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2018年9月

2018年9月28日 (金)

生命・細胞・血球の起源⑦-4

(リンク)つづき
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○ミトコンドリアの共生菌由来説とその論議
(略)
③ミトコンドリアの共生菌由来説をめぐる論争
コーリーはその著のなかでポーターのミトコンドリア共生菌由来説を批判しています。コーリーは批判する理由として、地衣類、菌根、根瘤、クロレラ、酵母、細菌、発光バクテリアやその他の細胞内共生体は、生物の全態からみれば例外的なもので正常体からの変異にすぎないからだといっています。
しかし以前から、細胞内の共生微生物は生命体の根本的な特性であるという説があります。その代表的なものはイタリアのペラントニの説です。ペラントニは昆虫の共生菌や共生酵母、頭足類の共生発光菌などについての詳細な研究結果から“細胞は生物体にとって根本的な単位ではない。細胞は共生微生物の複合体である。だから共生体は細胞にとって有機的合成に不可欠なものであり、それらの共生菌はミトコンドリアにすぎない。換言すればミトコンドリアは細胞内生活に適応したバクテリアである”というものです。
このペラントニの主張に対してコーリーは「このような説はおかしいと、先験的に言うわけにはいかないが、すべての生物学者にそのままには受け入れられないだろう。
もっと確固とした証拠を必要とする。誰でもこの説は誤りだということに躊躇しないはずだ」と反論しています。ペラントニの説をすべての高等動物にもそのまま適用することはコーリーがいうように妥当ではありませんが、下等な生物においてはペラントニの説が正しいと千島は自分の研究成果をもとに述べています。
ポーターは哺乳類のオスの睾丸周囲にある脂肪組織で厳密な無菌的方法で培養して得た細菌はミトコンドリアであるといっていますが、これについてコーリーは温度やその他の点からいってポーターの説は正しいとはいえないと反対しました。
このコーリーの見解は誤ったものとはいえないでしょう。如何に細心の注意の払ったつもりでも、往々にして雑菌が混入してしまうことはよくあることです。また細菌の混入がなくても、一定の有機物と適当な条件が整えば、細菌やその他の芽胞が自然に発生してくることを千島は確認しています。バクテリアや細菌は一定条件のもとでいつも自然発生しているのです。
コーリーはポーターの実験を取り上げ「ポーターは正常な原始的細胞内にあるミトコンドリアを共生微生物だと説いているが、これは細胞学説や、厳密な実験によって裏づけられた説ではない。細胞の二元論や細胞内微生物存在説を根底から否定するわけではないが、彼の説はもっと十分に完成されなくてはならない。細胞は細菌の仲介なくては同化ができないような無力なものと考えるより、自主的な機能を営めるものだと考えるほうがより自然的であろう。共生は多細胞生物や孤立した細胞における例外的な現象である。非常に広範囲に見られる細胞内共生は、生物学の現状では細胞の根本的形態とはいえない」と述べています。
このコーリーの見解に対し千島は『彼は細胞内共生微生物の重要性について深い理解を示してはいるが、これを生物全般に機械的に普遍化することに対し、かなり懐疑的になっている。これは惜しいかな、高等生物の一般細胞と、下等生物の細胞における細胞内共生とミトコンドリアの問題を混同している。彼が系統発生的な見地にたって細胞の起源を探究したならば、私の見解をよく理解できるだろう』と述べています。
④共生菌由来説についてのピコの新説
チェコスロバキアのピコが次のような要旨の論文を発表して、ミトコンドリアの共生菌由来説を支持しています。「アリマキの菌節内共生菌といわれているものは、単なる顆粒に過ぎないと主張するランハムに対して、トレジャーがそれに反論しているが、自分はリンゴワタムシのミトコンドリアも共生菌であると確信している。現にアリマキの共生菌はこの虫から分離した球菌を混ぜた培養基でよく生育する」
(略)
このピコの見解に関し千島は次のように述べています。
「ピコの主張に私は賛同したい。高等動物のミトコンドリアを直ちに共生菌と考えることはできないとしても、下等無脊椎動物の菌節細胞中のミトコンドリアは共生菌に由来するものであると考えることは、「細菌集団から細胞が新生する」という私の説からすれば、敢えて怪しむに足りないことである。ミトコンドリアの共生菌由来説を支持する他の一つの論拠は、私の観察した結果、すなわち枯草菌が水面に薄い膜を形成し、それらが一定の集団を形成してアメーバ様体になる前の菌の配列様相が、ロバーツが膵臓細胞を電子顕微鏡写真で示したミトコンドリアのものと酷似していることである。
元来、ミトコンドリアというものは常に一定の形態をもつものではなく、時とともに変化することが知られているし、顆粒状→桿菌状→糸状への移行型が見られる。
他方、腐敗の過程について見られる細菌も球菌→桿菌→糸状菌への移行が認められる。血球の腐敗過程でもこのような変化が見られ、細菌の配列もまたミトコンドリアとの類似がある。このように細菌とミトコンドリアとの類似は単なる偶然とは考えられないことである。前述したように細菌の集合と融合、そして体制化によって核や空胞を新生してアメーバ、すなわち細胞への進化が見られるほか、ミミズ血液中でも糸状菌様体の集合と分化によって含糸細胞を形成する状態を観察することができる。
このように細胞は系統発生的に細菌集団からも新生することを、下等動物では常に反復していると私は判断する。このことは下等植物細胞にも適用可能だろう」と。




