱。
これで、完全に死ぬそうです。

 

いや、普通そんな機械持ってないです。
消毒じゃだめですか?
と思ったので調べました。

 

普通の消毒だと、
普通の細菌は死ぬけど、芽胞は死なない場合もあるんだそう。

 

というのも、
そもそも細菌が死ぬ場合というのは?

  • からだ組織のタンパク質や核酸などが変質する
  • 変質によって機能しなくなる
  • その機能停止が命にかかわる

そんな時に、細菌は死滅します。

 

だから、
死滅の方法は、必ずしも熱だけじゃない。
でも、芽胞を間違いなく死滅させるためには、あの機械で加熱する方法。
ということみたいです。

 

ちなみに、
ここまでくると、消毒のさらに上のレベル。
滅菌というのに当たってきます。

滅菌は、一番抵抗力が強い生物を倒すために行うもの。

だから、滅菌後はそこに生物は存在しません。

 

これ、普通の生活でやったらやばい気がします。
体には、常在菌ていって、私たちの健康を保ってくれる菌もいる。
みんな死んでしまったら、逆に病気になるレベルじゃないですか?

 

だから、
普通の日常生活を送るんなら、消毒。

神経質にならずに、
自分にできることをしっかりやって予防する。
これにつきます。

 

では、最後にまとめて終わりにします。

 

まとめ

まず、芽胞とは?

  • 細菌は普通は分裂で増える
  • 芽胞を作れる細菌は一部
  • 全てがグラム陽性菌
  • 増殖するには周りの環境が厳しすぎる時に芽胞を作る
  • 厳しい環境にかなり抵抗力が強い
  • 細菌の体の中に、芽胞を作る
  • 増殖できる環境になったときに発芽する

次に、芽胞形成菌の種類。

大腸菌、サルモネラ菌、枯草菌、結核菌、ボツリヌス菌など

最後に、芽胞の消毒について。

  • 2気圧&121℃の高圧蒸気滅菌機で、20分間加熱すると死滅する
  • 普通の消毒では、芽胞は死なない場合もある
  • 芽胞を殺すことは滅菌に近い

 

芽胞は、とても強いですね。
でも、あくまで休眠用で増殖しないってところも、意外とポイントな気がしました。

 

今回の参考文献はこちら

ヨウ素デンプン反応って何?原理や加熱、色など復習!

ヨウ素デンプン反応はこれが肝だ!
というキーワード、何だかわかりますか?

そこに注目すれば、
ヨウ素デンプン反応を説明できます。

ヨウ素デンプン反応、

  • どんな反応のことでしたか?
  • 原理は?
  • 色の変化は?

勉強したけどよく分からない。忘れちゃった。
今そんな感じでも問題ないです。

必要になった時に、
ちゃんと理解すればいいんですから。
そうすれば、
ずっと覚えてる人と同じとこまで行けます!

それでは、詳しく見ていきましょう!!

 

ヨウ素デンプン反応とは?

どんな反応のこと?

まず、ヨウ素デンプン反応はどういう反応でしょうか?

マクロレベルの、目に見える反応のことです。

答えは単純で、
ヨウ素液でデンプンが青紫色に染まるという反応です。

 

理科で実験しますよね。

わたしの時は、

  • 小学校で、じゃがいもをヨウ素液につけたし、
  • 中学校では、校庭の葉っぱを脱色してヨウ素液につけました

実験したの覚えてますか?
今も実験内容って同じなんでしょうか。

 

では次、
どうしてヨウ素液でデンプンが青紫色に染まるんでしょう?

 

ヨウ素デンプン反応の原理

ここからミクロな話になっていきます。

どうしてヨウ素液でデンプンが染まるかというと、
ヨウ素が、デンプンのらせん構造に入り込むから染まるんです。

 

少し分かりやすくなるかなとイラストにしてみました。
↓↓↓

 

  • デンプンはらせん構造をとるので、隙間があります。
  • その隙間に、ヨウ素が入り込みます。

 

これだけかって感じなんですけど、
実はこの反応はなかなか凄い!

