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共生と侵入の決定的な違いは、共生が真核細胞内でミトコンドリアや葉緑体の起源を説明する理論であるのに対し、侵入は細胞内のプロセスで、細胞膜から葉緑体への侵入により核などのオルガネラの起源を説明するものであることである。
科学者たちは、真核細胞は原核細胞から進化したと考えている。この進化を説明するために、彼らはさまざまな理論を構築してきた。真核細胞内のミトコンドリアや葉緑体は、原核生物であるバクテリアから発生したとする説が内共生説である。しかし、真核細胞内の核や膜結合小器官の起源を説明するプロセスとして、エンドシンジョーシスがある。
1. 概要と主な相違点 2. 共生とは 3. 侵略とは 4. 共生と侵略の類似点 5. 横並び比較 - 共生と表層侵略 6. まとめ
共生とは、原核細胞から真核細胞が誕生した過程を説明する仮説である。進化における重要な出来事の一つである。そのため、生物学では定説となっている。ミトコンドリアや葉緑体が真核細胞にどのように入り込んだかは、「細胞内共生説」によって説明されている。この2つのオルガネラは独自のDNAを持っているため、ミトコンドリアは独立栄養生物であるα-プロテオバクテリアから真核細胞内に共生して生まれたと考えられている。これは、原始的な真核生物細胞と独立栄養細菌との共生関係の結果である。原始的な真核細胞はバクテリアを飲み込み、最終的にその共生関係から真核生物のミトコンドリアが誕生したのである。
図01: 内共生
一方、葉緑体は、シアノバクテリアが細胞内共生によって植物細胞に作り出したものである。真核細胞の中の真核細胞には、原核細胞からの鉛が含まれている。したがって、真核細胞内にバクテリアがミトコンドリアや葉緑体を定着させる仕組みは、「細胞内共生説」によって説明される。
エンドサイトーシスとは、ミトコンドリアや葉緑体以外の真核細胞内の小器官が進化する過程である。前述したように、ミトコンドリアや葉緑体は、原始的な真核生物細胞に内包される形で取り込まれる。このように、核をはじめとするオルガネラの起源は、細胞膜の侵入をもたらす突然変異の結果として起こったと考えられている。この変異の結果、細胞膜が内側に折り畳まれ、侵襲を形成するようになる。最終的には、核膜と核に囲まれた細胞のDNAが形成され、数世代にわたって侵食される。細胞質内の化学物質や反応の干渉が少ないため、DNAは核の中で進化・変化し始める。これが、真核細胞の複雑さを増幅させている。
図02:内部シンク
小胞体、ゴルジ体、エンドソーム、リソソームなどの膜も同様に、細胞膜の侵襲によって形成されると考えられている。
原核細胞から真核細胞内にミトコンドリアや葉緑体が発生したとする説を「細胞内共生」という。細胞内共生とは、真核生物の細胞内で核などの膜結合小器官が、細胞膜の折り畳みにより発生することである。これが、共生と侵略の決定的な違いである。細胞内共生が細胞膜の折りたたみによって行われるのに対し、貪食によって行われる。共生と内生も大きな違いである。
以下のインフォグラフィックは、「共生(endosymbiosis)」と「包摂(entrapment)」の違いをまとめたものです。
真核細胞の進化には、「共生」と「侵襲」という2つの仮説がある。原核細胞が真核細胞に貪食され、真核細胞内でミトコンドリアや葉緑体が発生する現象は、「内生化」と呼ばれる。一方、侵入は真核細胞内で核などの膜結合小器官を折り畳むためのものである。どちらの説も、真核細胞がどのように進化し、何世代にもわたって複雑な性質を獲得してきたかを理解するのに貢献している。内生と外生との違いについてまとめました。
1 真核生物の登場「共生」はこちらからご覧いただけます。Hesterman, Donna and Nathan H. Lenz."オルガネラⅠ|生物学" Visionlearning, Inc. 2017年2月12日、こちらからご覧いただけます。2 Hesterman, Donna and Nathan H. Lenz."オルガネラⅠ|生物学" 株式会社ビジョンラーニング 2017年02月12日
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