本田友人

2018年9月20日 (木)

鉱物が、生体分子を生成する機能としてはたらき、更に生命の一部分となることによって生命体は誕生した。

近代科学は、生命は「海(水)と大気と太陽」の関係で誕生する物語に終始し、その実験成果としてアミノ酸など簡単な「生体分子」の合成までは成功した。しかし、アミノ酸と核酸塩基などの生体分子を重合(結合)するには至っていない。その原因は、岩石→「鉱物」を見落としてきたからだ。
約40億年前の凄まじい地球環境下では、水と大気と太陽の関係で生命の基となる「生体分子」が生成されたとしても、強烈な紫外線照射などによってすぐに分解する。結合反応の速さと分解反応の速さが同じで、極小の生体分子同士が結合を繰り返して複雑な構造になるのは不可能だったに違いない。
炭素を基本骨格とする無機分子から「有機分子」を誕生させ、有機分子を重合(結合)しタンパク質を構成するアミノ酸などの「生体分子」を生成し、そこから分解することなく生体分子が重合(結合)してタンパク質や核酸などの高度に組織化された「高分子」に進化するには、海底火山が噴出する熱水孔のある海底で、鉱物によって構造化された水=『構造水』が不可欠で密接に関係している。
そして、高分子を重合し酵素・RNA・DNAを経て組織化して「生命体」に至るには、水に溶け込んだ鉱物の必要成分を選択して生体分子に取り込む『細胞膜』が不可欠で密接に関係している。
つまり、鉱物が、無機分子を集め固定して有機分子→生体分子→高分子を生成する機能としてはたらき、更に鉱物そのものが生命の一部分となることによって生命体は誕生した。
<※参照>
・【地球のしくみ】28(総集編2/4)~万物は融合し組織化・秩序化する方向に進化を塗り重ねる~<生命の誕生編>リンク
・【地球のしくみ】13~原始から一貫して、生命は「海=鉱物が溶け込んだ水中」で誕生し、育まれてきたリンク
・【地球のしくみ】14~鉱物によって構造化された水(構造水)こそが、生命誕生に不可欠な環境条件だった!リンク
・【地球のしくみ】12 生物の起源~海を膜内部で濃縮・高分子化することで、生物は誕生した~リンク




麻丘東出 

2018年9月11日 (火)