どこが凄いかと言うと
デンプン以外の物質があまり染まらないってところです。

 

だから、
学術誌の論文なんかの実験方法に使われることもあります。

詳しくは語りませんが、
デンプンがどこにあるかを見つけるのにはとても重宝します。

 

簡単で、単純で、結果がしっかり出る実験方法。
なんて羨ましい!

どこぞのお偉い研究者さんが、
ちょうど今ヨウ素液にデンプンつけてるかもです。

 

でも、
ヨウ素がデンプンのらせん構造に入り込むから色が変わる。
これはどうして分かったんでしょうか?

う〜ん、
デンプンのらせん構造を壊してみれば良さそうですか?
とりあえず、温めてみましょう。

 

ヨウ素デンプン反応は、加熱すると冷却するとどうなるの?

ヨウ素液でデンプンが青紫色に染まった状態から加熱して冷却します。
どう反応するんでしょう??

 

結論から言うと、

  • 加熱すると、青紫色からもとの褐色に戻ります。
  • 冷却すると、また褐色から青紫色に変わります。

 

これは、言い換えるとこうなります。

  • 加熱すると、ヨウ素デンプン反応を示さなくなる。
  • 冷却すると、またヨウ素デンプン反応を示す。

 

どうしてなんでしょう??

ヨウ素デンプン反応は、
ヨウ素がデンプンのらせん構造に入り込む事で起こりますね。

そう、
加熱したことによってデンプンのらせん構造が壊れたんです。

構造が変わったので、
ヨウ素が入る隙間がなくなっちゃいました。

 

そして、冷却したら?
また、デンプンがらせん構造に戻るんですね。

これで、ヨウ素が入る隙間ができました。

 

イラストにするとこんな感じ?(偉い人に怒られちゃうかな)
↓↓↓
 

 

なるほど、

こうなるとどうやら
ヨウ素デンプン反応は、らせん構造がポイントのような気がしませんか?

 

そうなんですよ、
そこがわかると色の変化も説明できる!

 

色の変化には、どんなのがありそうですか??
とりあえず、ぱっと思い浮かぶのは以下の2つでしょうか。

  • 加熱や冷却したときの色の変化
  • デンプンの種類による色の変化

加熱や冷却したときの色の変化は、さっき復習しました。

なので、デンプンの種類による色の変化をみていきますよ。

 

ヨウ素デンプン反応の色の変化

ヨウ素デンプン反応は、
ヨウ素液でデンプンが青紫色に染まる反応でした。

 

では、デンプンはすべてが青紫色になるんでしょうか??
(実験がうまく行かなかった時の色とかはなしですよ)

 

デンプンが染まるためには、
ヨウ素液が入れるらせん構造が必要でしたね。

なので、
デンプンを構成しているグルコースの単位で考えます。

デンプンには

アミロース αーグルコースがそのまま長くつながった構造
アミロペクチン ところどころで枝分かれをしながらつながった構造

があります。

 

例えばこの2つはどんな色になると思いますか??

答えは、
アミロースは青紫色
アミロペクチンは赤紫色になります。

 

ここで、簡単に他と差がつくポイント!

構造がアミロペクチンに似ているグリコーゲン。
これも赤紫色になります。

アミロペクチンとセットで、グリコーゲンも覚えちゃいましょう。

 

ちなみに、
デンプンとは全く構造が違うセルロースはどうでしょう?
セルロースは、β−グルコースの重合体ですね。

答えは、
褐色(ヨウ素液の色のまま)です。

種類 アミロース アミロペクチン セルロース
青紫色
(反応あり)
赤紫色
(反応あり)
褐色
(反応なし)

 

この違いはどこからくるんでしょうかね〜??

そうなんです。
先程のキーワード、らせん構造です!

 

では、
それぞれの構造をみてみましょう。

ちなみに、これ知らなくていいですが、
らせん構造は、6個で1回転するんだそうです。

 

そうなると、

アミロースは?

グルコースがそのまま長くつながった構造だから。
なんか、グルグルいきそうですね。

 

アミロペクチンは?

ところどころで枝分かれをしながらつながった構造です。

これもそんなに詳しく知る必要ないですけど、
ところどころの枝分かれは、24〜5個程度毎にあるんだとか。

それなら、
アミロースほどではないけど、らせん構造はありそうです。
クルクルして枝分かれ、またクルクル枝分かれ・・。
って感じでしょうか?(あくまでイメージですよ!)

