細菌

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

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

原核細胞!真核細胞の違いとは?例や構造は?

原核細胞と真核細胞の違い、何だかわかりますか?
一番は、核があるかないか。
では、他には何でしょう?
何がどう違うのか、具体的にみていきます。

さらに、
原核細胞の構造をご存じですか?
特に、細胞壁。
細胞壁の特徴がわかると、
抗生物質のことが少しわかっちゃうんですよ。

そして、
ミトコンドリアには原核細胞を持つ祖先がいる!?

意外と、話が尽きない原核細胞のお話。

最後に、原核細胞をもつ生物の例もご紹介しますね。

 

原核細胞と真核細胞の違い

原核細胞と真核細胞はどこが違うのでしょうか?

2つを分けているのは、いったい何なんでしょう。

 

今回は、違いを4つほどご紹介します。

  • 核があるかないか
  • 持っている生物が異なる
  • 細胞の中身が複雑か簡単か
  • 細胞の大きさが違う

 

それでは、1つずつ見ていきましょう。

 

核があるかないか

違いと言えば、やっぱりこれ。

原核細胞には、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、真核細胞には核がある。
だから、DNAは核膜に包まれている。

 

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、と発見されたのは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。

 

でも、そもそも、
なんで原核細胞は、核にDNAを入れなかったんでしょう?

その理由は、
単純にDNAの長さが短いから
しまう必要がなかったと考えられてます。

 

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。
その差は750倍。

 

こんなに違うとなると、
確かに真核細胞は整理が必要になる気がします。

真核細胞には、
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の形も両者で違うんですよ。

原核細胞のは、ほとんどが輪っか(環状)です。
でも真核細胞のは、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?

 

持っている生物が異なる

原核細胞と真核細胞は、
それぞれの細胞をもつ生物が、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んです。

 

原核細胞を持つ生物は、原核生物といいます。
細菌と古細菌がこのグループです。

一方、
真核細胞を持つ生物は、真核生物。
真核生物は、動物や植物、菌類に原生生物ですよね。

 

原核細胞を持つ生物の具体例を知りたい方。
後の方にざーっと書いてるのでみてみてくださいね。

 

ちなみに、

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。
これって結構助かりますよね。

 

細胞の中身が複雑か簡単か

原核細胞の中身はシンプルです。
反対に、真核細胞は複雑。

 

なぜなら、
原核細胞には、核以外のものがほとんどありません
でも真核細胞には、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、小胞体なんかがそうです。

 

原核細胞には、この膜で包まれた器官がありません。
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。

この辺は、後で少し詳しく話しますよ~。

 

細胞の大きさが違う

原核細胞と真核細胞では、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)

 

10倍の差って、そんな大きいようには思えませんか?

では、体積にしてみましょう。
体積は直径のだいたい3乗。
だから、1000倍くらいになる。

 

細胞は立体ですから、
原核細胞の小ささを感じていただけたでしょうか?

ちなみに、
原核細胞の大きさは、
真核細胞のオルガネラと同じくらい

 

このことは、細胞共生説の根拠になってます。

その辺も、
ミトコンドリアを例に後でゆっくりお話ししますね。

 

では次は、
原核細胞って何なのか?ということ。

 

これまで、
いろんな病気から人類を救ってきた抗生物質。
例えば、ペニシリンとか。

比較的、副作用が少ないらしいんですけど、
なぜだかご存じですか?

実は、
この原核細胞の基礎知識でわかることがあるんです。

意外と役に立つんですよ。
原核細胞のお勉強って。

 

原核細胞とは?

今回は、
気になる人が多い部分を中心に書いてみます。

ということで、この辺ですかね~。

  • 細胞壁について
  • 構成
  • ミトコンドリアとの関係

では、一個一個見ていきましょう。

 

細胞壁について

原核細胞にも、細胞壁があります

逆に言うと、
細胞壁がない細胞は、動物の細胞くらい。

 

なぜだかわかりますか?

それは動物の場合、
骨が細胞壁と同じ働きをもっているからです。

原核生物を含む他の生物は、
細胞壁で自分の形を保っているんですね。

 

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

 

さらに細かく言うと、
細菌は、グラム陽性菌とグラム陽性菌でさらに違う。。

とか、うんぬんかんぬんあるんですけど。
でもペプチドグリカンは、どちらも共通して持っている成分

 

それから。。あっ!
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。

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。

 

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

は、医学でも使われている基礎知識だったりします。

(※医学的な部分は素人なので、微生物学の範囲でお話ししますよ!)

 

どういうことかというと、

ペニシリンて抗生物質をご存じですか?
かなり有名なので聞いたことはあるかと思いますが。

 

あのペニシリンは、
ペプチドグリカンの合成を邪魔します。

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、
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。

だから、この成分を作るのが邪魔されても全く問題ない。
困るのはヒトの体に入った細菌だけ。

 

こんな感じで、
細菌が原因の病気は、比較的「良い薬」的なものが存在します。

といっても、
ペプチドグリカンに作用するのは確かですが。
他には全く作用しないということでは、決してありません

 

だから、
確かに副作用は比較的少なくなる。
でも、
副作用が全くないということはないそうです。

 

ちなみに、
カビや酵母などの真菌が原因の病気は?

細菌の場合より、
いわゆる良い薬というのは少ないんだとか。

 

その理由の一つは、
真菌がヒトと同じ真核細胞を持っているから。

残念ながら、
真菌を退治する薬は、ヒトの細胞にも作用しちゃうらしく。

 

まさか、
こんなところで細胞の勉強が活かされるとは。

医療系に興味のある方は特に、
この勉強、きっと無駄にならないですよ!

