なんでや劇場レポート２『生命誕生のシナリオ～進化とは「エネルギー」の増大と保存』
なんでや劇場レポート1～『生命誕生のシナリオ』
昨日から始まった「第100回なんでや劇場のレポート」の２回目です。
昨日の記事では、濃縮型内部空間＝生体膜の獲得までを、ＡＴＰのもつエネルギーを中心にまとめました。
今回の劇場で出てきた新しい認識
「40億年、生物は一貫して高エネルギー状態に向かう（内圧を高める）方向で適応を続けてきた。それは、高分子化⇒単細胞⇒多細胞化⇒群態化のベクトルであり、高いエネルギー（仕事）成果に収束する反応（運動）である。」
この高エネルギー状態に向かう（外圧を認識し内圧を高める）方向は、生物が誕生する初期の中心体原基から、原核生物が誕生するまでも同じだったと考えられます。今日は、原核生物誕生までのシナリオを順番に見ていきたいと思います。
いつもの応援をよろしくお願いします。
昨日の投稿で、中心体原基が周りに生体膜を作るまで進みました。生体膜で囲われると細胞の内部空間に「原始地球の反応系」を閉じこめることが可能となりました。膜で囲まれた濃縮型内部空間の完成です。
これにより、原子・分子を高分子化するための材料を膜内に閉じこめ、エネルギーを上昇させることができます。
生命は、蓄えるエネルギーが増大する方向で進んでいきます。エネルギーを増大するためには、触媒による反応が必要になります。膜を作る時に、ＡＴＰに中心体原基が触媒として働き、ＣＴＰやＵＴＰを作りました。このＣＴＰやＵＴＰのピリミジンヌクレオチドが膜内に埋め込まれ、生体膜機能を作り、選択透過性の機能の獲得へとつながります。選択透過性により外部から必要なものを取り入れます。
●ｔＲＮＡの成立
次に、中心体原基がヌクレオチド（ＡＴＰ・ＧＴＰ・ＣＴＰ・ＵＴＰ）を凝縮し、ＲＮＡとアミノ酸の複合体であるｔＲＮＡを形成します。
これは、触媒機能としてより高度に反応を高めるためには、中心体原基より分子量の多いものを作る必要があったからです。これが、４種のヌクレオチド３リン酸（ＡＴＰ・ＧＴＰ・ＵＴＰ・ＣＴＰ）が脱リン酸化（リン酸が２つ外れる）結合したＲＮＡ系です。
ＲＮＡ系で一番初めに出来たのが、３つのヌクレとアミノ酸が一体となった、一番分子量の少ないｔＲＮＡだと考えられます。
●ｒＲＮＡの成立
次に、ｔＲＡＮから、ＲＮＡ＋タンパク質複合体＝ｒＲＮＡができます。
ｔＲＮＡがアミノ酸を連結していくことでタンパク質ができあがります。より分子量の多いＲＮＡ＋タンパク質複合体であるｒＲＮＡが出来上がります。
●ｍＲＮＡ/Ｄヌクレオチド成立と環状ＤＮＡの獲得
ｔＲＮＡからアミノ酸が分離し、単独ＲＮＡであるｍＲＮＡが出来上がります。
１本鎖のＲＮＡは非常に不安定ですぐに２本鎖を形成し、安定性を高めます。そして、２本鎖を構成するＲヌクレオチドがＤヌクレオチドになります。より分子量の多いＤＮＡの誕生です。
ＤＮＡは、どんどん伸びていき環状ＤＮＡが完成します。真核生物のＤＮＡは、末端が非常に不安定ですが、初期のＤＮＡは、環状になることにより安定度を高めました。
●ＤＮＡの複製システムの獲得
そして、もっとＤＮＡを増やすために元の鋳型から、同じＤＮＡを作ります。
環状ＤＮＡの２本鎖をほどき、それぞれの鎖（ＤＮＡ１本鎖）を鋳型にしてＤＮＡ（２本鎖）を複製します。
また、ＤＮＡからｍＲＮＡが情報を読み取り、ｔＲＮＡとｒＲＮＡによりタンパク質を細胞内で合成し、細胞はどんどん大きくなります。大きくなると、細胞の体積当たりの表面積が少なくなります。これは選択透過性を獲得し、外部から必要な栄養分を吸収する細胞に取って不利です。細胞の大きさに比べ外部から取り入れる栄養分を取り入れる細胞膜表面積が小さいので吸収が少なくなります。このバランスが臨界点に達すると、細胞分裂が始まります。分裂することにより、一つの細胞は体積と表面積のバランスを保ち次の成長が可能となります。また、分裂により、細胞の数が増え全体としてはエネルギー量が増大します。
細胞は、エネルギーを増大させて成長していくために、分裂システムの獲得へと進んでいきます。
●細胞分裂システムの完成→原核生物の誕生
複製により、もう一本の環状ＤＮＡが完成すると、細胞を２つに分ける細胞分裂システムを獲得します。
２本のＤＮＡが、タンパク質により両端に引っ張られます。
分裂するために細胞を中央で切る収縮環タンパク質は、この両端に移動するタンパク質との反発力で細胞の中央に集合します。
収縮環（ＧＴＰ/ＡＴＰ複合タンパク質）が分解し、収縮することで細胞がくびれていき、ついに２つに分かれます。
細胞分裂システムが完成し、原核生物が誕生しました。
●遺伝とは何か？
生物は一貫して高エネルギー状態に向かう（内圧を高める）方向で適応を続けて行きます。では、その進化の中で「遺伝」とは何でしょうか？
遺伝とは、生命の進化の中で一度獲得した高エネルギー状態に向かう方法を、ＤＮＡ上に残すことだと考えられます。一度獲得した方法を次の世代でも使えるようにマニュアルのようにＤＮＡ上に残してきました。
では、次回３回目は、「生物とは何か？」について、宇宙まで広げて考えてみたいと思います。
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哺乳類は子供が可愛いというのも重要な要素かと。
授乳が終わったあとでも、
幼児体型や童顔であれば保護したくなることによって、
多産多死による物質的な消耗を防いでいると思います。
その代わり遺伝病が多いですね。
私なんか先祖代代喘息持ちですから。
哺乳類でも他人の子を虐待する種も居ますが、
（過半数の）人間や猫は他人の子でもかわいがります。場合によっては他の種でも。
うちの子猫なんか、授乳期の母猫が複数居る場合は母乳のはしごをしますからね。