 

セルロースは?

繊維状で、そもそもらせん構造をとらないのでなしですね。

 

そうなると、

種類 アミロース アミロペクチン セルロース
青紫色
(反応あり)
赤紫色
(反応あり)
褐色
(反応なし)
らせん構造 グルグル クルクル なし

 

こう見るとわかるのが、
らせん構造が多いほど青紫色に近くなるんですね。

 

確かに、

  • らせん構造が多ければ、
  • ヨウ素が多く入り込めるので、
  • 色は濃くなりそうです。

うん、感覚でも納得。

やっぱりここでも、
らせん構造がキーワードでした!!

 

以上、ヨウ素デンプン反応について復習してきました。

らせん構造を主役に説明するとわかりやすいですね。
立体的にイメージもしやすいです。

では最後に、今までの内容をザッとおさらいします。

 

まとめ

まず、ヨウ素デンプン反応について。

  • ヨウ素液でデンプンが青紫色に染まる反応
  • 原理は、ヨウ素がデンプンのらせん構造に入り込むから
  • ヨウ素デンプン反応は、らせん構造に注目!

次に、温度での変化。

  • 加熱すると反応がなくなるのは、らせん構造が壊れるから。
  • 冷却すると反応するのは、またらせん構造に戻るから。
  • グルコースのらせん構造が多いほど、入り込むヨウ素の数が増え、青緑色に近づく

でした。

ちなみに、テストでこんな文章書いたら怒られます。
間違っても「グルグル」とか書いちゃだめですよ!
しっかり、教わった文章で書いてくださいね。

私みたいに大人になって、勉強しなおしてる人もいます。
身に着けて無駄な知識はないですよ。
頑張りましょう!

 

今回の参考文献はこちら

ミミズの生態は?食べ物や増え方は?まさに地球の虫だった話

ダーウィンが、最後に書いた本てご存じですか?

答えは、ミミズについてなんです。
正確に言うと、ミミズと土という本。

しかもこれが、300ページ以上に及ぶ大作。

なんでそんなに書くことがあっんでしょうか?
それは、20代の頃から約40年間も研究してきたから。

ミミズの何が、
ダーウィンをそこまで魅了したんでしょう?

考えてみればミミズって、
子供のころから見てるけど、あまり知らないですよね。
たまに見かけると、
なんか大量発生してたり、干からびてたり。

いったい、かれらは
何を食べて生きてるんでしょう?
どうやって増えてるんでしょう?
なんであんな形なんでしょう?

知りたくないようで知りたいミミズの魅力をご紹介します!!

 

ミミズの生態

1-1.干からびるミミズ
1-2.ミミズの血は赤い
1-3.ミミズの体にあるものないもの

の三本立てでご紹介します!!

 

干からびるミミズ

雨が降ったあと、大量のミミズが道路にいた!

とか、

夏の暑い日に、ミミズが大量に干からびていた!

という状況に遭遇(そうぐう)したことはありますか?

ミミズの行動範囲は、基本的に土の中なんですけどね。

地上に出てきて、
かれらに一体何があったんでしょう??

いろんな本を読んでみました。

 

そしたら面白かったのが、
地上近くに住んでいるミミズ(表層棲息性)は、お散歩をするんだそうです。

お散歩は夜が多いので、徘徊とも言われます。
(夜が多いのは、お日様の日差しと乾燥が苦手だからです。女子か!)

 

また、
土の中に巣穴(巣孔)を掘って暮らす、地中棲息性のミミズは、
雨の後の濡れた地上を、集団で大移動するとか。

 

このことをダーウィンは、

ミミズは冒険旅行のために、トンネルを捨て、そして新しい住み場所を探す。

と書いています。

ダーウィンの冒険心があふれてますね。

遭遇した大量のミミズたちは、まさにこの状況だったんです。

 

ミミズが地上に出てくる理由は、いろいろありました。
いくつか紹介ていきますよ。

 