 

構造について

原核細胞は、とってもシンプルです。

図にするとこんな感じ。

上が原核細胞で、下が真菌の細胞です。

大きさは全然違いますよ。
構造の違いだけみてください。

(毎度、下手ですみません。)

原核細胞を持つ生物は、

  • 遺伝子の載っているDNA
  • タンパク質をつくる場所(リボソーム)
  • エネルギーを得るために必要なもの

を、必要最低限もって生きています。

 

なんか、バックパッカーみたい。
それか、リッチな旅行。
必要なものだけで、あとは現地調達だぜ。みたいな。

 

なんといっても、
大事なDNAでさえ、核に包まれずにぷかぷか浮いてます。

 

でも原核細胞といっても、細かく言えば様々です。

  • べん毛を持ってたり持ってなかったり
  • 線毛があったりなかったり
  • 封入体(いろんなものを入れて置ける袋)があるもの
  • 小さなDNA分子のプラスミドがあるものもいる

 

でも原核細胞て、オルガネラは持っていないんですよね。

 

といいたいのですが、

最近は、広義のオルガネラがでてきていますね。
細胞の中にあるものすべてを指して使われてます。

 

そういう意味でいえば、オルガネラはある。
リボソームも入りますから。

 

でも本来のオルガネラは、
超ハイスペックな膜で包まれた器官のこと。

 

というのも、
オルガネラの起源は、細胞膜と考えられてます。

細胞膜が、湯葉のようにぐしゃぐしゃっとなり、
それがいつしか、いろんな機能を持つ器官になった。

そう考えられてるんですね。

 

ということは、
やっぱり細胞膜ほどの優れた膜を持っている必要がある。

 

どうでしょうか?
本来の意味だと、原核細胞はオルガネラを持っていない。
そういうことになるようです。

 

でもしかし!

原核細胞にみられるメソソームは、
細胞膜が折れ込んでできたものだそう。。

 

え、オルガネラ?

ただこのメソソームは、
原核細胞の中に常にあるモノとは認められてません。
なんていうか、
怪我したときにだけできるかさぶたみたいな?

だからやっぱり、オルガネラじゃない。

 

やばい。
オルガネラの話になってしまった。。

次行きましょう!

 

ミトコンドリアとの関係

ミトコンドリアって、
真核細胞には必ずあるけど原核細胞にはない。

 

なのに、なんでここで話すかというと。。
ミトコンドリアの祖先が原核生物である説が強いから。

 

え、オルガネラに祖先があるの?
なんとも理解しがたいですよね。。

 

でも、ミトコンドリアと葉緑体には先祖がいるんです。
この説はその名も

細胞の共生進化説

 

この説、簡単に言うと、
真核細胞に、原核細胞が共生したのが始まり。

そのままずっと共生してたから、
いつの間にか、真核細胞の器官の1つになっちゃった。

という説です。

 

思いっきり馴染んじゃったんですね。
居心地が良すぎたのかしら。

ま、細胞の中にいれば安全だし。
食べ物さえあれば最高の環境なのは想像つきます。

 

と、そんな理由じゃなくて。
しっかりした根拠が示されてますよ。

  • 独自のDNAをもっている
  • 自分だけで分裂して増えれる
    (独自のタンパク質合成系がある)
  • 独自の浸透性を持つ2重膜をもってる

 

どうです?
例えば、ミトコンドリアが
何かの拍子で細胞の外に投げ出されたら?
下手したら、そのまま生きていけそうじゃないですか?

 

裏付けは他にもありますよ。

  • 独自DNAは環状
    (環状なのは原核生物だけ)
  • 独自タンパク質合成系は、原核生物のものに似ている
  • 原核生物とオルガネラの大きさは同じくらい

 

どーです?
なんかミトコンドリアの祖先、
いるとしか思えなくなりません?

 

しかも、
葉緑体のDNAの塩基配列が、
シアノバクテリアのある種類のDNA塩基配列とそっくりなんだとか。

 

もう、間違いないでしょう?
と思ってしまいます。

 

とにかく、
この共生は間違いなくベストコンビ。

 

おかげで真核生物は、
効率的にエネルギーを作れるようになったし、
光合成ができるようになった。

 

今は一部になってしまってるけど、
自分の細胞の中の、ミトコンドリアに感謝したい。

 

ということで、
原核細胞の興味深いお話をしてきました。

では、
原核細胞を持つ生物はいったいどんなのがいるんでしょうか?

抗生物質が効きやすい?
ミトコンドリアの祖先?

 

原核細胞の例は?どんな生物がいる?

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。

 

例えば、
細菌がミスターサタンなら、古細菌はスーパーサイヤ人です。

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。

 

と、そうは思っても。
ここまで知ってしまうと、ここで分けざるを得ない。
ただの愚痴にしかならないですね。。

 

と、またまた長くなってしまった。。

最後にまとめて終わりにします。

 

まとめ

まず、原核細胞と真核細胞の違いからお話ししました。

  • 持っている生物が異なる
  • 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

でしたね。

次に、原核細胞について3つの視点からお話ししました。

  • 抗生物質は、細菌の細胞壁の特徴を利用している。
  • 原核細胞の構造は、必要最低限のものだけでオルガネラはない。
  • ミトコンドリアの祖先は原核細胞をもつ原核生物。

でしたね。

そして、最後に原核細胞を持つ生物の例を挙げました。

乳酸菌や大腸菌、ユレモやネンジュモなどなど。
挙げればきりがない感じでした。

 

いかがでしたか?
原核細胞って、意外とネタを持っている。
私はどうだろう?
おやじギャグなら寒いのたくさん持ってるんですけどね。

 

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