原核生物

グラム陽性菌とグラム陰性菌の違い!種類や細胞壁の構造!

グラム陰性菌とグラム陽性菌。
違いは何でしょうか?

最たるものは、細胞壁ですよね。

そしてこの違いで、
農薬なんかの抗生剤の効き方が違ってくるという。
知ってましたか?

これは、どうしてなんでしょう?

この辺の疑問を解決するには、
グラム陰性菌の細胞壁の構造から入るのがおすすめです。

だって、
違いを生んでるのはグラム陰性菌のアレだから。

グラム陽性菌と陰性菌の細胞壁。
その構造は?特徴は?
どんな細菌が属しているの?

グラム染色で染まるかどうかで分けられた2つ。
でも結果的にこの分け方は、
他のどんな分け方よりも価値がある気がします。

私たちの生活に意外と重要。
そう思えてくるグラム陽性菌と陰性菌のお話です。

 

グラム陰性菌の細胞壁

細胞壁は、グラム陰性菌の特徴の最たるものです。

この構造が、いろいろな反応のもとになっている。

ということで、

  • どんな構造をしているのか?
  • 何が特徴的なのか?

について、分けてお話していきます。

細胞壁の構造

グラム陰性菌の細胞ないと外の間の断面図。
こんな感じです。

めちゃめちゃ簡単に書きましたが。

  • 一番外側が、脂質の膜の外膜。
  • 次に、多糖類で薄いペプチドグリカン層。
  • ペリプラズムと呼ばれる空間を挟んで、
  • 最後に、脂質の細胞膜(内膜)がある。

 

グラム陰性菌の場合、
外膜とペプチドグリカン層が、細胞壁にあたります

 

細胞膜は、一番内側の膜だけを指す。

この細胞膜のつくりは、全生物でほとんど同じ。
厚さは8㎚くらいだし、その役割も一緒。

 

では、他の生物と違うところは?
グラム陰性菌の特徴をお話していきましょう。

 

細胞壁の外膜に特徴あり!

グラム陰性菌には、外膜なるものがあります。

この外膜の成分は、リン脂質。
で、その脂質に、リボ多糖とリボタンパク質が点在している感じ。

この大量のリボ多糖は、外膜の特徴です。

 

その外膜の内側にあるのが、ペプチドグリカン層。

このペプチドグリカン層は、陽性菌も持ってます。
つまり、細菌の細胞壁に共通してあるもの。
(マイコプラズマなど一部、例外はあります。)

 

ペプチドグリカンの成分と構造は、
多糖にペプチドが網目のように織り重なる網目構造。

そして、このペプチドグリカンが、
細菌の細胞壁に強度を持たせています

 

細菌の場合、特に強度は重要で。
細胞壁がないと細菌は死にます。

理由は、浸透圧が高いから。

何というか、
細胞の中から外に向かっての圧が、ハンパないんですよ。

 

だからもし、細胞壁が破れたり穴が開いたら?
細菌は、自分の浸透圧に負けて壊れます。

 

それなら、
ペプチドグリカンは多いに越したことはないですね!

グラム陰性菌は、
どれくらい持っているんでしょうか?

 

グラム陰性菌の場合、
細胞壁全体に占めるペプチドグリカンの割合は数%

え?なんか、心もとない感じがします。

でも、大丈夫。

ペプチドグリカンは少ないけど、
その代わり、彼らには外膜があります。

え、外膜って壁じゃなくて膜でしょう?
と、甘く見てはいけません。

 

なぜなら、
外膜の成分リボタンパク質がペプチドグリカンと結合するんですよ。

そうすることで、
かなり安定した構造を保てるという。

 

さてグラム陰性菌の特徴は、

  • リボ多糖たっぷりの外膜
  • とっても薄いペプチドグリカン層
  • 外膜の成分が結合して補強

でしたね。

 

では次は、
グラム陽性菌の細胞壁について。
それぞれを見ると、おのずと違いが見えてきます。

 

グラム陽性菌の細胞壁

グラム陽性菌の細胞壁にも、かなり特徴があります。

ということで、また

  • どんな構造をしているのか?
  • 何が特徴的なのか?

について、分けてお話していきます。

 

細胞壁の構造

グラム陽性菌の細胞内と外の間の断面図。

こんな感じです。

(また簡単なイラストでごめんなさい。)

グラム陽性菌の場合、
一番外側には、分厚い細胞壁があります。

これは全て、ペプチドグリカン層です。

成分は、

  • ペプチドグリカン
  • タイコ酸
  • 多糖

 

そして間に、
ペリプラズムと呼ばれる空間が挟まっている。

 

で最後に、細胞膜がきます。

 

構造が分かったので、次は、
グラム陽性菌の特徴をお話していきましょう。

 

細胞壁の厚さに特徴あり!

グラム陽性菌には、
かなり分厚い細胞壁があります。

 

しかも、
細胞壁はペプチドグリカン層100%。
つまり、
分厚いペプチドグリカン層があるってこと。
(くどいですが、ポイントなもので)

 

ペプチドグリカン層は、

  • 細菌の生存のため
  • 細胞の強度のため

に必須なんでしたね。

 

ではグラム陽性菌は、
どれくらい持っているんでしょうか?

 

グラム陽性菌の場合、
細胞壁全体に占めるペプチドグリカンの割合は40~70%

うん、ま~ま~有る。
そりゃね、細胞壁の厚さがウリですもん。

 

でも、グラム陽性菌はそれだけじゃない。
割合もさることながら、密度もすごいんです。

 

ペプチドグリカンの成分と構造は、
多糖にペプチドが網目のように織り重なる、網目構造。

密度を決めるのは、この網目。

 

今回の場合だと、
多糖を柱としたら、ペプチドが枝。

それで、
柱である多糖から、
枝のペプチドが、どれくらいの頻度で出ているか?

これで密度を出します。

ちなみにこの方法は、
架橋度って言って化学で使われるものです。

 

では、それで計算したグラム陽性菌の密度は?

なんと、ほぼ100%

グラム陰性菌は、これが2割くらいらしいですから。
陽性菌は、だいぶ高めの密度。

 

これはもう、
グラム陽性菌の細胞壁は、かなりの強度を持っている!

 

ということで、グラム陽性菌の特徴は、

  • とても分厚い細胞壁
  • ペプチドグリカン層の割合が高い
  • 網目構造の密度も高い
  • 細胞壁は、かなりの強度を持っている

ということになりそうです。

 

そしてこの特徴は、
グラム染色に染まる原因にも繋がります。

一方、グラム陰性菌は、
グラム染色で染まらないですよね?

この違いは、どうして生まれるんでしょうか?

 

そうなんです。
特徴って、何かと比較して初めて意味がある。

ということで、
次はグラム陽性菌とグラム陰性菌の違いについてお話します。

 

グラム陽性菌とグラム陰性菌の違い

まずそもそも、
グラム陰性菌とグラム陽性菌は、グラム染色で分類されます。

赤く染まるのがグラム陰性菌。
青く染まるのがグラム陽性菌。

 

この染色性の違いって、外膜があるかないかです。

 

そう、
グラム陽性菌には外膜がありません。
一方、グラム陰性菌にはある。

またそれに伴って、
ペプチドグリカン層にも違いがみられます。

 

ではまず、
グラム陽性菌の細胞壁の構造を見てみましょう。

これでしたね。

次に、グラム陰性菌の細胞壁の構造。

こんな感じです。

見ただけで、わかる違いが2つもありますよね。

それは、

  • 外膜があるかないか
  • 細胞壁(ペプチドグリカン層)の厚み

これが、両者の違いということになります。

 

もう少し詳しくお話すると、

それぞれの架橋度は、

グラム陽性菌 ほぼ100%
グラム陰性菌 約2割

 

そして、
細胞壁全体に対するペプチドグリカンの割合は、

グラム陽性菌 40-70%
グラム陰性菌 数%

 

グラム陽性菌のペプチドグリカン層は、かなり分厚い。

それに比べて、グラム陰性菌の少ない事。

陰性菌のペプチドグリカン層は、確かに少ない。
でも、外膜が作用して、それなりに強度はあるんでしたね。

 

まったく、うまくできてる。

 

と、ここまで来たら、少し思うこと。
違いがあるのはわかったけど、だから何?