まず、
二酸化炭素が原因という説が代表的です。

ミミズは皮膚から酸素を吸収(皮膚呼吸)して生きている。

それを踏まえて、この説はこうです。

  • 雨が降ると土の中の酸素が減ります。
    (酸素があったところに水が入り込むなどから)
  • でも、土の中に住む生物たちはいつも通り呼吸をする。
  • そうすると、二酸化炭素が増えます。
  • いよいよ、ミミズは息苦しくなって、
  • みんなで地上に出てくるということみたいです。

 

また、乾燥が原因な説

これは、夏など高温少雨な時期に起こります。

 

  • 猛暑続きで、土の中の水分まで蒸発していっちゃいます。
    (普段は取られない水分です。)
  • すると、
    土の中の温度と、地上の気温が逆転してしまうことがある。
  • ミミズは乾燥が苦手ですよね?
    土の中の乾燥から逃げて、地上に出るんだそう。
  • でも、逃げてきたのに地上もピーカン。。
  • 結局、干からびてお亡くなりになるんです。

 

これはミミズが、

  • 体の乾燥
  • 強い日差し

が苦手なことからも納得です。

 

ほかにも、
月の満ち欠けが関係しているんじゃないか?
という本もありました!ロマンチック!

 

それにしても、
ミミズってなかなかチャレンジャーですよね。

今いる場所に満足しないで、
酸素がない!乾燥する!時が来た!
って、新天地を求めて大移動するんですから。

 

ちなみに、
みんな(集団)で移動する理由は、サバンナの動物と一緒です。

敵に襲われた時に、

  • 逃げきれるミミズが増えますし、
  • 繁殖(はんしょく)にも有利ですもんね。

 

ではでは、そんなチャレンジジャーのミミズさん。
一生はどんな感じなんでしょうか?

 

ミミズの寿命は、種類によります。
半年のものから数年生きるものまでいるんだそう。

 

わかりやすく、
1年の寿命のミミズの場合で説明しましょう。

  • 2~3月頃、子供のミミズ(子ミミズ)が生まれ、
  • 活動し始めます。
  • そして子ミミズは成長し、
  • 12月には、ほぼ繁殖も終わって親となり、
  • その後はもう終活モード。

 

ちなみに、
ミミズの最後って見たことありますか?

ミミズは、
お亡くなりになると自分の体を溶かすんです。

これは、後でお話ししますが、
お聞きしたいのは、
ミミズの血の色を見たことありますか?ということです。

 

ミミズの血は赤い

ミミズの血は何色だか知っていますか?
ミミズには、赤い血が流れています。

これって、なかなかすごいことなんです。

わたしたち、背骨を持つ脊椎(せきつい)動物も赤いですよね。
でも、無脊椎動物は普通、青や緑です。

 

ミミズはというと?
それが、無脊椎動物なんです。
(詳しくは、環形動物門の貧毛網に属してます)

 

なんで、ミミズの血は青や緑じゃないんでしょうか??

これは、

  • ミミズが独特な進化をし、
  • 特別な血液を手に入れたから

 

詳しくご説明しますね。

私たち人間の赤い血は、ヘモグロビンの色ですよね。
ではミミズのは?
それは、エリスロクルオリンという物質の色です。

赤は赤でも別ものなんですね。

 

そして、
もちろんミミズにも、心臓と血管がありまして。
酸素と栄養を全身に運んでいます。

ここで、エリスロクルオリンのすごさが発揮されます。
それは、酸素との結びつきやすさ
なんとヘモグロビンの50倍

これなら、
酸素の少ない土の中でも、効率的に酸素を吸収できそうですよね

 

つまりミミズは、
土の中で生きるためにエリスロクルオリンを手に入れた。
そして、その色素が赤かったということです。

 

ちなみに、
酸素を取り込むための優れモノは他にもあります。

それは、あの体のヌルヌルです。

 

ミミズは皮膚呼吸をするとお伝えしましたね。

ミミズの体は粘膜(ヌルヌル)で覆われていて、
その中の水分に酸素を溶かしています。

 

なるほど、
酸素の吸収に水が必要なら、乾燥が苦手なのもわかります。

 

また、このヌルヌルのおかげで、
体に砂や土がつきにくいんです。

こうやって、
体の表面をきれいにして、酸素を取り込みやすくしています。

 

