
細胞の進化と細胞内共生
カエル先生ミトコンドリアと葉緑体は、もとは別の生物だった。細胞の中に取り込まれて共生するようになったと考えるとつながりやすいよ。
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- 最初の原核生物(新しいタブで開きます)のあと、光合成(新しいタブで開きます)を行う**シアノバクテリア**が出現し、酸素(新しいタブで開きます)を放出するようになった。
- 大気中の酸素が増えたことで、酸素を使ってエネルギーを取り出す生物が現れ、オゾン層(新しいタブで開きます)もできていった。
- 真核細胞のミトコンドリアと葉緑体(新しいタブで開きます)は、もとは別の原核生物が取り込まれて共生したと考える**細胞内共生説**がある。
詳しく
原核生物の出現と大気の変化
最初の生命は、核をもたない原核生物だったと考えられている。やがて光合成を行うシアノバクテリアが出現し、水を分解して酸素を放出するようになった。
シアノバクテリアによる光合成が続き、大気中の酸素濃度(新しいタブで開きます)は少しずつ上昇していった。酸素はそれまでの生物には有毒だったが、やがて酸素を使って効率よくエネルギーを取り出す生物も現れていく。
大気中に酸素が増えると、上空にオゾン層ができ、生物に有害な紫外線が吸収されるようになった。これにより、生物が浅い海から多様な環境へ広がる土台が整っていったと考えられている。
細胞内共生説とミトコンドリア・葉緑体の起源
真核細胞がもつミトコンドリアや葉緑体は、もともと別の原核生物だったと考える説を細胞内共生説という。
ミトコンドリアは、酸素を使ってエネルギーを取り出す好気性細菌が、より大きな細胞に取り込まれて共生するようになったものとされる。葉緑体も同様に、光合成を行うシアノバクテリアが取り込まれて共生したものと考えられている。
ミトコンドリアと葉緑体がそれぞれ独自のDNA(新しいタブで開きます)をもち、細胞の中で分裂してふえる点は、もとは独立した生物だったという考えを支える根拠の一つだ。
細胞内共生説の根拠と細胞の進化
ミトコンドリアと葉緑体の内膜は、取り込まれた側の原核生物がもっていた細胞膜に由来すると考えられている。外膜は、取り込んだ側の細胞膜が変化してできたと考えられている。
また、ミトコンドリアと葉緑体のDNAやリボソームは、核のDNAやリボソームよりも、むしろ細菌のものに近い特徴をもつ。この類似性も、細胞内共生説を支える重要な根拠の一つである。
このように、細胞の進化(新しいタブで開きます)は単に大きくなる変化ではなく、複数の生物が一つの細胞として統合される過程を含んでいた。真核生物の誕生は、地球環境の変化と生物どうしの関わりが積み重なって起きた出来事といえる。
確認問題
確認問題(解答用紙)
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/endosymbiosis-and-cell-evolution/?from=print#quiz
真核細胞がもつミトコンドリアや葉緑体は、もともと別の原核生物だったと考える説を何というか。
- ◯ 自然選択
- ◯ 化学進化
- ◯ 細胞内共生説
- ◯ 独立の法則
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(新しいタブで開きます)は、もとは別の原核生物が真核生物の祖先の細胞に取り込まれて共生したと考える説を細胞内共生説という。細胞内共生説で、ミトコンドリアのもとになったと考えられている生物はどれか。
- ◯ ウイルス
- ◯ 酸素を使ってエネルギーを取り出す好気性細菌
- ◯ 光合成を行うシアノバクテリア
- ◯ 原始の海の無機物
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(新しいタブで開きます)を使ってエネルギーを取り出す好気性細菌が、より大きな細胞に取り込まれて共生するようになったものと考えられている。光合成を行い、水を分解して酸素を放出し、大気中の酸素を増やす一因となった原核生物は何か。
- ◯ 古細菌
- ◯ 乳酸菌
- ◯ 酵母
- ◯ 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(新しいタブで開きます)によって水を分解して酸素を放出し、大気中の酸素濃度(新しいタブで開きます)を少しずつ上昇させた。ミトコンドリアと葉緑体が独自のDNAをもち、細菌に近い特徴を残していることは、何を支える根拠になっているか。
- ◯ 独立の法則
- ◯ 細胞内共生説
- ◯ 生殖的隔離
- ◯ ハーディ・ワインベルグの法則
正解:細胞内共生説
ミトコンドリアと葉緑体のDNA(新しいタブで開きます)やリボソームが細菌のものに近い特徴をもつことは、細胞内共生説を支える重要な根拠の一つである。
単元のポイント
- シアノバクテリア 光合成を行い酸素を放出する原核生物。大気中の酸素を増やす一因となった
- 大気の酸素濃度の変化 シアノバクテリアの光合成により大気中の酸素が増加し、オゾン層の形成にもつながった
- 細胞内共生説 ミトコンドリアと葉緑体は、もとは別の原核生物が真核生物の祖先に取り込まれて共生したと考える説
- 細胞内共生説の根拠 ミトコンドリアと葉緑体が独自のDNAをもち、細菌に近い特徴を残していること