 

そうなんです、
違いによって影響されるものがある。
だから、違いに価値ができるんです。

ということで、
次は、この違いが私たちの日常にどう影響しているか。

具体的にみていきましょう。

 

農薬などの抗生剤に対する反応

細菌は、抗生剤に弱いんです。

でもそのなかでも、

  • グラム陽性菌にはガツンと効く
  • グラム陰性菌には効きにくい

 

これはなぜなのでしょう?

 

ちなみに、
抗生剤とは、微生物が副産物として作った化学物質のこと。
農薬の他にも、抗生物質や動物の薬なんかにも使われてます。

医学はド素人です。
 あくまで、微生物学・農学の内容でお話します。

 

まずは、
細菌が抗生剤に弱いというところからご説明します。

 

細胞壁を持つ生物は、
細菌のほかに、真菌(カビや酵母など)と植物がいます。

この3種類のうち、
細菌だけが原核生物。
真菌と植物は、真核生物ですね。

 

また、この細胞壁の成分は、
それぞれの生物で違いがありまして。

細菌 ペプチドグリカン
真菌 キチンやマンナンなど
植物 セルロース(樹木にはリグニンも)

 

そこからさらに細菌は、
グラム陽性菌とグラム陽性菌で違いがありましたが。

ペプチドグリカンは、どちらも共通して持っている成分でしたね。

 

そして、
細菌の場合、細胞壁がないと死にます。
理由は、浸透圧が高いからでした。

 

細菌のこれらの特徴、

  • ペプチドグリカンからできていること
  • 細胞壁がないと死んじゃうこと
  • 原核生物であること

が、抗生剤に弱い原因となっています。

 

例えば、抗生剤には、
ペプチドグリカンの合成を邪魔する作用のものがあります。

 

ペプチドグリカンが作れなくなった細菌は?
細胞壁が作れないですよね。

細胞壁がなくなることは?
細菌にとって致命的。

だって、圧が凄いから。
自爆しちゃうんでしたもんね。

 

でもちなみに、
このペプチドグリカンという成分を、ヒトは持っていません。
ヒトというか、真核生物みんな持ってない。

だから、この成分を作るのが邪魔されても全くノープロブレム。
困るのはヒトの体に入ってしまった細菌だけなんです。

だからヒトは、
抗生剤の副作用が少ないということらしいですよ。

 

副作用が少ないというのは、
ペプチドグリカ生成を邪魔するのは確かだけど、
他には全く作用しないということでは、決してないからです

だから、副作用が無いわけではありません。

 

さて、
細菌が抗生剤に弱い理由は伝わりましたでしょうか?

 

次は、

  • グラム陽性菌には、抗生剤がガツンと効く点。
  • グラム陰性菌には、抗生剤が効きにくい点。

 

これ、なんとなく想像つきますか?
ついてたら、そう、それです。

前にお話した、
細胞壁の中のペプチドグリカンの含有率

グラム陰性菌 数%
グラム陽性菌 40-70%

 

抗生剤は、ペプチドグリカンに作用するんでしたね。

 

だから、
ペプチドグリカンの含有率が高い陽性菌は?
明らかに細胞壁が壊れる。

でも、
ペプチドグリカンの含有率が低い陰性菌は?
他の成分で、なんとかしのげちゃったりします。

 

なるほどそういう意味でも、
グラム染色で2種類に分かれる意味はありますね。

 

ちなみに、
このロジックは抗生剤だけではないですよ。

リゾチームに対する反応も違います。

 

このリゾチームも、ペプチドグリカンを壊すんですよ。
だから、
ペプチドグリカンの含有率が高いグラム陽性菌は倒されます。

しか~し、グラム陰性菌は?
ペプチドグリカンが壊れても、外膜があるのでなんとかやっていける。

 

ね、意外と多いです。
この細胞壁の構造の違いがもたらす事実は。
そして、とっても私たちに影響しまくってましたね。

 

で。
ここまでくると、気になることが。

 

果たして、どんなのがいるのでしょうか?

 

種類はどんなのがいるのか?

では、最後はそれぞれの代表例を挙げていきましょう!

グラム陽性菌の代表例

こんな感じです。

グラム陽性菌
  • 枯草菌(納豆菌)
  • ジフテリア
  • リステリア菌
  • ブドウ球菌
  • 乳酸菌
  • 放線菌
  • アクチノミセス
  • ストレプトミセス
  • 結核
  • ボツリヌス菌
  • 破傷風菌
  • 炭疽菌
  • ライ菌
  • バチルス
  • 黄色ブドウ球菌
  • 連鎖球菌
  • 肺炎球菌
  • 腸球菌
  • クロストリジウム
  • エンテロコッカス  などなど

 

こう見ると、
乳酸菌もグラム陽性菌なんですね。

 

ちなみに、
グラム陽性菌の中に桿菌のグループがあります。
桿菌て、細菌の形が一緒のグループ。

 

そのグラム陽性桿菌の中に、
バシラス属というグループがありまして。

このグループの細菌には、芽胞を作るものがいるんです。

 

芽胞って、熱とかいろんなものに耐性がある。
超やっかいな胞子みたいなもの。

これになられたら、なかなか退治できない。

 

抗生剤に弱いグラム陽性菌ならではの進化ですよね。
って感心してる場合じゃないけど。

では、次はグラム陰性菌。

 

グラム陰性菌の代表例

グラム陰性菌
  • 大腸菌
  • 緑膿菌
  • 赤痢菌
  • 百日咳菌
  • コレラ菌
  • チフス菌
  • パラチフス菌
  • 腸炎ピブリオ菌
  • ヘリコバクター
  • サルモネラ菌
  • プロテウス
  • ジオネラ菌
  • クレブシェラ
  • インフルエンザ菌 などなど

 

こう見ると、
大腸菌もグラム陰性菌なんですね。

病原菌がずらっと。
緑膿菌が蔓延(まんえん)すると大変てききますけど。
なるほど、グラム陰性菌の仲間だからか。

 

ちなみに余談ですが、
グラム陰性菌には、インフルエンザ菌という菌がいます。

これ、毎年大流行するインフルエンザとは違います。
あれは、ウイルスですから。

じゃ、なんでこんな名前なのか?
とっても、かわいそうな過去があるんです。

  1. 1890年にインフルエンザが大流行しました。
  2. 得体が知れない病気で、とにかく原因菌を探してたんです。
  3. 感染した患者の多くから、この菌が分離されたではないか。
  4. そのため、インフルエンザ菌て学名がついたんです。
  5. その後、インフルエンザウイルスが原因だと分かった。

というヒストリーがあります。

 

微生物界にも冤罪(えんざい)があったとは。
でも、学名になっちゃったからか、名前そのまま。

 

とはいっても、
学名なんて、人間が勝手につけて呼んでるだけですし。

間違いだったとはいえ、ヒトに発見されたわけで。

細菌は、今でも何万という未発見の種がいると考えられてます。
そう思うと、世界に広く知られたことはプラスな気もします。

 

ということで、長々話してしまいました。
最後にまとめて終わりにします。

 

まとめ

まず、陰性菌の細胞壁の特徴は、

  • 外膜とペプチドグリカン層が、細胞壁にあたる
  • リボ多糖たっぷりの外膜
  • とっても薄いペプチドグリカン層

一方、陽性菌の特徴は、

  • とても分厚い細胞壁
  • ペプチドグリカン層の割合が高い
  • 網目構造の密度も高い
  • 細胞壁は、かなりの強度を持っている

そして、両者の違いは、

  • 外膜があるかないか
  • 細胞壁(ペプチドグリカン層)の厚み

さらに、これが抗生剤の反応に影響。

  • ペプチドグリカンからできていること
  • 細胞壁がないと死んじゃうこと
  • 原核生物であること

から、細菌(特に陽性菌)は抗生剤に弱い
でも陰性菌は、ペプチドグリカンが少ないので効きにくい

最後に、それぞれの例を挙げました。

病気になるなら陽性菌がいい。。
もうじき七夕。
短冊の1枚は、家族みんなの健康ですな。

 

今回の参考文献はこちら

古細菌とは?細菌との違いや種類、特徴などまるまるっとご紹介

古細菌と細菌は、まるで‘きょうだい‘のようです。

見た目はそっくり。
でも、好きな場所や作りには違いがあって。
似ているけど全く別の生きものなんです。

それから、
古細菌の特徴は、やっぱり住んでいる環境。
なんでそんな過酷な場所に?と誰もが思う場所。
その名も極限環境がお好きなのが多い。

でも彼らは、そこに仕方なく住んでると思ったら大間違い。
そこが好きで、自ら進んで住んでるんです。

今回は、そんな尊敬すべき変態「古細菌」のお話です。

どんな種類や代表例がいるのか。
特徴や細菌との違い。
進化や科学の分野での利用。

そんなことを、つらつらと書いていきます。

ではでは、早速行きましょう!

