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細胞(さいぼう)の進化(しんか)と細胞内(さいぼうない)共生(きょうせい)

カエル先生ミトコンドリアと葉緑体(ようりょくたい)は、もとは別(べつ)の生物(せいぶつ)だった。細胞(さいぼう)の中(なか)に取(と)り込(こ)まれて共生(きょうせい)するようになったと考(かんが)えるとつながりやすいよ。

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  1. 最初(さいしょ)の原核(げんかく)生物(せいぶつ)(新しいタブで開きます)のあと、光合成(こうごうせい)(新しいタブで開きます)を行(おこな)う**シアノバクテリア**が出現(しゅつげん)し、酸素(さんそ)(新しいタブで開きます)を放出(ほうしゅつ)するようになった。
  2. 大気中(たいきちゅう)の酸素(さんそ)が増(ふ)えたことで、酸素(さんそ)を使(つか)ってエネルギーを取(と)り出(だ)す生物(せいぶつ)が現(あらわ)れ、オゾン層(そう)(新しいタブで開きます)もできていった。
  3. 真核(しんかく)細胞(さいぼう)のミトコンドリアと葉緑体(ようりょくたい)(新しいタブで開きます)は、もとは別(べつ)の原核(げんかく)生物(せいぶつ)が取(と)り込(こ)まれて共生(きょうせい)したと考(かんが)える**細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)**がある。

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詳しく

原核(げんかく)生物(せいぶつ)の出現(しゅつげん)と大気(たいき)の変化(へんか)

最初(さいしょ)の生命(せいめい)は、核(かく)をもたない原核(げんかく)生物(せいぶつ)だったと考(かんが)えられている。やがて光合成(こうごうせい)を行(おこな)うシアノバクテリアが出現(しゅつげん)し、水(みず)を分解(ぶんかい)して酸素(さんそ)を放出(ほうしゅつ)するようになった。

シアノバクテリアによる光合成(こうごうせい)が続(つづ)き、大気中(たいきちゅう)の酸素(さんそ)濃度(のうど)(新しいタブで開きます)は少(すこ)しずつ上昇(じょうしょう)していった。酸素(さんそ)はそれまでの生物(せいぶつ)には有毒(ゆうどく)だったが、やがて酸素(さんそ)を使(つか)って効率(こうりつ)よくエネルギーを取(と)り出(だ)す生物(せいぶつ)も現(あらわ)れていく。

大気中(たいきちゅう)に酸素(さんそ)が増(ふ)えると、上空(じょうくう)にオゾン層(そう)ができ、生物(せいぶつ)に有害(ゆうがい)な紫外線(しがいせん)が吸収(きゅうしゅう)されるようになった。これにより、生物(せいぶつ)が浅(あさ)い海(うみ)から多様(たよう)な環境(かんきょう)へ広(ひろ)がる土台(どだい)が整(ととの)っていったと考(かんが)えられている。

シアノバクテリアと大気の酸素濃度Asatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)とミトコンドリア・葉緑体(ようりょくたい)の起源(きげん)

真核(しんかく)細胞(さいぼう)がもつミトコンドリアや葉緑体(ようりょくたい)は、もともと別(べつ)の原核(げんかく)生物(せいぶつ)だったと考(かんが)える説(せつ)を細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)という。

ミトコンドリアは、酸素(さんそ)を使(つか)ってエネルギーを取(と)り出(だ)す好気性細菌(こうきせいさいきん)が、より大(おお)きな細胞(さいぼう)に取(と)り込(こ)まれて共生(きょうせい)するようになったものとされる。葉緑体(ようりょくたい)も同様(どうよう)に、光合成(こうごうせい)を行(おこな)うシアノバクテリアが取(と)り込(こ)まれて共生(きょうせい)したものと考(かんが)えられている。

ミトコンドリアと葉緑体(ようりょくたい)がそれぞれ独自(どくじ)のDNA(新しいタブで開きます)をもち、細胞(さいぼう)の中(なか)で分裂(ぶんれつ)してふえる点(てん)は、もとは独立(どくりつ)した生物(せいぶつ)だったという考(かんが)えを支(ささ)える根拠(こんきょ)の一(ひと)つだ。