生命・細胞・血球の起源⑦-2

(リンクの続き
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④吸血昆虫やダニの共生微生物
 脊椎動物の血液を吸って生きている昆虫、たとえばツェツェバエの腸に酵母が、またその成虫の中腸の一部の上皮が厚くなって肉眼でも見えるような灰色を帯びた斑点ができ、この部分を切片にして調べてみると、普通の細胞より3~5倍も大きい細胞が観察されます。その内部は長さ3~5ミクロンほどの細菌状のもので充満していて、細胞が壊れると腸内に遊離します。標本をつくってよく観察すると、それは酵母のような出芽によって増殖していく様子が見られ、これは細菌を含む真の細菌器官であるとラウバウはいっています。しかし、この腸壁にある細菌細胞内の細菌や酵母はラウバウと違って、千島は、腸内細菌が腸壁細胞を新生するとき、一緒に細胞内に埋没してしまったものだと考えています。
 これは前述したステインハスが観察した腸壁から菌節が形成されて分離する状態からも、また千島が昆虫の消化管を調べた結果からも推定することができます。
 ラウバウは吸血昆虫の腸内に細菌や酵母が共生しているのは、酵母から分泌される酵素によって、吸った血球やタンパク質を消化吸収するために必要だからだといっています。またカレリイはダニ類も腸上皮細胞内に共生細菌が存在し、それらが共生体へメリットばかりではなく、デメリットである病原体の媒介をしているともいっています。昆虫や下等無脊椎動物では、いわゆる共生細菌は比較的その個性をよく保存しまた融合と分化による完全な細胞新生の段階に進行しない状態(いわゆる細菌細胞)を保つために、血液と共に病原菌を吸い込んだとき、その媒介をなす危険が生じるのだと思います。
 シラミは雌雄ともに終生、中腸に共生細菌を含んでいて、フローレンスの観察によると、陰性菌を含む菌節があって、それは腸壁から腹腔へ露出した形で付着しているので、これは消化に役立っているものだと推測していますが、千島はこれは、消化管内の細菌集団→腸壁組織→菌節であろうと推測しています。もちろんこれは、栄養摂取の役割を演じていることは疑いないことでしょう。
 バウチャーはメスシラミの腸壁にある菌節は体の背側脂肪体中に菌節を形成するようになるといっていますが、これも千島は昆虫の脂肪体は血球及び血液から形成されるものであるから、腸壁で吸収された食物性モネラや細胞から形成された腸壁組織から脂肪に変化したものだと考えています。
⑤軟体動物その他の共生菌
 軟体動物、腹足類、前鰓類の腺細胞内に共生菌が存在することは知られています。
○リケッチアと細胞との共生
①リケッチア
 リケッチアとは非常に小さい、桿状、楕円形、球形をした一群の微生物に与えられた名称です。このリケッチアは一般に生きた細胞内でのみ増殖し特別に微小なものでない限り、濾過性はないとされています。
 ステインハウスによると、ある研究者はリケッチアをウイルスと細菌の中間に位置する微生物だと考えているといいます。しかし最近、リケッチアは細菌の一種であるとする説が有力になりかけているようです。ピンカートンは定型的なリケッチアは形態的にも、非濾過性であるという点でも細菌に似ていることを指摘し、さらに細菌と最小のウイルスとの間に多数の中間的生物小体があることから、リケッチアは節足動物の細胞組織内の生活に適応した一種の細菌であると考えるのが妥当だといっています。
 電子顕微鏡で調べた結果によると、リケッチアは細菌と等しく原形質は膜で包まれていて、一定の顆粒をそのなかに含んでいるとプロッツは報告しています。
 マシャベロもリケッチアの細菌説に賛同しています。学者たちの意見を総合すると
 リケッチアは「特殊濾過性ウイルスを伴う非特異性生物」と位置づけられているようです。また一定の可視的形態をもっていて、昆虫のウンカの中腸内にこのようなリケッチア様の共生体が存在することが知られています。
②病的リケッチアの進化
 病原性をもったリケッチアが寄生的生活をするに至った過程は、一般に独立生活から次第に寄生生活に移ったのだろうと推測されていますが、バーネットによれば、リケッチアは太古時代に共生体であったものから2次的に進化したものだと主張しています。彼は「その第1期は推測として死物寄生菌が原始昆虫の消化管内に移住した時期であり、続いて昆虫の消化管内で栄養を得て、さらに消化管粘膜の上皮細胞中に入って寄生し宿主である昆虫を栄養失調にさせ斃したのであろう。しかし長い年月の間に、宿主は寄生細菌の栄養搾取に耐え、遂には細胞内の共生体になった。細菌時代の潜在的病毒性は、異なる種の生細胞に触れることによって活性を帯びてくるのだろう。この種の接触は吸血昆虫が脊椎動物の血液を吸うことによって起こり、それによって細菌が寄生化する可能性もある。たとえば或る種のリケッチアはダニの体内では無害な共生体だが、人間や他の脊椎動物の体内に移ると致命的なロッキー山斑点熱を発症させる。発疹チフスもまたこの例である」と報告で述べています。
 千島は、リケッチアの起源についてはやはり、バーネットのように進化論的見地から考えることは必要だといっていますが、もともと自動性をもっていないリケッチアは細胞内に侵入する過程も実証されていないし、また発生の状況から考えても、これは細胞が病的ウイルスの影響を受けて、生化学的な連鎖反応または自己触媒反応によって、その原形質の病的変化を誘発して、健康体の原形質中に自然発生的に形成されるもの、即ち、リケッチアは細胞が病的に原始状態(細菌)へ解体される一つの段階であると考えられます。だからリケッチアはウイルスと細菌との中間的位置にあるという意見に千島も賛同しています。また病原性リケッチアが正常体の細胞と共生するなどということはまず考えられないことだといっています。