 

古細菌とは?

今回の主役「古細菌」の存在が、
一般の人にも知れた出来事があります。

それは、1983年。
水深2650m、温度350℃の海底に微生物がいる!というニュース。

真相はわからないのですが。

でもそんな、
とてもじゃないけど生物は生きられないだろう。
という場所に、多く生息しているのが古細菌です。

 

例えば、
最適温度が100℃の古細菌は発見されまくってます。
最高じゃなくて最適ですよ。
どんだけ熱いのがお好きなのか。

つまり今や、
菌は100℃で死滅する時代ではなくなりました。
といっても、
私たちが知らなかっただけで前からいましたけど。

 

幸いなことに今は、
病原菌は100℃で死滅するのしかいません。
でも、病原菌にもこんなのが現れたら。。
えらいことです。

 

それにしても、
100℃を超えてしまうのに生きられるって。
DNAとかタンパク質は、壊れないんですかね?

その辺のことは、
次の章で細菌と比較して詳しくお話します。

 

ここでは、
古細菌てなんなん?ってお話を。

 

特徴

古細菌の特徴は、
なんといっても生息している場所でしょう。

なんで、あえてそこに住もうと思ったの?
というところにいます。

 

現在、古細菌は130種くらいが見つかってまして。

大きく分けて、

  • 超好熱菌
  • 高度好塩菌
  • メタン生成菌

の3種類がいます。

 

種類だけ見ても、なかなかクセが強そうですよね。

 

彼らは、
極限環境といわれる場所に住んでいるものが多いです。

極限環境とは、生物が生きるのに極端に過酷な場所。

 

しかもすごいのが、
その極限環境に耐えてるんじゃないんです。
その環境が好きで、そこに住み着いている。。

なんというか、尊敬すべき変態。

 

具体的に見ますか?
こんなのです、極限環境。

  • 温泉水なんかの酸性が強いところ
  • 深海底のあつ~い熱水噴出口
  • 死海のような塩の濃度が高いところ
  • 無酸素のドロ土の中
  • 1万mを超える上空の大気圏
  • 圧力がハンパない深海底
  • 砂漠
  • 石油鉱床 など

どうです?この変態っぷり。

私の友人に、
他人が履いてた靴下のにおいをかぐのが好きという子がいるんですけど。
もう、
それくらいの変態っぷりでは驚かなくなりますよ。

 

ただ最近は、
ごく普通の場所にも古細菌がいることが分かってきたそうで。

 

古細菌は、まだまだ相当いる予測らしいですよ。
なにしろ文字通り、地球のどこにでも住めますから。

古細菌の総重量(地球上の全部の古細菌の量)は、
他の真核生物と細菌も総重量より多いと考えられてるんですって。

 

ちなみに、
極限環境微生物の研究って、日本が世界をリードしてます。
ぜひとも頑張っていただきたいですね。

といっても、
極限環境まで行って研究しないとだから。
お体はお大事にしていただきたいです。

では、
住んでいるところ以外の特徴を簡単にお話しします。

古細菌は、
とにかくぱっと見、細菌とそっくりです。

  • 細胞内に核がない原核生物
  • DNAは環状(輪っかで端がないです)
  • 細胞はシンプル
  • 今のところ肉眼で見えない微生物だけのグループ
  • 単細胞生物
  • 大きさは1㎛程度
  • べん毛を持っている

 

それ以外には、

古細菌の増え方は、分裂だけです。
胞子も芽胞も作りません。

彼らの形は、
球菌や桿菌、糸状にらせん状などいろいろあります。

そして彼らの祖先が、
地球上に最初に登場した生命体。
だろうと考えられてるんだそうです。

 

そんな極限環境が好きで、生命の起源な古細菌。
彼らは今、人間に大いに研究利用されてます。

 

利用

古細菌は、なにかと尖った生き方をしてます。
なので、研究テーマがつきません。

 

生物がいなかった頃の地球の環境はやばかったはずです。
でも、今そんな環境に似たところで生きている古細菌。
これは、生命の起源を探るヒントになる。

リボソームRNAの解析で分かった新たな生物の古細菌。
これは、生物の進化を考える上で重要です。

極限環境でも生きていける古細菌。
そんな彼らの体の仕組みは、生化学的に興味しかない。

 

さらには例えば。。

熱に強い古細菌が持つ酵素。
これは、何かの酵素に応用出来はしないか。

えらく酸性な環境でも分解者として働き続ける古細菌。
いろんな分野の工業に応用できないだろうか。

 

こんな感じで、
バイオテクノロジーの分野にまで注目されています。

 

とにかく、
生物が生まれ持ってる能力って神がかってますからね。
光合成も、窒素固定も、なんなら呼吸だって。

その能力を拝借して、
環境にもヒトにもいいことに使ってほしいですね。

 

と、ここまでは古細菌だけのお話でした。
では古細菌は、
地球上の生物のなかでどんな位置づけ何でしょうか?

 

ドメイン

そもそも、
古細菌は細菌の変わり種みたいに扱われてました。

過酷な環境で生きられるから、太古の昔からいたんだろう。
そんな感じで付けられたのが「古」細菌。

にしても古い細菌て。。

 

でも今では?
地球上の生物は(生物分類学上)

  • 古細菌
  • 細菌
  • 真核生物(←ヒトはここに属してる)

の3ドメインに、まず分かれることになっています。

大出世。

ここから、属だの門だの種だの細かく分かれて、
真核生物の場合は、ホモ・サピエンス=ヒトにたどり着く。

 

このドメインて、どうして設けられたと思います?

リボソームRNAという分子を調べて分かったことが原因です。
近年はやりの遺伝子の配列を解析するやつですね。

 

このリボソームRNAって、

  • 生物がみんな共通で持ってて、
  • どの生物もそんなに違いがない分子

なんですよ。

だから、
ここに明らかな違いがあるっていうのは大きいわけです。

 

それで、実際リボソームRNAの構造を調べたら。。

  1. ヒトや酵母など、真核生物どうしだと似ている
  2. 大腸菌や乳酸菌など、細菌どうしも似ている
  3. でもメタン菌は、細菌とも真核生物とも違うぞ
  4. しかも、この好熱菌はメタン菌と似てるじゃないか!

ということが分かったんだそう。

つまり、

  • 真核生物とも違う
  • 原核生物の細菌とも違う
  • 第三の原核生物の存在が!

これ、
ウーズっていう人が最初に見つけました。

 

で、もうこれは、
3種類に分かれるってことでしょう。

ということで、
ドメインというのを作り3つに分けたということなんです。

 

しかもですよ、
さらに調べたら、古細菌は細菌よりも真核生物に近い。
何種類かの細菌よりも、後に進化した説が出ています。

 

え、細菌よりもむしろ新しいの?
誰だよ、古い細菌とかつけちゃったのは。

セントバーナードに小梅ちゃんて付けちゃうのに似てる。
将来、自分より大きい犬を小梅ちゃんと呼ぶ。

ま、これはこれで愛嬌と思えば。
ただ、はたからは紛らわしいですけどね。
友達の犬、小梅ちゃんに会いに行ったら、めっちゃでかい。
このギャップを楽しめるかです。

 

それか、
英語にすると全然違うので、こっちで覚えるのも手ですね。

  • 真核生物はユーカリア
  • 細菌はバクテリア
  • 古細菌はアーキア

 

ドメインで分かれるのはわかりました。
でも、細菌と古細菌て同じ原核生物じゃないですか。

見た目も区別がつかないそうだし、
リボソームRNAで分けられてるだけでしょ?

