単細胞生物：特徴、生殖、栄養 - 生物学 - 2025

単細胞生物は、その遺伝物質、酵素、機械、タンパク質や生活に必要な他の分子の単一の細胞に限定されている存在です。これのおかげで、それらは非常に複雑な生物学的実体であり、しばしば非常に小さいサイズです。

生命の3つのドメインのうち、古細菌と細菌の2つは単細胞生物で構成されています。単細胞であることに加えて、これらの原核生物は核を欠いており、非常に多様で豊富です。

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残りのドメインである真核生物では、単細胞生物と多細胞生物の両方が見つかります。単細胞内には、原生動物、いくつかの真菌、いくつかの藻類があります。

主な特徴

約200年前、当時の生物学者は、単一の細胞で構成される生物は比較的単純であると考えていました。この結論は、彼らが観察に使用したレンズから受け取った情報がほとんどなかったためです。

今日、顕微鏡に関連する技術の進歩のおかげで、単細胞生物が持つ構造の複雑なネットワークと、これらの系統が示す大きな多様性を視覚化することができます。次に、真核生物と原核生物の両方の単細胞生物の最も関連性の高い構造について説明します。

原核細胞の成分

遺伝物質

原核細胞の最も顕著な特徴は、遺伝物質の境界を定める膜がないことです。つまり、真の核が存在しないのです。

対照的に、DNAは目立つ構造、つまり染色体として位置しています。ほとんどの細菌と古細菌では、DNAは大きな環状タンパク質関連染色体に組織化されています。

Escherichia coli（以下のセクションでその生物学について詳しく説明します）などのモデル細菌では、染色体は細胞のサイズのほぼ500倍である1 mmまでの直線的な長さに達します。

このすべての物質を保存するために、DNAは超らせん構造をとらなければなりません。この例は、細菌のほとんどのメンバーに外挿できます。この遺伝物質のコンパクトな構造が存在する物理的な領域は、核様体と呼ばれます。

原核生物は、染色体に加えて、プラスミドと呼ばれる何百もの小さなDNA分子をさらに持っています。

これらは、染色体と同様に、特定の遺伝子をコードしますが、物理的にはそれから分離されています。それらは非常に特殊な状況で有用であるため、一種の補助的な遺伝要素を構成します。

リボソーム

タンパク質の製造のために、原核細胞にはリボソームと呼ばれる複雑な酵素機構があり、細胞内部全体に分布しています。各細胞は約10,000のリボソームを含むことができます。

光合成機械

光合成を行う細菌には、太陽光を取り込んで化学エネルギーに変換するための追加の機械があります。光合成細菌の膜には陥入があり、そこで複雑な反応を行うために必要な酵素と色素が保存されています。

これらの光合成小胞は、原形質膜に付着したままである場合もあれば、分離して細胞内に存在する場合もあります。

細胞骨格

名前が示すように、細胞骨格は細胞の骨格です。この構造の基礎は、細胞分裂のプロセスと細胞形状の維持に不可欠なタンパク質性の繊維で構成されています。

最近の研究では、原核生物の細胞骨格はフィラメントの複雑なネットワークで構成されており、以前考えられていたほど単純ではないことが示されています。

原核生物のオルガネラ

歴史的に、原核生物の最も顕著な特徴の1つは、内部コンパートメントまたは細胞小器官の欠如でした。

今日では、バクテリアがカルシウムイオン、細胞の配向に関与するミネラル結晶、酵素の貯蔵に関連する特定の種類のオルガネラ（膜で囲まれた区画）を持っていることが認められています。

単細胞真核細胞の成分

真核生物の系統には、単細胞生物もあります。これらは、動的で複雑な膜に囲まれた細胞小器官に遺伝物質が閉じ込められていることを特徴としています。

タンパク質を作るための機械も、これらの生物のリボソームで構成されています。ただし、真核生物では、これらはより大きくなります。実際、リボソームのサイズの違いは、2つのグループの主な違いの1つです。

真核細胞は、オルガネラと呼ばれる1つ以上の膜で囲まれたサブコンパートメントを持っているため、前のセクションで説明した原核生物よりも複雑です。その中には、特に、ミトコンドリア、小胞体、ゴルジ体、液胞、リソソームなどがあります。