細胞内共生によるミトコンドリアと葉緑体の起源Asatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)の根拠(こんきょ)と細胞(さいぼう)の進化(しんか)

ミトコンドリアと葉緑体(ようりょくたい)の内膜(ないまく)は、取(と)り込(こ)まれた側(がわ)の原核(げんかく)生物(せいぶつ)がもっていた細胞(さいぼう)膜(まく)に由来(ゆらい)すると考(かんが)えられている。外膜(がいまく)は、取(と)り込(こ)んだ側(がわ)の細胞(さいぼう)膜(まく)が変化(へんか)してできたと考(かんが)えられている。

また、ミトコンドリアと葉緑体(ようりょくたい)のDNAやリボソームは、核(かく)のDNAやリボソームよりも、むしろ細菌(さいきん)のものに近(ちか)い特徴(とくちょう)をもつ。この類似(るいじ)性(せい)も、細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)を支(ささ)える重要(じゅうよう)な根拠(こんきょ)の一(ひと)つである。

このように、細胞(さいぼう)の進化(しんか)(新しいタブで開きます)は単(たん)に大(おお)きくなる変化(へんか)ではなく、複数(ふくすう)の生物(せいぶつ)が一(ひと)つの細胞(さいぼう)として統合(とうごう)される過程(かてい)を含(ふく)んでいた。真核(しんかく)生物(せいぶつ)の誕生(たんじょう)は、地球(ちきゅう)環境(かんきょう)の変化(へんか)と生物(せいぶつ)どうしの関(かか)わりが積(つ)み重(かさ)なって起(お)きた出来事(できごと)といえる。

確認問題

問題 1 / 4真核(しんかく)細胞(さいぼう)がもつミトコンドリアや葉緑体(ようりょくたい)は、もともと別(べつ)の原核(げんかく)生物(せいぶつ)だったと考(かんが)える説(せつ)を何(なん)というか。

確認問題(解答用紙)

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https://manazoo.com/science/endosymbiosis-and-cell-evolution/?from=print#quiz

  1. 真核(しんかく)細胞(さいぼう)がもつミトコンドリアや葉緑体(ようりょくたい)は、もともと別(べつ)の原核(げんかく)生物(せいぶつ)だったと考(かんが)える説(せつ)を何(なん)というか。

    • ◯ 自然(しぜん)選択(せんたく)
    • ◯ 化学(かがく)進化(しんか)
    • ◯ 細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)
    • ◯ 独立(どくりつ)の法則(ほうそく)

    正解:細胞内共生説
    ミトコンドリア(新しいタブで開きます)や葉緑体(ようりょくたい)(新しいタブで開きます)は、もとは別(べつ)の原核(げんかく)生物(せいぶつ)が真核(しんかく)生物(せいぶつ)の祖先(そせん)の細胞(さいぼう)に取(と)り込(こ)まれて共生(きょうせい)したと考(かんが)える説(せつ)を細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)という。

  2. 細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)で、ミトコンドリアのもとになったと考(かんが)えられている生物(せいぶつ)はどれか。

    • ◯ ウイルス
    • ◯ 酸素(さんそ)を使(つか)ってエネルギーを取(と)り出(だ)す好気性細菌(こうきせいさいきん)
    • ◯ 光合成(こうごうせい)を行(おこな)うシアノバクテリア
    • ◯ 原始(げんし)の海(うみ)の無機物(むきぶつ)

    正解:酸素を使ってエネルギーを取り出す好気性細菌
    ミトコンドリアは、酸素(さんそ)(新しいタブで開きます)を使(つか)ってエネルギーを取(と)り出(だ)す好気性細菌(こうきせいさいきん)が、より大(おお)きな細胞(さいぼう)に取(と)り込(こ)まれて共生(きょうせい)するようになったものと考(かんが)えられている。