 

いえいえ、
確かに、きっかけはリボソームRNAでした。

でも、それ以外にも細菌と違うところはありますよ~。

 

次は、知りたい人もかなり多い。
細菌との違いについてです!

 

古細菌と細菌の違い

古細菌と細菌て、見た目似てます。
でも、どっかしら違わないとおかしい。

 

だって、
ミスターサタンと悟空くらい違うんですよ。
(いきなりドラゴンボール)
かたや普通人で、かたや超人。

細菌は、古細菌が生きてる場所では死にますからね。
むしろ、そこまでたどり着く前に死にます。

 

だから同じ訳ない。

古細菌が、なんであんなに強いのか?
これは、まだ確証があるわけじゃないみたいです。

 

でも、
細菌との構造の違いは分かってきています。

その違いが、
古細菌の強さの理由かはまだわかりません。
でも、違うのは確かなんだ!
という段階でございます。

 

しかも、
細菌と違うのが分かっただけじゃない。
実は、私たち真核生物と近いってのもわかっちゃいました。

今回は、そこのところを

  • 細胞膜
  • 細胞壁
  • リボソーム

で、ご紹介したいと思います。

細胞膜が違う

 

リン脂質って知っていますか?
この物質は、細胞膜をつくるための材料の一つ。

古細菌と細菌は、
このリン脂質のつくりが違うことが分かっています。

 

結論から言うと、

古細菌のリン脂質は必ず、

  • sn-グリセロール-1-リン酸が
  • 炭化水素エーテル結合したもの

を基本のつくりとしてます。

そして他の生物に、この組み合わせのつくりは無い!

 

真核生物と細菌は、

  • sn-グリセロール-3-リン酸の
  • 脂肪酸エステル結合

が基本なんですが、例外もある。

でも、古細菌のリン脂質の組み合わせのつくりは無い。

 

このエーテル結合というのが、比較的強い結合なんだそう。

だから、
極限環境で生きれるのと関係あるかもという話。

 

でも、
エーテル結合は熱に強いけど、
その結合が完成するまでのものはそうでもない。
エステル結合と同じくらいなんだとか。

そうなると、
極限環境で生きれることに関係している気がするけど、、
決定的ではない?

実際まだ、
なぜこの基本構造を持っているのかの理由はわかってないそうです。

 

細胞壁が違う

病気を治すのに使う抗生物質って知ってますよね。

あれは、
細菌の細胞壁を攻撃するしくみなんです。
(詳しくは、原核細胞の記事に載ってます。)

 

これも結論から言うと、

この抗生物質が

  • 細菌には効くんだけど
  • 古細菌には効かない

っていうことがわかったんです。

 

そりゃ、何かしら違いがあるに違いない。
どこが違うのでしょうか?

 

古細菌と細菌では、
細胞壁を作っている成分が違います。

構成成分
古細菌
  • シュードムレイン
    または
  • 糖タンパク質
細菌
  • ペプチドグリカン

 

この違いが、
酵素で分解されやすいかどうかに関係しているようです。

 

また、古細菌も細菌の仲間もS層というのを持っています。
これも、古細菌のは熱に強い。
でも、細菌よりも浸透圧の変化や外からの圧力に弱い。

 

ここでも、
違いは分かっているけど、
極限環境で生きれる理由はこれからって感じでしょうかね。

 

リボソームは真核生物に似ている

生物を3つのドメインに分けたのは、
リボソームRNAの遺伝子の配列でしたね。

 

今回は、配列ではなくてリボソーム自体に注目です。

リボソームを見たら、
細菌と違っただけじゃなくて、真核生物に似ていたんです。

 

まず、

細菌のリボソームは、
ストレプトマイシンという抗生物質に阻害されます。

一方、真核生物のリボソームは、
ジフテリア毒素に阻害される。

では、古細菌のリボソームは?
ストレプトマイシンは大丈夫で、ジフテリア毒素にやられるんだそうです。

 

さらに、

細菌のリボソームの大きさは、50S+30S。
一方、真核生物のは、60S+40Sで少し大きいです。

では、古細菌のは?
真核生物の大きさとおんなじなんだそうです。

 

以上のようなことが分かってきていまして。

これは、
古細菌は、細菌よりも真核生物に近いんじゃなかろうか。
という考え方が出てきているとか。

 

う~ん、
私たちの祖先は、細菌と古細菌どっちなんでしょうね。

でも、私個人的には、
ルーツよりも、
古細菌の能力を私たちの生活に生かす方が興味あります。

ま、ルーツも気になるところですけどね。

 

では最後は、
古細菌の種類について。

どんな例がいるのか、代表的なものはあるんでしょうか?

まとめてみましたが、
はっきりいって、マニアックですよ~。

 

古細菌の種類(例)

早速、そこそこ有名なお名前を挙げていきます。
ついでに、それぞれのグループにいる古細菌の特徴も。

もう一度断っておきますが、マニアックです。

グループ 特徴
メタン生成菌
  • メタノコッカス・ヤナシアイ
  • 古細菌の存在を教えてくれた菌
  • 水素と二酸化炭素だけしかない条件で生きている
  • 最適温度88℃の超高熱性メタン生成菌もいる
  • 酸素が全く届かない沼の底にもいる
  • 地底の岩盤の中にもいる
超好熱菌
  • スルフォロバス・アシドカルダリウス
  • アシディアヌス・インフェルヌス
  • ピロバクラム・アイランディカム
  • パイロロバス・フマリー
  • 高温に負けない細胞膜を持っている
  • pH1~7の間の非常な酸性環境に住む
  • 最適温度85~100℃くらいの高温に住む
  • 硫黄や硫黄化合物を酸素ガスで酸化するものがいる
  • 水素ガスを硫黄などで酸化するものがいる
  • ピルビン酸を酢酸などに分解するものもいる
  • 凄いのは113℃でも生きてるそう
  • 温泉や、海底の熱噴出孔にいる
高度好塩菌
  • ハロバクテリウム・サリナルム
  • ナトロノモナス・ファラオニス
  • 死海の20%食塩水に住めるのがいる
  • pH8.5~11.0のアルカリ性環境にも住めるのがいる
  • 細胞が塩漬けになっても生きられる能力を持っている

 

と、かなりマニアックな名前が出てきましたが。。

 

ちなみに、
極限環境の生物はみんなが古細菌というわけではありません。
ほとんどはそうなんですが、細菌もいます。

例えば、
北極や南極など寒いところにも微生物が住んでます。
この微生物は細菌の仲間です。

 

意外と大事なところなので付け加えておきますね。

 

やばい、なんでこんな長くなっちゃったかな。
最後にまとめて終わりにします。

 

まとめ

まず、古細菌とは何なのかの紹介。

大きく分けて、

  • 超好熱菌
  • 高度好塩菌
  • メタン生成菌

の3種類がいて、多くは極限環境に住んでいる。

極限環境にすんでるから、生命の起源やバイオテクノロジーの分野で研究されている。

古細菌のリボソームRNAは、
細菌とも真核生物とも違ったのでドメインが作られて分かれた。

 

次に、細菌との違いのお話。

見た目はそっくりだけど、そのつくりはいろいろ違う。
細胞膜、細胞壁。。
そしたら、逆に真核生物と似てるものが出てきちゃった。

でも、極限環境に生きれるはっきりした理由はわかっていない。

 

最後に、古細菌の種類や代表例をあげました。
でも極限環境には、細菌もいるのでお間違いなく。

いや、ここまで振り切れた生き方を見せられると。
無駄に燃えます。

 

今回の参考文献はこちら

真核細胞!原核細胞の違いや構造、例を紹介

乳酸菌と酵母の違いって分かりますか?
1つは、原核細胞か真核細胞かですね。

この地球上には、二種類の細胞があります。

  • 真核細胞
  • 原核細胞

私たち人間は、真核細胞を持っている。

実は、カビや酵母も真核細胞をもってます。
でも、乳酸菌や大腸菌は原核細胞。

この違いはなんなんでしょう?

今回は、真核細胞を中心にいろいろ見ていきます。

細胞が、真核と原核の二つに分かれる理由。
真核細胞の中でも、菌類と植物、動物の構造に違いはある?
真核細胞の特徴や例についても触れてますよ。

それでは行きましょう!

