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生命の誕生+進化 ブログトップ
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再度、心臓のルーピング [生命の誕生+進化]

外は雨で、少し花粉が減ってきましたので、頭の曇りが晴れてきて、
画像の修整です。

心臓のルーピング01.gif
こんな感じにループして、心房、心室と分離していきます。

前日よりはわかりやすいでしょうか?
実際には3次元的な変化ですから、もう少し考察が必要そうです。
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鰓と、心臓 Looping [生命の誕生+進化]

オタマジャクシのエラを観察していたら血管の走行の画像が眼に浮かびまして、
進化のお話を思い出しました。

頭の中には、まず、鰓のようなものと、心臓みたいなものが出てきます。

えらは酸素を取り入れ、心臓はそれを運びます。
心臓は、ミジンコさんや、ヤゴさんにもありました。

えらの話は長く続きそうですから、今日は心臓のお話でも・・・


初めは血管の一部が拍動し逆流を遮る膜が出来たのでしょう。

鰓が出来て、さらなる酸素の効率的な輸送のため?心臓がLoopingと呼ばれる変化を起こします。
(Loopingと呼ばれるのは始まり部分のみの用語のようです。)

このあたりは、教科書で述べられていますので、特に参考は必要ないかもしれません、
再分化されてしまってこれと呼べるものが無いのですが、しいて挙げるとするとこちらです。

頭の中の、もやもや?を、図示しておきましょう。
心臓のルーピング.gif
青い方から赤い方に血液が流れます。
(青い膨大部が心房で、赤い方が心室に相当します。動脈が3本以降は省略しています。)

PLoS One. 2008 Aug 6;3(8):e2857. doi: 10.1371によると、この間、600million yearsだそうです。

過程を作表すると、
おもな出来事 種類 時期
心房がループし始める 6億年前
心房が2つに分かれる(心房中隔が出来る) 両生類 5億年前
動脈が3つに分かれる 爬虫類 4億年前
心室が2つに分かれる(心室中隔が出来る) ワニ 3億年前
右が残る
左が残る 哺乳類

のような感じになるでしょうか。
(時期はアバウトです。詳しくは上記参照をご覧ください。)

よく、哺乳類と、鳥類は一緒だと説明されますが、
3本の動脈のうち、右が残るか左が残るかで、異なっていると思うのですが、
その辺はどうでもいいのでしょうか?
(1本は肺にいっています)

心房の回転、心室の中隔がズレていく所、弁が分かれていく所が凄い発明?ですね。
なんといっても、卵から大きくなるに従って血液を流しながら成長するのです。

中学、高校の参考書では1ページ位となって残念なところですが、
複雑で面白いのです。

外は曇りですが、頭の中は晴れました?
(あっ花粉かぁ)
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左右の決定 Nodal因子 [生命の誕生+進化]

なぜ卵が回転するのか?
面白い報告が色々あるのですが、ひとつお話しておきましょう。

この回転が左右の決定という重大事項にかかわっているというお話です。
(ご存知でしたらすみません)
http://hdl.handle.net/11094/24731からです。

神経胚時期における回転を止めるという実験ですね。
(ホヤの卵をサンドイッチにして固定するものです)

左右の決定.png
要点は、上図のように左側でのみ発現するnodalという成長因子が、
回転を止めると左右両方に発生し、形成異常を生じるというものです。
(当然、その他の因子のかかわりもあるのでしょうね)

なのでこの時期(タイミング)には、

止まってもだめ、逆に回ってもだめ(左右が逆の状態になる?)、ということのようなのです。
左右という重要な要素が、回転(水流)によって決定づけられているというのはすごいですよね。

前日お見せした卵の回転が、
心臓の向きやその他もろもろと関係しているなんて、
やっぱり生き物って不思議~って思ってしまいます。

追加)対称性の総論がこちらにありました。
一応リンクしておきますのでご興味のある方はどうぞ。
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細胞の動きは、鞭毛、繊毛、仮足(アメーバー)とは限らないのですね。 [生命の誕生+進化]

藍藻の動きについて調べていましたら、おしろいことがわかりましたのでご紹介です。

単細胞生物の動きには、鞭毛、繊毛仮足(アメーバーさん)があることはお話しましたが、
それらとは異なるものもたくさん存在するというお話です。

またまた、dumboのメモということですが・・・


はじめに、Myxococcus xanthus(土壌粘液細菌、知名度の高い粘菌とは別です=こちらはアメーバさん)さんでの報告です。
Annu Rev Genet. 2011; 45: 21–39.からで、