  3. 光合成(こうごうせい)を行(おこな)い、水(みず)を分解(ぶんかい)して酸素(さんそ)を放出(ほうしゅつ)し、大気中(たいきちゅう)の酸素(さんそ)を増(ふ)やす一因(いちいん)となった原核(げんかく)生物(せいぶつ)は何(なに)か。

    • ◯ 古細菌(こさいきん)
    • ◯ 乳酸菌(にゅうさんきん)
    • ◯ 酵母(こうぼ)
    • ◯ シアノバクテリア

    正解:シアノバクテリア
    シアノバクテリアは光合成(こうごうせい)(新しいタブで開きます)によって水(みず)を分解(ぶんかい)して酸素(さんそ)を放出(ほうしゅつ)し、大気中(たいきちゅう)の酸素(さんそ)濃度(のうど)(新しいタブで開きます)を少(すこ)しずつ上昇(じょうしょう)させた。

  4. ミトコンドリアと葉緑体(ようりょくたい)が独自(どくじ)のDNAをもち、細菌(さいきん)に近(ちか)い特徴(とくちょう)を残(のこ)していることは、何(なに)を支(ささ)える根拠(こんきょ)になっているか。

    • ◯ 独立(どくりつ)の法則(ほうそく)
    • ◯ 細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)
    • ◯ 生殖的隔離(せいしょくてきかくり)
    • ◯ ハーディ・ワインベルグの法則(ほうそく)

    正解:細胞内共生説
    ミトコンドリアと葉緑体(ようりょくたい)のDNA(新しいタブで開きます)やリボソームが細菌(さいきん)のものに近(ちか)い特徴(とくちょう)をもつことは、細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)を支(ささ)える重要(じゅうよう)な根拠(こんきょ)の一(ひと)つである。

単元のポイント

  • シアノバクテリア 光合成(こうごうせい)を行(おこな)い酸素(さんそ)を放出(ほうしゅつ)する原核(げんかく)生物(せいぶつ)。大気中(たいきちゅう)の酸素(さんそ)を増(ふ)やす一因(いちいん)となった
  • 大気(たいき)の酸素(さんそ)濃度(のうど)の変化(へんか) シアノバクテリアの光合成(こうごうせい)により大気中(たいきちゅう)の酸素(さんそ)が増加(ぞうか)し、オゾン層(そう)の形成(けいせい)にもつながった
  • 細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ) ミトコンドリアと葉緑体(ようりょくたい)は、もとは別(べつ)の原核(げんかく)生物(せいぶつ)が真核(しんかく)生物(せいぶつ)の祖先(そせん)に取(と)り込(こ)まれて共生(きょうせい)したと考(かんが)える説(せつ)
  • 細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)の根拠(こんきょ) ミトコンドリアと葉緑体(ようりょくたい)が独自(どくじ)のDNAをもち、細菌(さいきん)に近(ちか)い特徴(とくちょう)を残(のこ)していること
問題を解く
単元のポイント
  • シアノバクテリア 光合成(こうごうせい)を行(おこな)い酸素(さんそ)を放出(ほうしゅつ)する原核(げんかく)生物(せいぶつ)。大気中(たいきちゅう)の酸素(さんそ)を増(ふ)やす一因(いちいん)となった
  • 大気(たいき)の酸素(さんそ)濃度(のうど)の変化(へんか) シアノバクテリアの光合成(こうごうせい)により大気中(たいきちゅう)の酸素(さんそ)が増加(ぞうか)し、オゾン層(そう)の形成(けいせい)にもつながった
  • 細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ) ミトコンドリアと葉緑体(ようりょくたい)は、もとは別(べつ)の原核(げんかく)生物(せいぶつ)が真核(しんかく)生物(せいぶつ)の祖先(そせん)に取(と)り込(こ)まれて共生(きょうせい)したと考(かんが)える説(せつ)
  • 細胞内共生説(さいぼうないきょうせいせつ)の根拠(こんきょ) ミトコンドリアと葉緑体(ようりょくたい)が独自(どくじ)のDNAをもち、細菌(さいきん)に近(ちか)い特徴(とくちょう)を残(のこ)していること