多細胞生物：特性、機能、例 - 生物学 - 2025

多細胞生物は、複数のセルで構成されて生きています。多細胞という用語もよく使用されます。私たちを取り巻く、肉眼で観察できる有機体は多細胞です。

この生物群の最も注目すべき特徴は、生物が持つ構造的組織のレベルです。細胞は非常に特定の機能を実行するために特化する傾向があり、組織にグループ化されます。複雑さが増すにつれて、組織は器官を形成し、器官はシステムを形成します。

動物は多細胞生物です。出典：pixabay.com

この概念は、単一の細胞で構成される単細胞生物の概念とは対照的です。このグループには、とりわけ細菌、古細菌、原生動物が属しています。この大規模なグループでは、生物は単一の細胞で生命のすべての基本的な機能（栄養、生殖、代謝など）を圧縮しなければなりません。

起源と進化

多細胞性は、真核生物のさまざまな系統で進化し、植物、真菌、動物の出現につながっています。証拠によると、多細胞シアノバクテリアは進化の初期に発生し、その後、他の多細胞形態が、独立して、異なる進化系統に現れた。

明らかなように、単細胞から多細胞への移行は、進化の初期と繰り返し発生しました。これらの理由から、多細胞性が有機的存在にとって強力で選択的な利点を表すと仮定することは論理的です。後で、多細胞であることの利点について詳しく説明します。

この現象を得るには、いくつかの理論的な仮定が必要でした。隣接するセル間の接着、コミュニケーション、協力、およびそれらの間の特殊化です。

多細胞生物の前駆体

多細胞生物は、約17億年前に単細胞の祖先から進化したと推定されています。この先祖代々の出来事で、いくつかの単細胞真核生物は多細胞凝集体の種を形成しました。

今日、私たちはそのようなクラスター化パターンを示す生物を観察しています。たとえば、Volvox属の緑の藻は仲間と集まり、コロニーを形成します。今日の植物を生み出したボルボックスに似た前身があったはずだと考えられています。

各細胞の特殊化の増加は、コロニーを真の多細胞生物にする可能性があります。しかし、単細胞生物の起源を説明するために別の見方をすることもできます。両方の方法を説明するために、現在の種の2つの例を使用します。

ボルボシアン

生物のこのグループは、セル構成で構成されています。たとえば、ゴニウム属の生物は、それぞれが鞭毛を持つ4〜16個の細胞の平らな「プレート」で構成されています。パンドリーナ属は、その一部として、16細胞の球体です。したがって、セルの数が増加するいくつかの例を見つけます。

興味深い分化パターンを示す属があります。コロニーの各細胞には、生物と同じように「役割」があります。具体的には、体細胞は性細胞から分裂します。

細胞性粘菌

単細胞生物における多細胞配置の別の例は、Dictyostelium属にあります。この生物のライフサイクルには、有性と無性の段階が含まれます。

無性周期の間、孤独なアメーバは腐敗した丸太で発達し、バクテリアを食べ、二分裂によって繁殖します。食糧不足時には、これらのアメーバのかなりの数が、湿気の多い環境で移動できるぬるぬるした体に合体します。

生物種の両方の例は、古代に多細胞性がどのように始まったかを示す可能性があります。

多細胞であることの利点

セレンゲティの象の群れ

細胞は生命の基本単位であり、より大きな生物はサイズが増加する単一の細胞としてではなく、これらの単位の集合体として現れることがよくあります。

自然が単細胞海藻などの比較的大きな単細胞形態で実験したことは事実ですが、これらのケースはまれで非常にまれです。

単細胞生物は生物の進化の歴史において成功を収めてきました。それらは生物の総質量の半分以上を占め、最も極端な環境に植民地化することに成功しています。しかし、多細胞体の利点は何ですか？

最適な表面積

大きな生物が大きな細胞よりも小さな細胞でできているのはなぜですか？この質問への答えは表面積に関連しています。

細胞表面は、細胞内部から外部環境への分子の交換を媒介できなければならない。細胞塊を小さな単位に分割することにより、代謝活動に利用可能な表面積が増加します。

単一セルのサイズを大きくするだけでは、最適な表面対質量比を維持することは不可能です。このため、多細胞性は、生物のサイズを大きくすることを可能にする適応特性です。

専門

生化学的な観点から、多くの単細胞生物は用途が広く、非常に単純な栄養素から出発して事実上あらゆる分子を合成することができます。

対照的に、多細胞生物の細胞は多くの機能に特化しており、これらの生物は高度の複雑さを示します。このような特殊化により、すべての基本的な重要機能を実行する必要があるセルと比較して、機能をより効果的に実行できます。

さらに、生物の「部分」が影響を受けた場合、または死亡した場合でも、個体全体の死につながるわけではありません。

ニッチの植民地化

多細胞生物は、単細胞形態に完全にアクセスできない特定の環境での生活によりよく適応します。

最も異常な適応のセットには、土地の植民地化を可能にしたものが含まれます。単細胞生物は主に水性環境に住んでいますが、多細胞形態は、土地、空気、および海洋にコロニーを形成することに成功しています。

