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!

SNSでもご購読できます。

コメントを残す

*