そういえば、
ミミズには脳のようなもの(神経節)があって、
いろんな神経が体中に張り巡らされていると本に書いてありました。

そんなミミズの体のしくみも、簡単にお伝えしちゃいますね。

ミミズの体にあるものないもの

まず、ミミズには骨がありません
その代わり、頑丈(がんじょう)な皮膚と、マッチョな筋肉があります

 

そして、よく見ると表面に毛が何本も生えています。
これ、剛毛(ごうもう)って言って、超頑丈なんです。

この剛毛を土にひっかけて、持ち前の筋肉で、前後に進んでいくんですよ。

 

そして、耳もないです。
でも、例えば、近寄ってくる敵(もぐらとか)の音はわかります

まわりの様子や気配を、感じることができるんですね。

 

さらに、目もないです。
でも、体の前後(特に前)に光を感じる細胞があります

それで、昼間と夜の区別がつくんでしょうか?
光が向かってくる方向を感じるんだそうです。

 

なんか、ナイナイ尽くしでかわいそうになりますが。

実は、ミミズ的にはこのほうが都合がいいんです。
すぐに土の中にもぐって土の中を進むために。

 

変に普通の目や耳があったら、邪魔でしょうがないと思いませんか?

目なんて土が入ってきて開けられないし。
神経を発達させて、感じるほうがいいですよね。

 

でも、顔にある唯一のパーツは何でしょう?
それは、です。

大きいものを食べるときは、顔全体が口になっちゃう。
なんか漫画みたいなんですよ。

 

ところで、ミミズは何を食べるかご存じですか?
次で見ていきましょう。

 

あ、ちなみにミミズの口には歯ないです。
(ない話はもういいって。)

 

ミミズの食べ物

ここでは、
2-1.ミミズは土を食べまくる
2-2.地球の表面の土はミミズのうんち

の二本立てでお送りします!

 

ミミズは土を食べまくる

ミミズは土を食べて生きています。

正確には、

  • 土の中に含まれる小さな生き物や、
  • 有機物(死骸や腐ったもの、フンなど)、
  • 植物の破片

などを食べています。

 

他にも、

  • 地表の枯れ葉や枯れ枝、
  • 生ごみや

も食べるそうです。

地上には、これのためにも出てくるんですね。

これらは、菌や微生物も分解しますが、
その菌や微生物さえもミミズのエサになります。

 

ミミズは本当に何でも食べてくれます。

最近話題の、ミミズコンポスト。
家庭の生ごみを分解してくれると人気ですよね。

 

本当に、生態系の中の分解者としては、素晴らしいとしか言いようがないです。

 

ちなみに、口つながりで余談なんですが、

夜中に、
「ジージー」という虫の鳴き声を聞いたことありますか?

わたしはあれを、
ミミズの鳴き声と誰かから聞いて信じていました。

 

でも、実際に調べている人がいて。
残念ながら、ミミズは鳴かないんだそうです。

じゃあ、あれは何の鳴き声??と思いますよね。

あれは、
ケラか、キリギリスの仲間のクビキリギリスという虫なんだそうですよ。

 

さて、話を戻して、
ミミズは、自分の体重以上の土を毎日食べているんだそうです。

そうなると、やっぱり気になるのがうんちです。

 

そしてやっと明かされる!
このうんちこそ、ダーウィンを魅了したミミズの特徴なんです。

 

地球の表面の土はミミズのうんち

ミミズは、ものすごい量の土をたべます

そして、

  • この食べた土や、
  • 体内のいらなくなったもの

を、大量のうんちとして出します。

でもこのうんちが凄い!