本田友人

2018年9月 5日 (水)

生命・細胞・血球の起源⑦-1

( リンク )より引用
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第2編 細胞の起源と微生物との共生
○昆虫消化管内の共生原生動物及び酵母
①鞭毛虫、オーチストなどとの共生
 木材を食べるシロアリやアリマキの腸内には鞭毛虫が、木材のセルローズを分解するために共生しています。千島もイエシロアリの中腸内に数種の鞭毛虫、螺旋菌、桿菌が多数共生しているのを観察しています。
②酵母
 中島氏は毒アサリの肝に球形をした酵母状の細胞を見出しています。これは寄生性のものか共生者であるかについては明らかにしていませんが、彼が示している写真では共生者と考えられます。
 あの小さなノミの胃壁や直腸内面に繊毛虫が付着していることもよく観察されます。なぜそのような状態が生じるのか明らかにされていませんが、千島は細菌→原生動物→退行変性による消化管壁への分化過程をしめしている像をシロアリで観察したことがあります。ただし、この経過は病的状態でないことが条件です。病的な場合には全く違う分化方向があるように思えます。昆虫の菌節は必ずしも細菌だけを含むものではなく、シバンムシのように腸壁に多数の酵母を有する菌節細胞から構成されているものもあります。このことは細菌から酵母への発展が考えられるという千島の考えからすれば、多分、細菌から酵母様芽胞に移行中の状態であると思われます。
 また、パイロットはアリマキの菌節に酵母が充満しているのは、アリマキに見られる普通の細菌に由来するものだと考えています。これもまた千島の説に賛同する結果だといえそうです。酵母には核があるというもの、ないというもの等があり、諸説には一致がありませんが、千島は定型的な核は存在していないといっています。そして細菌の観察中に細菌から酵母に移行している経過を見ています。
③共生者の実験的駆除と昆虫の栄養
 ライズは共生体を含む菌節を実験的に切除したり、或いは遠心力によって除去したりすると昆虫のメスの場合は産卵しなくなったり、術後死んでしまうことを観察しています。またアリマキにペニシリンを混ぜたエサを与えると、脂肪体中にある共生菌が著しく減少し、または完全に消失し、処理後ニ、三日で死んでしまったとブルースたちはいっています。
 ウイギースは吸血昆虫やカブトムシの消化管内にいる共生菌はビタミンを合成してその共生体の消化作用を助けているという報告をしています。
 一方、コーチはカブトムシについて次のような面白い実験を行なっています。生活環境の気温を摂氏36度に高めると、体内にある4個の菌節中にいる細菌状の共生者は退行萎縮し遂には消失してしまうといいます。このカブトムシの生存可能限度は摂氏38度であるのに共生菌のそれは32~33度だから36度まで上昇しては生きていけないわけです。しかしこのように、共生菌を失くした菌節をもつ個体は食性や繁殖に何の支障もないようだったが、このことが共生菌の有用性を否定することはできないと結果について付記しています。