 

真核細胞と原核細胞の違い

まずは、
真核細胞と原核細胞はどこが違うの?というところから。

2つを分けているのは何なんでしょうか?

 

後で一つずつ見ていきますが、
今回は、違いを4つほどご紹介します。

  • それぞれの細胞を持つ生物が違う
  • 核があるかないか
  • 細胞の中身が複雑か簡単か
  • 細胞の大きさが違う

 

それぞれの細胞を持つ生物が違う

真核細胞と原核細胞は、
それらをもつ生物が、はっきり分かれています。

というか、
どっちの細胞を持つかが分類の物差しにもなってる。

 

真核細胞を持つ生物は、真核生物といいます。
動物や植物、菌類に原生生物がそうです。

一方、
原核細胞を持つ生物は、原核生物。
細菌や古細菌がこのグループ。

真核生物の具体例は、
最後の方にざーっと書いてるのでみてみてくださいね。

 

動物だけど、例外的に原核細胞をもってる
細菌なのに、なぜか真核細胞をもってる

なんてことは、現状起こっていません。
例外なくはっきり分かれてくれているのって助かりますよね。

 

核があるかないか

 

細胞の中に、核があるのが真核細胞です。

 

原核細胞は、核がない。
だから、DNAがそのまま細胞の中に浮いてます。

 

じゃあ、真核細胞のDNAは、
どうやって
あんな小さくて丸い核の中に納まるんでしょう?

 

それは、
DNAがヒストンていうのと、くっつくのがミソ。

このヒストンはタンパク質。
だから、比較的しっかりしてます。
で、DNAはこのヒストンと、ひも状になる。

例えば、細い糸も何本か重ねるとしっかりしません?

それと同じ原理で、束ねやすくなるってわけ。

 

でも、そもそも、
なんで真核細胞は核にDNAを入れたんでしょう?

その理由は、
DNAの長さが長すぎるからだそうです。

 

例えば、
原核細胞を持つ大腸菌のDNAは、400万塩基対。
一方、真核細胞を持つヒトのDNAは?
なんと、30億塩基対もあります。
その差なんと750倍。

 

こんなに違うんじゃ、確かに真核細胞は整理しないとかも。

DNA以外にも、オルガネラもかなり入りますからね。

断捨離できないから収能力UPしかない!!

 

ちなみに、DNAの形も違います。

真核細胞は、全生物が真っ直ぐ(直鎖状)。
だけど原核細胞は、ほとんどが輪っか(環状)。

 

これも、核に閉まった理由に関係してるんでしょうかね?

 

細胞の中身が複雑か簡単か

真核細胞の細胞内は複雑です。
一方、原核細胞はシンプル。

 

なぜなら、
真核細胞には、いろんなオルガネラがつまってる。

 

オルガネラとは、
細胞の中にある、膜で包まれた器官のこと。
これらは、それぞれ特別な働きをします。

例えば、
ミトコンドリアや葉緑体、ゴルジ体、小胞体なんかがあります。

 

原核細胞にも、
リボソームなど、生きていく上で必要な機能はあります。
でも、オルガネラはありません。
(リボソームは、正確にはオルガネラではありません)

 

ちなみに、
オルガネラってどうやってできたかご存じですか?

 

なんでも、
細胞膜が折れ込んできたと考えられてるそうです。
そして、
その折れ込んだ部分が独自の機能を持つようになったと。

 

折れ込むって。。湯葉(ユバ)しか思い浮かばない。。
やばい、もうそのイメージしかできない。。

 

なーるほど。

オルガネラの特徴は、
細胞膜と同じハイスペック膜の働きなんですよ。
もともとが細胞膜ということなら。
納得です。

 

そういえば、
最近は、オルガネラの意味があいまいになってますよね。
細胞の中のものは全て、オルガネラとおっしゃる方も。

 

そんなわたしも、まだまだ専門家には程遠い。
日々精進していかねば!です。

 

細胞の大きさが違う

真核細胞と原核細胞では、細胞の大きさが違います。

 

同じ真核細胞でも、
種類によって大きさの違いはありますが、、

原核細胞が1~2μmくらい。
真核細胞が数十μmくらいなんだとか。

その差は、10倍以上です。
(1㎛=0.001㎜です)

 

この差、そんな無いように思いますか?

 

現実にみると、
大腸菌とヒトの細胞の大きさの違い。

見た目の大きさで言ったら、
大腸菌が大豆くらいの大きさだとしたら、
ヒトはエベレストより高いんだそうです。

 

安心してください、10倍でも凄い差なんで。

だって、直径が10倍あると、
体積は1000倍になるじゃないですか。

 

ちなみに、
原核細胞の大きさは、
真核生物のオルガネラと同じくらいです。

 

このことは、細胞共生説の根拠になってるんです。

簡単に言うと、
原核生物が、他の原核生物を体に取り込んだ。
そして、自分の機能の一部にした。
みたいな感じです。

 

真核細胞の構造

真核細胞といっても、その構造は種によって特徴があります。

 

今回は、以下の三つの図を描いてみました。

  • 菌類
  • 植物
  • 動物

それぞれ、これはあるけどそれはない。
みたいな感じになってます。

 

しかも最近は、すごく優れた顕微鏡が登場していて。
いろんな器官が詳細に載ってる模式図とかもありますよね。

でも今回は、とても単純な図で紹介します。
高校生物くらいのボリュームです。

 

なんか、下手ですみません。。

この図を見ると、気づくことが。
それは、
意外とそんなに違わない??ってこと。

 

そう、案外同じものを持っているという。
このことから分かることがあります。

それは、

細胞の中のものが揃った時期は
いろんな種に別れるより前か同時期だった

ってことです。

 

先にオルガネラとかが細胞内に出揃った。
そこから、
動物や植物などに進化していった。
そんなふうに考えられています。

 

では、構造のお話に戻って。

一番ボリューミーなのが、植物の真核細胞。

  • 葉緑体
  • 液胞
  • 細胞壁

が、特徴的ですよね。

特に、葉緑体については、植物だけが持っています。

 

次に多いのが、なんと菌類。
植物の細胞から、葉緑体を抜くと、菌類用になります。。

  • 細胞壁
  • 液胞

は、まだありますね。。

 

そして、とってもシンプルなのが、動物の真核細胞。

細胞壁も、液胞もなくなっています。

細胞壁がないのは、動物には骨があるから。
逆に、植物と菌類は、
細胞壁があるから、あんなにしっかりした形がたもてるんです。

 

細胞を構成するものだけを見ると、
それ以外に主要なのは、みんなもってるんですよね。。

  • 核膜
  • 細胞膜
  • 細胞質
  • 小胞体
  • ミトコンドリア
  • ゴルジ体
  • リソソーム
  • リボソーム

。。。

ね、意外とシンプルでしょ?

 

ただ、この細胞の構造だけ見ると、似ているんですが。
ひとつひとつの器官を細かく見ると、
やっぱり、それぞれに特徴があったりします。

 

例えば、

真核生物のDNAは、染色体が複数あります。

でも、
ヒトは46本だけど、
カビの仲間のコウジカビは8本と少ないです。

 

細胞分裂すると、
これらの染色体のDNAが複製されて、娘細胞に分かれて入る。

 

この分裂できる回数は、動物の場合は決まってます。
つまり、細胞に寿命がある。

でも、菌類にはなくて、ずーっと分裂できるんだそうです。

 

と、それぞれが、
いろいろ工夫して進化してきたんでしょうね。

 

う~ん、
私たち人間も、
細胞レベルで何か進化してるんでしょうか?

次は、人間はどうやって誕生したのか?じゃないですけど、
そもそも、真核細胞って何なのか?ということ。

真核細胞って、どうやって誕生したんでしょうね?

 

真核細胞とは?

