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ニック・レーン「ミトコンドリアが進化を決めた」

 うぎゃぁー、難しかった。今までで一番難しかったかも。ホント疲れた。
 結局断片的な知識がいくつか残っただけで、総合的にはよく分からなかった。修行が足りんのう。
ミトコンドリアが進化を決めたミトコンドリアが進化を決めた
(2007/12/22)
ニック・レーン

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ノート
テルモプラズマ:熱と酸を好む細胞壁をもたない古細菌
抗生物質:細胞壁を破壊する
・最初の真核細胞は、核と真核生物の生活様式を、一般的なダーウィン進化によって生み出したのである。そして比較的あとの段階で、そんな真核細胞のどれかがたまたま紅色細菌―リケッチアのような寄生体かもしれない―を飲み込んだ。取り込まれた細菌はそおまま生き残り、一般的なダーウィン進化によってミトコンドリアに変わったのだ。
シヴ・アンデション:「ゲノムの塩基配列は進化の時間的・空間的なスナップショットにすぎない」
ホールデン:『適切なサイズについて(On Being the Right Size)』1927
ドイツの生理学者、マックス・ルーブナー
・生物学者と物理学者は対立することがある。生物学者は、普遍的とされる規則にも例外があることによく気づくが(「そうだね、でもザリガニはどうなるんだい?」)、ウエストのような物理学者は、ただひとつの統合的な説明を求めるのだ。ウエストはあけすけにこう言う。「もしガリレオが生物学者だったら、さまざまな形の物が、ピサの斜塔から少しずつ違う速度で落ちることを本に記していただろう。すると細かい事実に振り回されて、奥にある真理を見抜けなかったにちがいない。その真理とは、空気抵抗を無視すれば、どんな物体も、重さに関係なく同じ速度で落下するというものだ」
ガリレオ:『新科学対話』大きくて重い動物が、小さくて軽い動物と違った形でなければならない理由
・進化の過程で、核のサイズが、またそれとともにDNAの総量が、細胞の体積の変化に対して機能を最適化するように調節されるということだ。したがって、細胞は大きくなるほど、より多くのDNAもつ大きな核を作って対応する。増えた分のDNAは、必ずしも新たな遺伝子のコードとはなっていない。これは、第1章で議論したC値のパラドクスを説明し、アメーバ・ドゥビアのような細胞がヒトの200倍もの遺伝子を持ちながら、コードしている遺伝子の数は少ないという事実の理由となっている。
・細菌では、遺伝子は細胞のコードなのではなく、細胞を構成するメカニズム、すなわち細胞に必要な全てのものを作るタンパク質やRNAのコードなのである。これは些細な違いに思われるかもしれないが、実はそうではない。細胞はみな、細胞でさえきわめて精巧な構造をしており、細胞について解明が進むほど、その機能が構造によって決まっていることがわかってきている。細胞は断じて酵素の入った単なる袋ではない。興味深いことに、遺伝子には、細胞の「構造」のコードとなっているものはないように見える。たとえば膜タンパク質は、目印のアミノ酸配列(シグナル配列)によって特定の膜へと導かれることがよく知られている。しかし、そうした膜をどのようにしてゼロから作ればいいのか、どこに作るべきかを定めているものは何もない。脂質やタンパク質は、既存の膜に付加されるだけなのだ。同様に、新しいミトコンドリアは古いミトコンドリアからできると決まっており、ゼロから作ることは出来ない。中心小体のような、細胞の他の構成要素についても同じ事が言える。
・祖先の霊長類は数百年前にビタミンCを作る遺伝子を失ったが、死に絶えなかった。果物をたくさん食べていて、そこからビタミンCを多く摂っていたのである。だから生き残って繁栄した。こんなことがわかるのは、大半の遺伝子がまだ「ジャンク」DNAとして残っており、喫水線の下に穴が空いた難破船のようにかつての存在をありありと物語っているからだ。そうして残っている配列は、ほかの生物種を機能させている遺伝子と非常に近い。
・ミトコンドリアの遺伝子が核へ移動したが、残ったものがある理由
 それは、偶然によってそこに残ったわけではなく、自然選択は、多くの不利益があってもなお残すことを選んだというのである。
 その根拠はミトコンドリアの存在意義にほかならない、とアレンは語る。つまり呼吸だ。呼吸の速度は環境の変化―我々が起きているか、寝ているか、エアロビクスをしているか、じっとしているか、本を書いているか、ボールを追いかけているか、など―にとても敏感なのである。こうした突然の変化に対して、ミトコンドリアは活動を分子レベルで適応させなければならない―要求が大きすぎ、また急激に変わりすぎて、遠く離れた書くに非効率に集まった遺伝子ではうまく遠隔操作をしきれない。要求が突然変わるのは、動物に限らず、植物や菌類や微生物でも見られ、それらはいっそう環境の変化(酸素濃度や温度の変化)の影響を受けやすい。アランいわく、このような急変にうまく応じるために、ミトコンドリアはその場で遺伝子を持っていなければならない。ミトコンドリアの膜で起きる酸化還元反応は、局所的な遺伝子によって厳密に調節する必要があるからだ。ここで遺伝子そのものと言っている点に注意して欲しい。遺伝子でコードを指定されたタンパク質のほうではないのだ。なぜ遺伝子が重要なのかについては、まもなく検討する。
・どんな筋肉の強度も、筋繊維の数によって決まる。それはちょうど、ロープの強度が繊維の数によって決まるのと同じだ。どちらの場合も、強度は断面積に比例する。ロープが何本の繊維で出来ているか知りたければ、そのロープを切ってみたらいい。強度を決めるのは直径であり、長さではない。これに対し、ロープの重さは長さと直径の両方で決まる。直径1cmで長さ20mのロープは、直径1cmで長さ40mのロープと強度は同じだが、重さは半分しかない。筋肉の強度も同じで、断面積で決まるため、寸法の2乗に比例して増すが、一方で動物の体重は寸法の3乗に比例して増加する。したがって、すべての筋肉細胞が同じパワーで働くとしても、筋肉全体の強度は、体重の2/3乗(体重)0.67に比例して増すにすぎない。だから、アリは自分の体重の何百倍も重い小枝を持ち上げ、バッタは空中に高く飛び上がるのに、われわれは自分の体重と同じものをかろうじて持ち上げられる程度で、自分の身長以上はなかなか飛べないのだ。筋肉細胞自体は弱くなくても、われわれは体重の割には力が弱いのである。
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theme : 生物学、生態学
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 進化生物学を学ぶアマチュアです。本業は数学教師です。ほとんど自己満足の日記と化してますが、コメントどんどん下さい。質問・議論・アドバイスも歓迎です。

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