こちらは、大きく2つに分けて、
S運動性(S-motility)・粘液分泌性(The Slime Secretion Model)
A運動性(A-motility)・点接着性(The Focal Adhesion Model)or ヘリカルロータ性(The Helical Rotor Model)
というものが存在するらしいです。

Myxococcalesの動き.png
図示するとこんな感じで、粘液を分泌することにより(押す)前進するものと、
繊維を引っ張ることにより(引く)前進するものです。

粘液を分泌するのは、付着部位に痕が残ることから推測されていますが、
実際のところ、分泌機構がどうなっているか?といった報告はなさそうです。

引っ張ることでは、生えている繊維を引っ張っているという報告のほかに、
さらに(最近になって?)2つほど説があり、

細胞内のらせん状構造体( MreB, actin-like structural homolog)上で、
移動するタンパク質が動力源(実際にはその奥の構造体・複合体)を担っているようです。

そのタンパクが膜を貫通していると、点接着、
貫通していないと、ヘリカルローターとそれぞれ称させるようです。
(ヘリカルでは、膜を変形させ隆起を作るのだそうです)



お次は、マイコプラズマの滑走運動です。
Mycoplasmaとは、細菌の一種というより、
細菌より小さく、細胞壁すらないすごく原始的?な生物(でも細菌?)です。

風邪などが治りにくいときに、決まってこのかたのお世話になりますので、
ちょっとやっかいものあつかいされますね。

こちらは、そのものずばりな動画がありました。
http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/~miyata/
からです。

こんなに小さな生物に分子レベルの足がはえているのです。


いやぁすごいですね、生きものって。
何でもありの分子マシーンというところでしょうか?



最後で申し訳ありませんが、本題の藍藻の動きですね。
Current Biology 1998, 8:1161–1168.からになります。

藍藻の動き.png
ユレモさんの仲間では、体に斜めの繊毛列(Helical oscillin fibrils)があり、
体の端から、粘液(Secreted slime)を分泌し繊毛列にそって流れて・・・
という具合にすべり運動をするということのようです。
(図では前進、後進一つづつの分泌腺ですが実際には沢山なのはいうまでもありませんね。)


これら上記の動きはまとめて、滑走運動(Gliding motility)とよばれ、
当然のごとく、何かつかまる物がないと動けないということはありますが、
すばらしい運動機能を考えた?ものです。


ほんと、生き物ってすごいですね。

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スポンジの幼生が胚、なのかぁなぁ? [生命の誕生+進化]

そして、どうして幼若期の海綿が進化上重要かということに辿り着きます。


BMC Biol. 2014 Mar 28;12:26. からの報告です。

カイメン06.png
海綿の幼若(幼虫?)、の繊毛細胞層の下で、GATA遺伝子が働いていたという報告です。


この遺伝子グループは、多細胞動物の胚形成に重要な遺伝子ということがわかっているので、
それがカイメンの細胞でも働いていることから、
進化の基本部分が共通しているということの証拠ではないかというお話です。

短いお話(報告は長い)ですが、共通の祖先の基本形を探るうえのキモらしいです。
(もちろん、これが全てではないのはみなさんおわかりなところでしょうが。)
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さらに進化が続きます。 [生命の誕生+進化]

まずはじめに、ホヤ~脊椎動物への進化の過程ですね。
色々な教科書にも書かれています。
以前ご紹介した、
EVOLUTION & DEVELOPMENT 10:2, 241–257 (2008)によると、
ホヤの幼生が我々の先祖ではなかろうかということです。


しかし最近?では異論があり、
遺伝子などの解析から、クシクラゲさんが、先祖に近いのではないかということが指摘されています。
Science. 2013 December 13; 342(6164)や、
The Journal of Experimental Biology (2015) 218, 592-597などです。

参考を読んで頂くのが早いとは思いますが、


dumboの理解したところでは、
クシクラゲの神経遺伝子の一部が、カイメンさんから(逆ですが)見つかりました。
(話がややこしいですが、クシクラゲの遺伝子が古い形で、その一部を消失したのがカイメンではないかということです。)
さらに、その起源も違うのではということのようです。