真核細胞は、真核生物が持つ細胞のことです。

この真核細胞は、だいたい数十㎛。

 

でも、なにしろ真核生物には種類がたくさんいますから。

例えば、原生生物のアメーバ。
彼らは、真核細胞1つで生きてるんですが、
大きいものだと100㎛くらいあります。

 

そんな、真核細胞はどうやってできたのでしょう。

今考えられているのは、
原核細胞を持つ原核生物が進化して誕生した。
ま、その説が想像しやすいですよね。

 

具体的には、原核生物の細胞に原核生物が入り込み。。
そして、染色体を包み込みます。
これが、今の核膜に包まれた核にあたるそう。

 

この、核の進化以外にも、

ミトコンドリアは、
昔むかし好気性の細菌が細胞に取り込まれたもの。
好気性とは、酸素を吸収してエネルギーを作り出すことです。

葉緑体は、昔むかしの藍藻が取り込まれたもの。
藍藻は、光合成をする細菌ですよね。
ちなみに藍藻は、シアノバクテリアのことです。

 

こうやって、真核細胞を持つ真核生物は
いろんなスペックを身につけて進化してきたと考えられてる。

 

これにはちゃんと根拠もあります。

実は、
ミトコンドリアと葉緑体は、自前のDNAを持ってます。
核外DNAっていうんですが。

細胞のオリジナルのDNA以外に、
同じ細胞内にいるミトコンドリアの中にもDNAがある。

 

そして、そのDNAは環状なんです。

DNAの形は?
原核細胞が環状で、真核細胞が直鎖状でしたね。

 

つまるところ、
環状のDNAをもつミトコンドリアたちは、
もとは、別の原核生物が、細胞の中に入り込んでオルガネラ化した。。
これは細胞共生説といわれています。

 

そんな真核細胞ですが、
この細胞を持つ生物は、どんなのがいるんでしょうか?

簡単にまとめてみましたよ。

 

例は何があるの?

真核細胞をもつ生物には、こんなのがいます。

分類名 例(別名、分類名含む)
動物
  • ヒト
  • ホニュウ類
  • は虫類
  • 節足動物
  • 脊椎動物 など
植物
  • コケ植物
  • 被子植物
  • 裸子植物
  • シダ植物
  • オオカナダモ など
菌類
  • カビ
  • 酵母
  • キノコ
  • 酵母菌(=酵母)
  • 子のう菌類
  • 担子菌類
  • 不完全菌類
  • 地衣植物 など
原生生物
  • 原生動物
  • 藻類
  • ミドリムシ
  • アメーバ
  • ゾウリムシ など

 

ハンパない数なんですよ、本当に。

それもそのはず、

  • 細菌
  • 古細菌

以外は、すべて真核細胞を持っています。

なので真核細胞を持つ生物は、

  • 動物
  • 植物
  • 菌類
  • 原生生物

の仲間全員!です。

 

おっと、思ったよりも長くなってしまいました。
最後にまとめて終わりにします。

 

まとめ

まず、真核細胞と原核細胞の違いについて。

  • それぞれの細胞を持つ生物が違う
  • 核があるかないか
  • 細胞の中身が複雑か簡単か
  • 細胞の大きさが違う

という違いがありました。

次に、真核細胞の構造について。

  • 中身の種類は似ている
  • でも、その構造などはそれぞれ特徴がある

 

そして、真核細胞は何なのか?

  • 原核細胞を持つ原核生物が進化して誕生した細胞
  • ミトコンドリアの祖先は、真核生物に共生した原核生物

最後に、真核細胞を持つ生物の例を挙げました。

 

にしても、
私たちがいつも食べているものは、みんな真核細胞。

細胞は同じなんだから、何が美味しさを分けてるんでしょう?
きのこのことは記事にしてるので読んでみてくださいね。

 

今回の参考文献はこちら

原核生物と真核生物の違い!例はそれぞれ何?特徴や転写は?

原核生物と真核生物には、どんなのがいるんでしょうか?
聞いたこがありそうなの中心に、例を挙げてみましたよ。

そして、
原核生物と真核生物。
この2つの違いは、いったい何なのでしょう?

大腸菌とヒトの違いだよって言われれば、それは違うなってなる。
でも、乳酸菌と酵母の違いでもありますからね。

そんな原核生物は、どんな構造?特徴は?
真核生物の方はどう?

最後に、
原核生物と真核生物の転写や翻訳の違いのお話も。

原核生物って、
見方によってはかなりかっこいい生き物です。

真核生物は、
もう少し分けてほしいと思うくらい多彩。

ではまず、
多くの人が気になる原核生物と真核生物の例から!

原核生物の例

原核生物にはこんなのがいます。

ドメイン 例(分類名・俗名など含む)
細菌
(バクテリア)
  • 乳酸菌
  • 大腸菌
  • ビフィズス菌
  • 枯草菌(納豆菌)
  • シアノバクテリア(藍藻)
  • ユレモ
  • ネンジュモ
  • アオコ
  • ピロリ菌
  • コレラ菌
  • ブドウ球菌
  • 放線菌
  • グラム陰性菌
  • グラム陰性菌
  • 緑膿菌
  • 腸炎ビブリオ菌
  • 桿菌
  • 球菌
  • クロストリジウム
  • 硝酸菌  など
古細菌
(アーキア)
  • メタン菌
  • 超好熱菌
  • 高度好塩菌  など

 

細菌は、例を上げるときりがないですね。。

一方、古細菌は本当にマイナー。
でも、仕方ないんです。
身近にはなかなか、いないから。

 

古細菌は、
普通の細菌が持っていない能力をもってます。

それで、
普通住めないような塩湖なんかに住んでる。

 

なので、
実質、原核生物は細菌だけといってる本もあるほど。

 

そんな原核生物に比べて、真核生物の多いこと。

2つにわけるなら、
同じくらいのボリュームにしてくれてもいいもの。

なんで、こんなに違うんでしょう?

とにかく次は、
真核生物の例をご紹介しますね。

 

真核生物の例

真核生物には、こんな生物がいます。

分類名 例(別名、分類名含む)
動物
  • ヒト
  • ホニュウ類
  • は虫類
  • 節足動物
  • 脊椎動物 など
植物
  • コケ植物
  • 被子植物
  • 裸子植物
  • シダ植物
  • オオカナダモ など
菌類
  • カビ
  • 酵母
  • キノコ
  • 酵母菌(=酵母)
  • 子のう菌類
  • 担子菌類
  • 不完全菌類
  • 地衣植物 など
原生生物
  • 原生動物
  • 藻類
  • ミドリムシ
  • アメーバ
  • ゾウリムシ など

 

ハンパない数なんですよ、本当に。

それもそのはず、

  • 細菌
  • 古細菌

以外は、すべて真核生物。

なので真核生物は、

  • 動物
  • 植物
  • 菌類
  • 原生生物

なんですけど、やっかいなことが。

 

これがわかってればいいと思いきや、
さらに生物単品の名前で聞かれることが。

 

しかも、
学問上の正式名称じゃないので書かれてたりして。

例えば、酵母菌?
酵母菌て、微生物学的には「酵母」なんです。
医療系を目指す人とか、
大学とかで覚え直さないとになっちゃうやつ。

 

とにかく、

原核生物の3つ以外は、全部真核生物!

例は、覚えてもいいけど、
優先順位でほどほどに^-^

暗記って、それが出なかったら終わりで、費用対効果悪いから。

 

真核生物と原核生物って、
定義も言わずに、いきなり使っちゃったけど。

この2つは、いったい何なんでしょう?

 

次は、多くの人が気になる部分。
原核生物と真核生物の違いをお話します。

一体、どこで分けたんでしょうか?

知れば知るほど、
ここで分けなきゃいけないと悟ります。

 

原核生物と真核生物の違い

原核生物と真核生物はどこが違うの?

2つを分けているのは何なんでしょうか?

 

後で一つずつ見ていきますが、違いは3つほど、

  • 核があるかないか
  • 細胞の中身が複雑か簡単か
  • 細胞の大きさが違う

おまけで、2つほど、

  • 生きている年数が違う
  • 多細胞生物か単細胞生物か

今回は、お話ししたいなと思います。

 

核があるかないか

 

原核生物は、核がないです。
だから、DNAがそのまま細胞の中に浮いてます。

一方、真核生物には核があります。

 

この核とは、DNAを閉まっている丸いもの。
で、このDNAには、大切な遺伝子が載ってます。

 

ここで余談ですが、
この丸いものが、細胞の中にあるのが発見されたのは1802年。

なんと、植物の画家さんが見つけたそうです。
植物の学者を差し置いて見つけちゃったとか。。
絵を描くのに、めっちゃ観察したんでしょうね。

 

話は戻りますが、

では、真核生物のDNAは、
どうやって小さい核の中に納まるんでしょう?