うんちのほとんどは土なんですが、
食べる土と出てくる土は性質がまるで別物。

 

食べる土は普通ですが、
出てくる土は、

  • 栄養面も完璧だし、
  • やわらかさも最高なんです。

 

これから詳しくご説明しますが、

あのダーウィンは、

ミミズは地球の表面を耕している

と表現しました。

また、クレオパトラ7世は、
ミミズの国外持ち出しを禁止して、神聖な動物としてあがめたとか。

日本にも、
ミミズを神様として祭ってある神社が存在します。

ミミズのうんちのすごさは、昔から認められていたんです。

 

ではまず、ミミズの消化をご説明したいと思います。
ミミズの体内は、こんな感じになっています。

凄くシンプルではある。

でも、この砂嚢(さのう)というものがミソです。

この砂嚢は、
とても固くて、筋肉が発達しています。

ここで、角ばった石も細かく砕いて丸くしてしまいます。

  • 丸くなると隙間も増えて、
  • そこに空気が入りやすくなります。
  • 結果的に、柔らかくてふかふかの土に

 

また、土が体を通る間に、

  • 体から出る分泌液(消化液とか)や、
  • 分解された養分が混ざりこむ。
  • その結果、良い畑の土の色「黒い土」に変化します。

 

ミミズは自然の鍬(くわ)だと昔から言われるけど。
これは納得。

しかも

  • 超フカフカで栄養満点。
  • 土の中の生物も生きられますし、
  • 植物も根を伸ばしやすいです。

 

ミミズのうんちは、
その質もさることながら、量でも大貢献しています。

とにかくその量がすごくて、
日本では、草地1ha当たり一年間で280tになったという研究があるそうです。
単位がトンてどういうことですか。。

 

ダーウィンは、
ミミズが耕す土の量についても研究しました。

どんな研究かというと、

牧草地に石灰をまいたんです。
目印ですね。
それから10年後に掘ってみたら、
7.5cmも下に石灰があったというものです。

 

これは、何を意味するのか?
ミミズが石灰の上に7.5㎝も土を運んでしまったということです。

そして、

平らな土地では、ミミズが石を埋める速度は1年あたり6㎜

と結論を出したそうです。

 

もちろん、一匹がやっているわけではありません。

ある人が庭を掘り返し、ミミズの数を調べました。
そしたら、100㎡あたり13万3000匹いたそうです。

これが、肥沃な土地になると
1㎡あたり約数万から10数万匹いるとか。

 

みんなで、
もりもり土を食べて、ぶりぶりうんちをする。

これが結果的には、
質のいい土で地球の表面を覆ってくれることになっている。

まったく、感謝しかない。

 

ちなみに、さっき100㎡あたり13万3000匹いたとお話ししました。
これ、1種類ではないですからね。
大きいのも小さいのも全部合わせた数です。

ま、それにしても尋常じゃなく多いですけど。
ん?
ミミズってどうやって増えてるんでしょうか?

 

ミミズの増え方

ここでは、

3-1.ミミズはパパでもありママでもある
3-2.ミミズは大人気過ぎてやばい

の2本建てでお送りします。

 

ミミズはパパでもありママでもある

ミミズってどうやって増えるかご存じですか?

ミミズは、一匹の体に
オスとメスの生殖器の両方がある
タイプの生き物です。

これは雌雄同体といって、原始的な生き物に多いんだそうです。

 

自分の体に両方あるので、1匹で卵を作れる種類もいます。
でもほとんどは、
オスとメスがいる動物とお同じように、2匹で卵を作ります

 

卵の作り方を少しご紹介します。

ミミズって、
一部だけ襟巻みたいになっている部分があるのわかりますか?

これは環帯(かんたい)という部分で、大人になると現れます
子ミミズのうちはないんです。
(ちなみに、環帯に近い先端のほうが頭です。)

 

卵を作る方法は、

  1. まず、大人の2匹が、この環帯のあたりのおなか側をくっつける
  2. これで交接ができます
    (ミミズは交尾ではなく交接といいます。)
  3. そして、お互いが相手に精子を渡す
  4. もらった精子は、体の中の袋にいったんしまいます。
  5. 次に、環帯から出る分泌液が筒の形に固まって、卵包がでる
  6. この卵包をミミズは、環帯のあたりから口まで、体内を移動させます
  7. また、口から押し出される前に精子と卵子を卵包にいれる
  8. そして、卵包が口から地上に産み落とされる

 

交接してから、1週間くらいで産卵するらしいですよ。

一つの卵から生まれる子ミミズの数は、種類によります。
でも、数匹とか10匹ほどだそうです。

こんな話をしたので、
次ミミズを見たときは、きっと交接しているミミズもわかりますね。

 

