宇宙の起源と地球の誕生
まとめ
宇宙の始まりは約138億年前、地球が誕生したのは約46億年前と考えられています。
解説
話は、宇宙と地球の歴史にさかのぼります。
宇宙の誕生は約138億年前のビッグバンと考えられています。
その後、時間をかけて、非常に高温で高密度の宇宙が、徐々に冷却されていき、物質のゆらぎと凝縮により銀河が生まれ、星が形成されていきました。
地球が誕生したのは、今から約45.6億年前と考えられています。 誕生間もない地球の状況は混沌として過酷なものでしたが、徐々に落ち着いた環境に変わりました。
ミトコンドリアの起源
まとめ
21億年前の海中で、嫌気性の有核細胞の中に、好気性細菌が入って、共生するようになったものがミトコンドリアです。
ミトコンドリアと有核細胞の関係は、お互いに役に立つWin-Winの共生の関係です。
ミトコンドリアのおかげで、有核細胞は、酸素をエネルギー源に利用できるようになり、生物の飛躍的な進化が可能になりました。
解説
地球が誕生したのは、今から約46億年前と考えられています。 そのころの地球上は過酷な環境でしたが、徐々に落ち着いた状況に変わりました。
地球の誕生後しばらく時間が経過して、自己複製能を持つリボザイムの原始RNAから、42億年前に原始生命体が現れ、原核生物の古細菌と真生細菌が誕生しました。
原核生物とは、細胞核を持たない原核細胞からできている数μmの大きさの生物で、シアノバクテリアや大腸菌などのような細菌です。
太古の地球の大気中には、水蒸気のほかは二酸化炭素と窒素が多く含まれていて、酸素はほとんどなかったので、はじめに登場したのは嫌気性細菌でした。
約28億年前に、光合成生物が現れ、酸素を産生するシアノバクテリアのラン藻などが増えました。 光合成生物が、光合成の副産物として酸素を作ったので、大気中に酸素が徐々に増えていきました。
酸素はもともと原始の生命体には危険な存在でした。
その後、酸素があっても生育できて、しかも酸素を利用してエネルギーを効率的に生成できる好気性細菌が増えました。
ミトコンドリアの起源は、αプロテオバクテリアと呼ばれる、ある種の好気性細菌と考えられています。 それが、約21億年前の太古の海で、嫌気性の有核細胞に寄生したと信じられています。 その結果、酸素があると死滅していた嫌気性細胞が、酸素を利用して生育できるようになりました。
有核細胞とミトコンドリアは、お互いに助け合って、共生して生きていくことを選択しました。 お互いに役に立つ、Win-Winの関係です。
有核細胞は数十μmの大きさで、細胞核を持つ細胞で、核内には染色体などの遺伝物質のDNAがあり、細胞質ではミトコンドリアや葉緑体などの細胞小器官が複雑な機能を担っています。
有核細胞は、酸素・糖質・脂肪酸・アミノ酸が豊富で心地よくて安全な生活環境を、ミトコンドリアに提供しました。
ミトコンドリアの主な役割は、宿主細胞のために、アデノシン三リン酸（ATP）を産生することです。
嫌気性の細胞は、酸素があると生存できず、生育もできません。 しかし、ミトコンドリアのおかげで、有核細胞は、酸素を安全に利用して、エネルギー源として効率的に利用できるようになりました。 ATPが生み出す莫大なエネルギーのおかげで、その後の、生物の飛躍的な進化と繁栄が可能になりました。
霊長類の起源は約6,500~7,000万年前、
人類の誕生は約600～700万年前、
現代人のホモサピエンスは約20万年前に出現した、と考えられています。
それに比べて、ミトコンドリアの起源は約21億年前ですから、ミトコンドリアはヒトよりもはるかに古い歴史をもっていることが分かります。
ミトコンドリアと動物の進化
まとめ
ミトコンドリアが作るATPは、生物の重要な活動力になり、動植物の進化と繁栄が可能になりました。
解説
ミトコンドリアが作るATPは、細胞のエネルギー源です。 ATPは宿主動物の生物活動や生命維持のために、非常に重要な役割を果たしています。
このATPエネルギーによって、動物は、強力な活動力を手に入れることができました。
その結果、その後の歴史の中で、生物は、著しい進化の歴史と繁栄を、地球上で成し遂げることができたのです。
もし、ミトコンドリアが有核細胞に寄生しなかったら、人類は存在していなくて、われわれは、海洋の波間にただよう一つの細胞に過ぎなかったでしょう。
また、単細胞生物が多細胞生物に進化する際に、細胞と細胞を接着する必要がありますが、細胞どうしの接着に、カドヘリンというタンパク質とカルシウムイオンが働いています。 さらに、細胞と細胞外基質との接着にマグネシウムイオンが働いています。
こうして金属元素を活用しながら、生物は多細胞生物へと進化していきました。
これらの結果、真核生物は、真核細胞どうしが複雑に集まった生物となり、植物、菌類、動物などに進化していきました。
（参考文献）
桜井弘著。生命にとって金属とはなにか、誕生と進化のカギをにぎる「微量元素」の正体。ブルーバックス、講談社、東京。2025年2月20日。