 さらに興味ある実験はクリーブランとハングレイの次のような実験です。
温度による法…クリーブランはシロアリを36度に設定した所で24時間生活させておくと、その腸内に共生している鞭毛虫のほとんどが死滅するが、少数のものは生存していました。ある種のシロアリにおいては、腸内共生菌は35度では2日で死滅するが、他種のシロアリに共生する菌は8~10日、生存することを確認しました。そして各種シロアリとも腸内共生菌のすべてが死滅すると、シロアリ自体も3週間前後で死んでしまうといっています。
飢餓による法…またシロアリを飢餓の状態にしておくと、やはり腸内共生菌は死にます。この場合も共生菌が死ぬとアリ自体も死にます。そのおり、アリの腸内に棲息する共生菌のうち大型の菌のほうが小さな菌よりも速く死滅するといっています。
 実験の経過では大型の菌は6日以内に消滅し、8日目には次に大きいものが死に、続いて小さい細菌が著しく減少していました。しかし、シロアリが餓死する限度と考えられる25日になるまえに、すべての腸内共生菌が死滅してしまうようなことは飢餓の状態においては起きないといっています。クリーブランはこの他にも興味ある実験をしています。それはシロアリを6日間絶食させ、腸内共生菌である鞭毛虫を死滅させたあとで、そのシロアリに普通の食餌(木材)を与えても一定の期間は生き永らえることができました。この場合、最も多かった鞭毛虫が消滅すると、他の共生菌が盛んに増殖して鞭毛虫の代わりをしていました。このような共生菌の交替によってシロアリは60~70日間生存しましたが、この交替していた細菌も死滅すると、シロアリは3日から4週間で死にました。この実験結果から、シロアリは2~3種の細菌と共生することで生活しているとクリーブランはいっています。
酸素による法…クリーブランは食餌のほかに酸素供給の量や方式による腸内細菌除去の実験もしています。これは前述したような高温環境法や飢餓法よりも一層完全な実験法といえます。まず、高い酸素圧の下にシロアリをおくと、酸素の混合値や共生細菌の種類などによって、現れる結果が異なったものになります。
 普通の大気圧下では約20%の酸素があります。ある種のシロアリはこの状態から95%~98%という高濃度の酸素を含む所に移すと、シロアリの腸内共生菌はたちどころに消滅してしまいました。酸素張力をさらに高め、3~4気圧にすると死滅速度は一層に速まるといっています。これ以上に数値を上げても効果には変わりが出ませんでした。クリーブランによると、共生菌を殺す最適酸素張力は上記の3~4気圧であり、これは温度とも関係するといい、山崎氏もシロアリに行なった酸素張力と共生菌除去の実験で、クリーブランと似た結果を得たと報告しています。
 このほかの昆虫の共生菌が含窒素物の廃棄産物からタンパク質を合成したり、無菌的刺激によって昆虫の発育停止や死に至らしめることは周知のことです。




本田友人

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