地球環境概論レポート
理工学部 環境ソリューション工学科
Ｔ１２０５５３ 小南あずさ
１１月１７日提出
マーグリスの共生説について述べる。
まず、多くの生物学者は、真核細胞はアメーバ状の原核細胞と、ミトコンドリアや葉緑体のもととなった原核細胞との「共生」によって進化した、と語る。すなわち真核生物の誕生である。地球に酸素の少ない時代、地球には嫌気性の原核細胞、すなわち嫌気性の細菌だけ存在していた。しかし、やがて藍藻が誕生し、大気中に酸素を放出しはじめると、この嫌気性細菌は次第に生きることが難しくなっていった。そこで、嫌気性細菌の細胞内に好気性細菌を取り込み始めた。好気性細菌を取り込むことで、猛毒な酸素に対しても適応できるようになったのだ。また、28億年前にシアノバクテリアが繁殖し、光合成により酸素の含有量が増えた。酸素の多い海表面に適応したのが好気性細菌と呼ばれる原核細胞である。好気性細菌は酸素を燃料としてエネルギーを生成できるので運動能力＝捕食能力を強める。その一方で代謝も増加→栄養不足という事態に陥る。そこで、好気性細菌は、タンパク質のかたまりである嫌気性細菌に侵入することで栄養不足に適応できるようになったのである。こうしてお互いが「共生」を始めたのである。
この共生説を支持する根拠として、ミトコンドリアと葉緑体の内部には、核のDNAとは異なる独自のDNAが存在しており、細胞分裂とは別に、分裂によって増殖することがあげられる。マーグリスが提唱した共生説とは、真核生物細胞の起源を説明する仮説であり、ミトコンドリアや葉緑体は細胞内共生した他の細胞（それぞれ好気性細菌、藍藻に近いもの）に由来すると考える。ミトコンドリアを例に挙げると、生物細胞に及ぼす影響は多々あるものの、一番大きな関与はエネルギー生産で、ミトコンドリア内でのエネルギー生産は酸素を使う好気呼吸が特徴的である。初期の生物化石とは地球に生物と呼べる細胞が発生してからミトコンドリアと共生し始めた初期の生物化石と想定されることも、共生説を支持する根拠として挙げられるだろう。初期の生物化石が共生説を支持する理由としては、真核細胞が好気的条件化で大量発生したのはミトコンドリアとの共生による影響が大きいこと、化石の中に好気的細胞が大量に存在していた痕跡が挙げられる。
最後に、真核生物の利点として、共生説のように、細胞が100～10000倍に大型化することによって、恒常性の飛躍的増大や遺伝情報の安全性向上がある。また、性の分化、活動範囲・時間が増大することによって、寿命を延長することができることが挙げられる。