クエリ: ミトコンドリアは全ての生物に存在する?
文章: ミトコンドリア ミトコンドリアは、ほとんど全ての真核生物の細胞に含まれる細胞小器官である。直径は0.5 μm程度であるが、形状は生物や細胞の置かれている条件によって多様である。球形、円筒形のものから紐状あるいは網目状のものまであり、長さが10 μmに達するものも珍しくない。1細胞あたりの数は、1つに維持されている細胞もあるが、多い場合では数千個のミトコンドリアが絶えず分裂と融合を繰り返しているものもある。
文章: ミトコンドリア・イブ ミトコンドリアは女性からしか伝わらないため、男性は自分のミトコンドリアDNAを後世に残すことができない。また、女性は自分が産んだすべての子にミトコンドリアDNAを伝えるが、その子らがすべて男性だった場合、彼女のミトコンドリアDNAは孫に受け継がれずに途切れる。もし子に女性がいても、娘が産んだ孫に女性がいなければ、やはりその家系のミトコンドリアDNAは廃れる。つまりある個人のミトコンドリアDNAが子孫に伝わるためには、その間のすべての世代に少なくとも1人は女性が産まれなければならない。 文章: 真核生物 真核生物の起源は論争のある分野である。真核生物は少なくとも2種以上の生物が合体して誕生したことはほぼ定説となっており、ミトコンドリアはαプロテオバクテリア、葉緑体はシアノバクテリアに由来する説が有力である。 文章: ミトコンドリア ミトコンドリアは好気性細菌でリケッチアに近いαプロテオバクテリアが真核細胞に共生することによって獲得されたと考えられている。リン・マーギュリスの細胞内共生説では単に好気性バクテリアが起源とされていたが、その後すぐの1970年代にすでにミトコンドリアの起源が現在でいうαプロテオバクテリアだという意見が出ている。脱窒細菌"Paracoccus denitrificans"や暗所好気条件で培養した紅色光合成細菌"Rhodobacter sphaeroides"は呼吸鎖の構成や阻害剤への応答がミトコンドリアのものと類似しており、特にシトクロムcがミトコンドリアのものと互換性を持つ点が注目された。 文章: リンゴ酸デヒドロゲナーゼ (オキサロ酢酸脱炭酸) (NADP+) 生物界に広く存在している。細胞質のほか、後生動物ではミトコンドリア、緑色植物では色素体にも存在している。 文章: L-乳酸デヒドロゲナーゼ (シトクロム) 主に真正細菌や真菌に存在している。真核生物ではミトコンドリア膜間腔に局在している。 文章: ボルバキア ボルバキア ("Wolbachia pipientis") は節足動物やフィラリア線虫の体内に生息する共生細菌の一種で、特に昆虫では高頻度でその存在が認められる。ミトコンドリアのように母から子に伝わり(遺伝し)、昆虫宿主の生殖システムを自身の都合のよいように変化させる(下記参照)ことから、利己的遺伝因子の一つであると見なされている。 文章: ゲノム 分子生物学の立場からは、すべての生物を一元的に扱いたいという考えに基づき、ゲノムはある生物のもつ全ての核酸上の遺伝情報としている。ただし、真核生物の場合は細胞小器官(ミトコンドリア、葉緑体など)が持つゲノムは独立に扱われる(ヒトゲノムにヒトミトコンドリアのゲノムは含まれない)。ゲノムは、タンパク質をコードするコーディング領域と、それ以外のノンコーディング領域に大別される。 文章: 系統DNA検査 ミトコンドリアはヒト細胞の一部で、それ自身のDNAを持っている。ミトコンドリアDNAの多くは16,569塩基対(追加または削除変異で数は多少異なる) を持ち、ヒトゲノムDNAの32億塩基対に比べるとかなり少ない。ミトコンドリアDNAは母から子に伝達されるため、 mtDNAを用いて直接の母系の祖先を追うことができる。伝達の際にゲノムDNAより比較的まれな確率で変異が起こる。他人とmtDNAが完全に一致した場合、1代前から50代前の間の祖先を共有しているといえる。 