 

それは、
DNAがヒストンていうのと、くっつくのがミソ。

このヒストンはタンパク質。
だから、比較的しっかりしてます。
で、DNAはこのヒストンと、ひも状になる。

例えば、細い糸も何本か重ねるとしっかりしません?

それと同じ原理で、束ねやすくなるってわけです。

 

ではそもそも、
なんで真核生物は核にDNAを入れたんでしょう?

その理由は、
単純にDNAの長さが長すぎるから

 

例えば、
原核生物である大腸菌のDNAは、400万塩基対。
一方、真核生物であるヒトのDNAは?
なんと、30億塩基対もあります。
その差なんと750倍。

 

こんなに違うんじゃ、確かに真核生物は整理しないとかも。

DNA以外に、オルガネラも入りますからね。

断捨離できないから収能力UPしかない!!

 

ちなみに、DNAの形も違うんですよ。

原核生物は、ほとんどが輪っか(環状)です。
でも真核生物は、全生物が真っ直ぐ(直鎖状)

これも、核に閉まった理由に関係してるんでしょうかね?

 

細胞の中身が複雑か簡単か

原核生物はシンプルです。
一方、真核生物の細胞内は複雑。

なぜなら、
原核生物には、核以外のものがほとんどない。
でも、真核生物にはオルガネラがたくさんある。

 

このオルガネラとは、
細胞の中にある、膜で包まれた器官のこと。
これらは、それぞれ特別な働きをします。

例えば、
ミトコンドリアや葉緑体、ゴルジ体、小胞体なんかがあります。

 

原核生物にも、
リボソームなど、生きていく上で必要な機能はあります。
でも、
膜で包まれた器官であるオルガネラはありません。

似ているのはあるんですが、
オルガネラと呼べるものは無いんですね。
(リボソームは、正確にはオルガネラじゃないので)

 

細胞の大きさが違う

原核生物と真核生物では、細胞一個の大きさが違います。

 

それぞれ種類の振れ幅がすごいので、
大きさもまちまちですけど、

  • 原核生物が1~2μmくらい。
  • 真核生物が数十μmくらいなんだとか。

その差は、10倍以上です。
(1㎛=0.001㎜です)

 

この差、そんな無いように思いますか?

では、これを体積の差にしたらどうでしょう?

体積は直径の約3乗です。
だから、体積は1000倍くらいになる計

 

そう考えると、
なかなか大きな違いです。

大腸菌とヒトって、見た目の大きさも大分違う。
でも、細胞1個ずつでも、
これだけの違いがあるんですね。

 

ちなみに、
原核生物の細胞の大きさは、
真核生物のオルガネラと同じくらいです。

 

このことは、細胞共生説の根拠になってる。

その辺は、あとで詳しく話しまが、

簡単に言うと、
真核生物が、他の原核生物を体に取り込んだ。
そして、自分の機能の一部にした。
みたいな感じです。

 

真核生物の大進化のうらには、
原核生物のスペック化があったんですよ。。

ということは、
今後ヒトが、
何かの原核生物をスペック化して!
新人類になる可能性もありますね~。

 

進撃の巨人風の未来とかいやだな~。
自分が生きているうちは平和でありますように。。

 

生きてる年数が違う

これは、本当にただの違いですけど。

原核生物は、約35億年以上前から地球にいらっしゃいます。

かたや、真核生物は、
約10億年前にやっと誕生した新米さん。

 

すでに約3倍、命をつないできてる

この事実は、尊敬に値します。

 

人間社会でも、
新しくできた会社が、10年後生き残ってるのは20%くらいだそう。
続くって大変。
そして、本当にすごいことです。

 

多細胞生物か単細胞生物か

 

多細胞生物と単細胞生物ってわかりますか?

ひとつの細胞で生きている生物は単細胞生物。
2つ以上の細胞なら多細胞生物ですよね。

 

この分け方で見ると、

 

原核生物は、シンプルに単細胞生物だけ
まれに、集まって生きてるのがいますが。
これは集まってるだけで、別々の個体です。

 

でも真核生物は、
単細胞生物も多細胞生物も両方存在します。

真核生物の単細胞生物は、
原生生物のアメーバなんかがそうです。

 

いろんな面で、
原核生物は理解しやすいですね。

でも、
何個もの細胞で、ひとつの個体を作る多細胞生物。

こんな生物を作り出したのは、
真核生物の大快挙じゃないでしょうか。

 

ちなみに、注意すべきことが。
あくまで今見つかってる生物の中での話。

 

見つかってない微生物はすごい数いる予想なので、
これがひっくり返る事だってあります。

そう、日本史みたいに。
自分の子供が習う頃には変わってるかもです。

 

ちなみに、

生きるための栄養の摂り方に、
独立栄養生物、従属栄養生物がありますよね。

これは、真核生物も原核生物も、
どっちにも、
独立栄養、従属栄養の両方が存在します。

 

だから、多細胞の原核生物ももしかしたら??
そんな日が来たら、世紀の大発見になるんでしょうかね?

 

と、原核生物と真核生物の違いがわかったところで。
次は、
そもそも、原核生物って何なのか?のお話です。

 

 

原核生物とは?

原核生物は、どんな作りになっているのでしょう?
細胞の中身を見ていきます。

 

細胞の構造は、とってもシンプルです。

その特徴は、真核生物との違いでもお話ししましたね。

  • 核がない
  • 核以外のものが少ない
  • 一つの細胞がとても小さい

 

原核生物は、
遺伝情報を載せているDNAが核膜に包まれていません。
原核生物には核がないんです。

 

ということは、DNAは細胞の中に浮いている状態です。

まるで、海の中にクラゲが浮いているかのように。。
本当にイメージはそんな感じなんですよ。

原核生物のDNAは、ほとんどが輪っか(環状)じゃないですか。

でも、フラフープみたいにしっかりした輪で浮いてない。
紙を丸めたみたいに、くしゃくしゃってなって浮いてる感じ。

 

顕微鏡で見ると、もちろん核はない。
でも、もやっと真ん中らへんにあるんです。

核様態っていうんですけどね。
あ~、これっぽいな~。
と、はっきりしないけど周りと区別がつくというか。

 

そんなDNAが存在するほかには?
少ないといっても、何か知らあります。

 

だって、DNAだけじゃ生きられない。

  • 遺伝情報からタンパク質を作る機能
  • エネルギーを作り出す機能

なんかが、細胞にぷかぷか浮いてます。

他にも、封入体やプラスミドを持ってる細菌もいるそうですよ。

 

でも、よく間違うんですが、
膜に包まれた器官はもっていません。

つまり、オルガネラにあたる器官は1つも持っていないということ。
ここは、意外とポイントです。

 

と、こんな感じの細胞構造です。

で、原核生物は単細胞生物しかいないので、
この細胞1つだけで生きていると。

んでもって、1つが1~2㎛くらいしかない。

 

本当にシンプルですよね。

 

そうそう、
原核生物の細胞にはミトコンドリアはないです。
でも、細菌の仲間には、光合成をする細菌がいます。

名前は、シアノバクテリア。
日本では、ラン藻ともいわれます。

彼らは、地球上の歴史的生物です。

何をしたかというと、
地球に酸素を作り、オゾン層を作ったんですよ。

 

なんでも最近、人工的に光合成ができるようになった!??
みたいなこと聞きました。

でもシアノバクテリアは、それを32億年前からやってる。

単細胞の原核生物、あなどるなかれ!

 

彼らは、植物と同じ光合成色素を持っています。
で、葉緑体と遺伝子が似ているとのこと。
だから、葉緑体の祖先ではないか説が有力です。
細胞共生説っていいますが。

 

で、このシアノバクテリア、
光合成だけじゃなくて、窒素固定もできる。
ヒトはどっちもできないから、化学で出来るように頑張ってます。

 

と、たくさん話したいんですが、
詳しくは、別の記事に書くことにします。

 

長くなりましたが、次は真核生物のお話。

これは、私たち人間のお話でもあります。
私たちの細胞って?
どんな起源をたどってきたの?