にしても、
ミミズの卵の産み方が、
ドラゴンボールのピッコロタイプだったことが衝撃でした。
(ドラゴンボールとか歳がばれる)

 

ミミズの交接は、
そんなに難しそうでもないですし、
卵からかえる子ミミズも複数ですね。

ミミズが増えるのは、そんなに大変そうではない。

 

え、じゃあミミズが畑にいたら、ミミズだらけになっちゃうの??
と困ってしまう人もいるかもしれませんが。

でも、安心してください。

ミミズは、多分そんなに増えません。
だって、ミミズは他の生き物に大人気なんですもん、エサとして。

ミミズは大人気過ぎてやばい

ミミズは、動物たちの餌として超大人気です。

これにはしっかり理由があります。

 

それは、良質な筋肉をもつ細マッチョだからです。

ミミズの体を作っている物質は、
水分以外の半分~70%がたんぱく質なんです。

 

ボディメイクをしている方にとっては、まさに理想的な食べ物。

 

では、人間も食べれるのか?
それは、なかなか難しかったみたいですね。

  • ミミズは小さく、大量に作るってなるとレシピが難しい。
  • そしてなにより、あの剛毛が!いかにも口当たりが悪そうです。

 

でもニュージーランドには、
ミミズを食べている先住民の方々がいらっしゃるみたいです。

ええっ!ってなりますけど、
納豆食べてる日本人も、ええっ!!ですからね。

 

そんな、おいしいおいしいミミズなので、
ミミズは毎日、エサとして狙われて生きています。

おいそれと、地上には出てこれません。

 

ちなみに、ミミズは敵から逃げるために、
自分の体を切る事を知っていますか?

ただ、
体の前の方には、いろんな大事な器官がある。
だからだいたい、後ろの方(腸)を犠牲にます。

切られた部分は、数分も動き続けるそう。
その間に本体は逃げる!って作戦です。

 

この切った部分ですが、
ほとんどのミミズは、再生しないので短いままです。

でも、中には何度も再生するのもいて。
元通りになるミミズもいるそうです。

この特殊なミミズは、
『分化』という分野で人間に応用できないか研究されているそうですよ。

 

本当に、ミミズはどこまでも役に立ちますね。

 

そして、死にざままで他人思い。

死ぬと自分の体をドロドロに分解します。

そうすると、
とても食べやすい状態で、生き物や微生物のエサになるんです。

なんというか、本当に無駄がない。

 

そんな、
色んなところで役に立っているミミズですが、

ここ最近は、
ミミズが生きづらい環境になっています。

農薬や殺虫剤がまかれ、
餌となる微生物などが減ってしまっています。

 

また、農薬は土と一緒にミミズが食べます。

そうなると、ミミズの体に蓄積され、
ミミズを食べる動物にもだんだん蓄積される。

そんな悲しい食物連鎖が起こっています。

 

ミミズがこの世からいなくなってから、その偉大さに気づくのでは遅い。

と、どこかの偉い方が言ったそうです。

 

地球にいいこと、出来ることを少しずつ。
私も続けていこうと思います。

では、何だか長くなってしまったのですが、
最後にまとめをして、終わりますね。

 

まとめ

まず、ミミズの生態のお話でしたね。

  • ミミズは、乾燥と日差しが苦手
  • 血が赤いのは、エリスロクルオリンという物質
  • エリスロクルオリンはヘモグロビンの50倍、酸素と結びつく
  • ミミズの体は、いろいろ無い方が好都合

次に、ミミズの食べ物について。

  • ミミズは、土に含まれる生物、有機物、生ごみを食べる
  • 凄い量食べるので、すごい量のうんちをする
  • 排出された土は、良質な土に変身する
  • ミミズは1年に6㎜も土を移動させる

最後に、ミミズの増え方について。

  • ミミズは1匹が雄雌両方の生殖器を持っている
  • 良質な筋肉の細マッチョで、理想のたんぱく源
  • 死ぬと自分の体を溶かし、他の生物が食べやすくする

 

いかがでしたか?

ミミズは、ヌルヌルくねくねで気持ち悪いと思う人も多い。
でも、地球にはなくてはならない存在。

少しでも、ミミズが住みやすい環境が増えますように。。

 

今回の参考文献はこちら