もっと離れたハプログループやサブクレードの一致は、共通の地理的な故郷と結びつけられる。 文章: D-乳酸デヒドロゲナーゼ (シトクロム) 真核生物では動物、真菌、植物など幅広く存在しており、原核生物でも例が多い。植物と真菌ではミトコンドリア膜間腔に存在し、原核生物ではペリプラズムに存在している。ただし動物ではミトコンドリア内膜のマトリックス側に結合しキノンを電子受容体とする(つまり酵素学的にはD-乳酸デヒドロゲナーゼ (キノン)である)ことが知られている。 文章: 共進化 細胞内のミトコンドリアは相利共生の共進化の例である。科学者たちは長年にわたってミトコンドリアを顕微鏡で見たとき細菌のように見えると感じていたが、DNA研究の進展によって初めてその歴史が理解されるようになった。ミトコンドリアは宿主の細胞とは別の DNA を持ち、実際に細菌であったことを示す遺伝学的特徴を備えていた。さらに、ミトコンドリアの DNA はチフスを発生させる細菌と著しい類似点を持っている。細胞壁に穴を穿って進む能力があるため、それらの細菌は様々な障害を起こす。ところがミトコンドリアは(少なくとも現在は)そのような能力を持たず、「原始の海洋」に遡るいくつかの興味深い理論がそこから展開されている。細胞がミトコンドリアとなった細菌を(殺さずに)取り込んでその能力を利用するようになったと考えられる。より永久的な共生関係の形成である。ミトコンドリアはその DNA から見て独自の進化をする能力を備えている(細胞自体とは独立の DNA を持っている)。しかし、共進化の共生関係的性質によって、宿主に有害な突然変異は制限されると思われる。 文章: ミトコンドリア ある条件下では、膜間腔のプロトンはATP合成に関与することなく、促進拡散によってマトリックスに戻ることがある。これは「プロトンのリーク」とか「ミトコンドリアの脱共役」と呼ばれ、蓄積されていた電気化学ポテンシャルは熱として解放されることになる。thermogeninをはじめとする一群のプロトンチャネル(脱共役タンパク質)が媒介しており、非ふるえ熱産生に関わっている。Thermogeninは若齢や冬眠中の哺乳類に見られる褐色脂肪組織のミトコンドリアに存在している。 文章: ジヒドロオロト酸デヒドロゲナーゼ (キノン) 主としてグラム陰性菌の細胞膜や、真核生物のミトコンドリア内膜に存在している。 文章: ミトコンドリア 1998年に発疹チフスリケッチア("Rickettsia prowazekii")のゲノムが解読され、祖先的とされる"Reclinomonas americana"のミトコンドリアゲノムと共通している遺伝子や、配置順が保存された遺伝子群などが見出され解析されている。その多くはミトコンドリアがリケッチアに近縁であるという仮説を支持するものであったが、ADP/ATP輸送体については予想に反して起源を異にしていることが示されている。 文章: 核様体 核様体DNAには負のDNA超らせんが導入されており、これが核様体をコンパクト化するメカニズムのひとつとして働いている(これに対して、真核生物のクロマチンではヌクレオソームの形成がコンパクト化の最初のステップである)。ほとんどの原核生物のゲノムは環状であり、線状のものはまれである。そのためテロメアなしで複製することができる。一般的に核様体は真核生物の染色体よりも小さい。例えば、大腸菌のゲノムは約4,600,000塩基対から成るが、マイコプラズマ()のゲノムのように 580,073塩基対という短いものも存在する。真核生物のミトコンドリアや葉緑素に存在するDNA-タンパク質複合体も核様体と呼ばれる。 文章: キネトプラスト キネトプラストとは、多くのミトコンドリアDNAのコピーを含む、大きなミトコンドリアの円を描いたDNAの円盤状の形のことである。キネトプラストは、原生動物のキネトプラスト類にのみ存在する。キネトプラストは、通常鞭毛の基部に隣接していることから、細胞骨格によってきつく固定されているものとかんがえられる。