多様性

複数のセルで構成されることの結果の1つは、異なる「形式」または形態で表示される可能性です。このため、多細胞性は有機物の多様性の拡大につながります。

この生物群には、数百万の形態、特殊な器官系、行動パターンが見られます。この広範な多様性により、生物が利用できる環境の種類が増えます。

節足動物の例を見てみましょう。このグループは圧倒的な多様性を示し、事実上すべての環境に植民地化しました。

特徴

カブトムシは何百万もの細胞を持つ存在です。出典：flickr.com

組織

多細胞生物は、主にそれらの構造要素の階層的組織を示すことによって特徴付けられます。さらに、胚発生、ライフサイクル、複雑な生理学的プロセスがあります。

このようにして、生物はさまざまなレベルの組織を提示し、あるレベルから別のレベルに昇格すると、質的に異なる何かが見つかり、前のレベルには存在しなかった特性を持っています。上位レベルの組織には、下位レベルの組織がすべて含まれています。したがって、各レベルは高次のコンポーネントです。

細胞分化

多細胞生物を構成する細胞の種類は、異なる種類のRNAやタンパク質分子を合成して蓄積するため、互いに異なります。

彼らは遺伝物質、つまりDNA配列を変更せずにこれを行います。同じ個体で2つの細胞がどれほど異なっていても、同じDNAを持っています。

この現象は、カエルの完全に発達した細胞の核が、核が除去された卵子に注入される一連の古典的な実験のおかげで証明されました。新しい核は発達過程を指揮することができ、結果は通常のオタマジャクシです。

同様の実験が植物生物と哺乳類で行われ、同じ結論を得ています。

たとえば、ヒトでは、200種類以上の細胞が見つかり、その構造、機能、代謝の点で独特の特徴があります。これらの細胞はすべて、受精後の単一の細胞に由来します。

組織形成

多細胞生物は細胞で構成されていますが、これらはランダムにグループ化されて均質な塊を形成することはありません。反対に、細胞は特殊化する傾向があります。つまり、細胞は生物内で特定の機能を果たします。

互いに類似している細胞は、組織と呼ばれるより高いレベルの複雑さでグループ化されます。細胞は、隣接する細胞の細胞質間をつなぐ特別なタンパク質と細胞接合部によって結合されています。

動物の組織

より複雑な動物では、筋肉、上皮、結合または結合および神経組織など、それらが果たす機能とその構成要素の細胞形態に従って分類される一連の組織を見つけます。

筋肉組織は、化学エネルギーを機械エネルギーに変換し、運動機能に関連付けられている収縮細胞で構成されています。それらは骨格筋、平滑筋、心筋に分類されます。

上皮組織は、臓器や腔の裏地を担っています。それらは多くの臓器の実質の一部でもあります。

結合組織は最も不均一なタイプであり、その主な機能は、臓器を構成するさまざまな組織の凝集です。

最後に、神経組織は、身体が受ける内部または外部刺激を認識し、それらを神経インパルスに変換する役割を果たします。

通常、後生動物の組織は同じように配置されています。ただし、海または多孔性の海綿-最も単純な多細胞動物と見なされている-には、非常に特殊なスキームがあります。

スポンジの本体は、細胞外マトリックスに埋め込まれた細胞のセットです。サポートは一連の小さな（針のような）棘とタンパク質から来ます。

植物の組織

植物では、細胞は特定の機能を果たす組織に分類されます。細胞が活発に分裂できる組織は1種類しかないという特徴があり、これが分裂組織です。残りの組織は成人と呼ばれ、分裂する能力を失っています。

それらは、その名前が示唆するように、体が乾燥して機械的摩耗から保護する責任がある保護ファブリックとして分類されます。これは表皮組織と皮下組織に分類されます。

基本的な組織または実質は、植物生物の体の大部分を占め、組織の内部を満たします。このグループでは、葉緑体が豊富な同化実質を見つけます。果実、根、茎に典型的な予備組織に、塩、水、精液の伝導。

臓器形成

より複雑なレベルでは、臓器を見つけます。1つ以上のタイプの組織が関連付けられて、臓器を生じさせます。たとえば、動物の心臓と肝臓。植物の葉と茎。

システムトレーニング

次のレベルでは、臓器をグループ化します。これらの構造はシステムにグループ化され、特定の機能を調整し、協調して機能します。最もよく知られている臓器系には、消化器系、神経系、循環器系があります。

生物の形成

器官系をグループ化することにより、離散した独立した生物が得られます。一連の臓器は、生命体を維持するためにすべての重要な機能、成長、発達を実行することができます

重要な機能

有機的存在の重要な機能には、栄養、相互作用、生殖のプロセスが含まれます。多細胞生物は、その重要な機能の中で非常に不均一なプロセスを示しています。

栄養面では、生物を独立栄養生物と従属栄養生物に分けることができます。植物は光合成によって自分の食物を得ることができるので、独立栄養性です。一方、動物や菌類は積極的に食料を入手する必要があるため、従属栄養生物です。

再現も非常に多様です。植物や動物には、有性または無性の方法で生殖したり、両方の生殖様式を提示したりできる種があります。

例

月クラゲ。（Aurelia aurita）。著者：Alasdair flickr.com/photos/csakkarin

最も顕著な多細胞生物は植物と動物です。肉眼で（顕微鏡を使わずに）観察する生物はすべて多細胞生物です。

哺乳類、海のクラゲ、昆虫、木、サボテンはすべて多細胞生物の例です。

キノコのグループには、キッチンで頻繁に使用するキノコなどの多細胞変異体もあります。

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