ご存じですか?

真核生物とは?

ここでは、真核生物の特徴やヒストリーなんかをお話しします。

真核生物の仲間は、

  • 動物
  • 植物
  • 菌類
  • 原生生物(原生動物)

でしたね。

そして、真核生物の細胞には核があり、
その中に、遺伝情報の載ったDNAが入っているんでした。

 

でも、正直同じところはそんなに多くないです。

人間とカビ、同じ真核生物です。

見た目、全く違うし。
大きさも、食べるものも、住んでる場所も。。
全然違う。

細胞だけ見ても、違いはいろいろあります。

 

例えば、

真核生物のDNAは、染色体が複数あります。

でも、
ヒトは46本だけど、
カビの仲間のコウジカビは8本と少ないです。

 

細胞分裂すると、
これらの染色体のDNAが複製されて、娘細胞に分かれて入る。

 

この分裂できる回数は、動物の場合は決まってます。
つまり、細胞に寿命がある。

でも、微生物にはなくて、ずーっと分裂できるんだそうです。

 

それから、
植物には細胞壁がありますよね。
でも、動物にはない。
では、微生物は?
微生物には、細胞壁あるんです。

 

他にも、
植物には葉緑体があるけど、動物にはない。
などなど。。

 

そんな、
同じ真核生物だけど、全然違う私たち。
いったい、どうやって誕生したんでしょうか?

 

もともと、地球には原核生物しかいませんでした。
核を持つ真核生物はどこから?

何もないところからポッと生まれたというのは、メルヘンすぎる。

だから、こう考えられてます。

 

もともといた原核生物が進化した

具体的には、原核生物の細胞に原核生物が入り込み。。
そして、染色体を包み込みます。
これが、今の核膜に包まれた核にあたるそう。

 

うーん、やっぱり大義は誰かの支えが必要なんですね。
染色体を包み込んだ方の原核生物、グッジョブ!

 

この、核の進化以外にも、

ミトコンドリアは、
昔むかし好気性の細菌が細胞に取り込まれたもの。
好気性は、酸素を吸収してエネルギーを作り出すことです。

葉緑体は、
昔むかしの藍藻が取り込まれたもの。
藍藻は、光合成をする細菌ですよね。

 

こうやって、
真核生物はいろんなスペックを身につけて、
進化してきたと考えられてる。

 

これにはちゃんと根拠もあるんですよ!

 

実は、
ミトコンドリアと葉緑体は、自前のDNAを持ってます。
核外DNAっていうんですが。

細胞のオリジナルのDNA以外に、
同じ細胞内にいるミトコンドリアの中にもDNAがある。

 

そして、そのDNAは環状なんです。

DNAの形は?
原核生物が環状で、真核生物が直鎖状でしたね。

 

つまるところ、
環状のDNAをもつミトコンドリアたちは、
もとは、別の原核生物が、細胞の中に入り込んでオルガネラ化した。。
細胞共生説。

 

余談ですが、
真核生物が誕生したのは約19億年前ですよね。
でも、陸に上がったのって、約4億年前なんですよ。

だから、恐竜の時代ってすんごい前に思えるけど、
原核生物とか、海の生物からしたらつい最近の話。

 

だから、
ずーっと細胞の中で暮らしてたら、
あるときから、
もう細胞の一つの器官になっちゃってもおかしくない。

 

今度はそのほかのオルガネラのこと。

 

オルガネラは、細胞の中にある、核以外のもののこと。
これらは、ちゃんと仕事を持ってます。

 

そして、必ず何かのスペシャリスト。

  • ミトコンドリアは、エネルギーをATPって形で生産する職人。
  • リボソームは、遺伝子の情報からタンパク質を生産する職人。
  • 小胞体は、リボソームが働く工場として存在します。
  • そして、ゴルジ体は、タンパク質に糖をつける職人です。

 

みんな、核という棟梁のもとで、
しっかり自分の仕事をこなしてくれてます。

 

にしても、数十μmしかない細胞の一つ一つでそんなことが。。
本当に、大切な部分て見えないところに隠れてます。

 

さてさて、
さっき、遺伝子の情報からタンパク質を作るリボソームが出てきました。

 

私たちは細胞からできていて、その細胞は分裂します。
その細胞の全てにDNAが入っていて、タンパク質を作ってる。

 

この遺伝子を写して読み取ってっていう仕組みも、
真核生物と原核生物は違うって知ってますか?

 

原核生物に至っては、構造がシンプルすぎる。
一体、どうやってタンパク質作ってるんでしょう?

他にも、いろいろ違うんではないでしょうか?

 

 

転写は原核生物と真核生物で違いがある?

 

DNAの転写や翻訳も、真核生物と原核生物で違うところがある。

 

それは、例えばなんかの商品を、

  • 人間国宝の職人が作るか
  • 大きな工場で大量生産するか

の違いに似ています。

 

ちょっと表にまとめながら、

原核生物は職人、真核生物は工場長のコメントもつけてみました。
あくまでもイメージだけど、そうにしか見えなくなりました。。

 

 

違うもの 原核生物 真核生物
職人のコメント 工場長のコメント
転写と翻訳のタイミングと場所 転写も翻訳も核内で同時にする 転写は核内、翻訳は核外で別々にする
両方一緒にやらなきゃ集中きれるだろ。
わざわざ分ける理由がないけど。
そもそも分業で、違う工程ですから。
別の部屋の方が効率いいですね。
メッセンジャーRNA(転写産物)の加工 加工されな 加工される
職人の技、長年の勘てやつよ。
味がある一品ものだから価値があるんだ。
全部同じ規格でなきゃ困ります。
機械で大量に作るから価値があるんです。
1個のタンパク質を設計するDNAの領域 領域は途切れない 領域は分断されている
最初から最後まで一気にやるさ。
そっちの方がいい作品ができるだろ!
工程ごとに分担作業ですね。
そっちの方が効率的なので。
1本のメッセンジャーRNAの設計情報 複数持つことがある 1種類しか持たない
技術があるからな。
共通することなら大抵できるさ。
完全に分業なので。
1つのことだけ出来る方が助かります。
RNAポリメラーゼ(RNA合成酵素)の種類 1種類 最低3種類
道具なんて、これ一つで十分だ! 分業で、人も工程ごとにいますから。
最低でも3つは道具が必要です。
RNAポリメラーゼが転写するときの助っ人 必要なし 基本、転写因子の助けが必要
いや、だから俺一人でできるって。
下手に触らないでくれぃ。
分業ですんでね。
周りとのコミュニケーションが重要です。
調整DNA配列の位置 転写開始部位の近くにある 離れたところに複数個ある
なにせ、決めるのもやるのも俺だからな。
意思決定はすぐ反映されるぜ。
意思決定は上のものがするので。
現場に反映されるまで時間はかかります。

 

いや~。
結局、自己満な感じもしますが。

私にとっては、わかりやすい。
みなさんも、ストーリーで理解すると楽しいですよ。

 

しかも、気づいたことが。
やっぱり、どっちが優れてる劣ってるではないですね。

芸術品も大衆商品も、どっちも人間に必要なように、
原核生物も真核生物も、どっちも地球には必要なわけで。

 

て、またマイワールドに入った?

 

長くなっちゃいましたね。。

最後にまとめて終わりにします。

 

まとめ

まず、原核生物の例。
細菌ばかりでしたね。

そして、真核生物の例。
多すぎました。

次に、原核生物と真核生物の違い。

  • 核があるかないか
  • 細胞の中身が複雑か簡単か
  • 細胞の大きさが違う

そして、そもそも原核生物とは何か。

  • 細胞には、DNAと必要最低限のものが浮いている
  • 原核生物にも歴史を動かしたシアノバクテリアがいる

で、真核生物とは何か。

  • 動物、植物、菌類、原生生物(原生動物)
  • 真核生物の細胞には核がある
  • 原核生物が進化して真核生物になった

最後に、DNAの転写や翻訳のお話。

真核生物と原核生物の違いを、芸術品と大衆商品を例に比較しました。

 

そういえば、最近気になる本があるんですよ。

あなたの体は9割が細菌

真核生物と原核生物の違いに当てはめると、ガゼン気になります!

 

今回の参考文献はこちら