うーん、謎は深まるばかりですが・・・

クシクラゲあるいはカイメンさんあたりが、
初期の生物の生き残り(本当の祖先から進化したということ)だろうということは一致しているのですね。

クシクラゲ.jpg
有櫛動物(Ctenophora)のクシクラゲの一種です。

このかたがご先祖かもしれないとは、不思議ですね。
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生命の進化 多細胞化 カエルの卵? [生命の誕生+進化]

動画のご紹介が続きましたので、ちょっと休憩?整理?です。

結構前のお話に戻りますね。

単細胞から多細胞への変遷です。
生命の進化.png
初めは単純に並んでいたのでしょう。
この辺はボルボックスさんなどから考えるとわかりやすいですね。

細胞たちの風船ということでしょうか?

風船のままでは内部の空間がもったいないですよね。
この部分へ細胞が生じるというバリエーションもあるでしょう、
その場合、ホヤ~脊椎動物への進化の過程と同意です。

具体例では、プロテロスポンギアさんが有名ですが、以前お話したようにうーんです。
動物?のボルボックス(Sphaeroeca volvox)というかたもお話しました。

植物?の、ボルボックスさんでは、子供が内部に作られていましたね。


しかし、いっぱい内部に細胞が増えると、中心部への栄養供給に不自由しそうです。

なので、さらに進むには、細胞の折り返しという手段の効率が良さそうです。
生命の進化01.png
そこで内腔へ、細胞の凹みが出来るわけです。

場合によっては、反対側へと貫通するのでしょう。


さて、外面の細胞は全体の移動をつかさどりますが、内面の細胞は移動する必要は無くなります。
そこで何か別の役割を担うようになるのですね。


あれこれって、どこかで学んだような・・・
カエルの発生でしょうか?


やはり、卵の成長が進化の過程ということなのでしょうか?
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鞭毛の進化3 多様化へと進みます [生命の誕生+進化]

形成された鞭毛は、繊毛という名前に改名され多様化していきます。

あるものは、流速を、またあるものは、嗅覚、触覚を、そして光受容器へと・・・
鞭毛の進化-多様性.png
THE JOURNAL OF CELL BIOLOGY.VOLUME 48, 1971,pages 1 55-173、と
Trends Cell Biol. 2009 Jul;19(7):306-16.からです。

上のものは一部でしょうから、耳の中の有毛細胞も繊毛によるものなのでしょう?

ということは、ほとんどの感覚器のもとは鞭毛ということなのですね。

すごい構造を発明したものです。
タグ:鞭毛

鞭毛の進化2、ユニコンタ(unikonta)、バイコンタ(bikonta)、オピストコンタ(Opisthokonta) [生命の誕生+進化]

そして、鞭毛はさらなる進化をとげるのです・・・ とお話が続きます。


それは、鞭毛の数が1→2本へと増加します。

鞭毛の数と言うとたいしたことはなさそうですが、分類学上の動物と植物以上に決定的な変化ということのようです。

鞭毛の進化ユニコンタバイコ.png
International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (2002), 52, 297–354.、
Cold Spring Harb Perspect Biol. 2014 Sep 2;6(9):、
Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2014 Sep 5;369(1650). からです。


ここで、動物と植物が進化の段階で別れたということでしょうか?

ちなみに、動物は鞭毛と反対側に移動しますので、生物界では異端ということなのでしょうね?
すっごく重要らしいです???

鞭毛の進化 [生命の誕生+進化]

ところで、鞭毛はどこからやって来たのでしょうか?

どうやら、細胞分裂にあらわれる中心体がかぎのようです。


鞭毛について全てが解明されているわけではないのでしょうが、以下のように考えられるようです。

  第一段階 第二段階
  MTOCの変更 中心の構造
  微小管の安定化 半径方向の梁
  鞭毛内輸送 9組の成立
  軸糸ダイニン ダイニンの多様化
  微小管の二重化 微小管の三重化

Adv Exp Med Biol. 2007 ; 607: 130–140. からです。
(中心体=微小管形成中心(MTOC; microtubule organizing center))

以前、クラミドモナスさんのところで、鞭毛は中心体とは関係ないだろうとお話しましたが、
どうやら、中心体を変形して作られたかもしれなそうです。

絵にすると、
鞭毛の進化.png
こんな感じでしょうか?

中心体から?伸びた微小管が細胞外部の突起として形成されたものが、鞭毛の始まりのようです。
やっぱり中心体だったのですね?
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