光合成が可能な生物の場合、それらは酵素の機構と色素をプラストと呼ばれる構造に保存しています。中でも最もよく知られているのは葉緑体ですが、とりわけアミロプラスト、クロモプラスト、エチオプラストもあります。

一部の単細胞真核生物は、藻や菌類などの細胞壁を持っています（ただし、化学的性質は異なります）。

細菌と古細菌の違い

前述したように、古細菌と細菌のドメインは単細胞個体で構成されています。ただし、この特性を共有するという事実は、系統が同じであることを意味しません。

両方のグループを徹底的に比較すると、これらのグループが、私たちまたは他の哺乳類が魚と異なるのと同じ方法で異なることに気付くでしょう。基本的な違いは次のとおりです。

細胞膜

細胞境界から始まり、両方の系統の壁と膜を構成する分子は大きく異なります。細菌では、リン脂質はグリセロールに結合した脂肪酸で構成されています。対照的に、古細菌は、グリセロールに付着した高度に分岐したリン脂質（イソプレノイド）を提示します。

さらに、リン脂質を形成する結合も異なり、古細菌の膜がより安定します。このため、古細菌は、温度、pH、その他の条件が極端な環境で生活することができます。

細胞壁

細胞壁は、細胞内部と環境の濃度差により生じる浸透圧ストレスから細胞生物を守り、一種の外骨格を形成する構造です。

一般に、細胞は高濃度の溶質を示します。浸透と拡散の原理によれば、水はセルに入り、その体積を拡大します。

壁は、その強固で繊維状の構造により、細胞を破裂から保護します。細菌では、主な構造成分はペプチドグリカンですが、糖脂質などの特定の分子が存在する場合があります。

古細菌の場合、細胞壁の性質は非常に変化しやすく、場合によっては不明です。ただし、ペプチドグリカンはこれまでの研究では存在していません。

ゲノム組織

遺伝物質の構造組織の観点から、古細菌は真核生物に似ています。なぜなら、遺伝子は翻訳されないイントロンと呼ばれる領域によって中断されているためです-翻訳される領域に使用される用語は「エクソン»。

逆に、細菌ゲノムの組織化は、主にオペロンで行われ、遺伝子は中断なく次々に配置された機能単位にあります。

多細胞生物との違い

多細胞生物と単細胞生物の決定的な違いは、生物を構成する細胞の数です。

多細胞生物は複数の細胞で構成されており、一般にそれぞれの細胞は特定のタスクに特化しており、タスクの分割は最も顕著な特徴の1つです。

言い換えれば、細胞は生物を生存させるために必要なすべての活動を実行する必要がないため、タスクの分割が発生します。

たとえば、神経細胞は腎臓や筋肉細胞とはまったく異なるタスクを実行します。

実行されるタスクのこの違いは、形態の違いで表されます。つまり、多細胞生物を構成するすべての細胞の形状が同じというわけではありません。ニューロンはツリー状であり、筋肉細胞は伸長しています。

多細胞生物の特殊化した細胞は組織に分類され、これらは順番に臓器に分類されます。類似または補完的な機能を実行する臓器は、システムにグループ化されます。したがって、単細胞エンティティには表示されない構造的な階層構造があります。

再生

無性生殖

単細胞生物は無性生殖をします。これらの生物では、多細胞生物の異なる種で発生するような、生殖に関与する特別な構造はないことに注意してください。

このタイプの無性生殖では、父親は性パートナーや配偶子の融合を必要とせずに子孫を生み出します。

無性生殖はさまざまな方法で分類されます。一般に、生物が分裂に使用する平面または分裂の形態を参照として使用します。

一般的なタイプは二分裂であり、個体は親と同じ2つの生物を生み出します。いくつかは、複数の分裂として知られている2つ以上の子孫を生成することによって分裂を実行する能力を持っています。

別のタイプは、生物がより小さなものを生み出す出芽です。これらの場合、親生物は、適切なサイズまで成長し続け、その後親から切り離される延長を発芽させます。他の単細胞生物は胞子を形成することによって繁殖することができます。

無性生殖は単細胞生物の典型ですが、それはこの系統に固有ではありません。藻類、スポンジ、棘皮動物などの特定の多細胞生物は、このモダリティを通じて繁殖することができます。

水平遺伝子導入

原核生物には有性生殖はありませんが、水平遺伝子伝達と呼ばれるイベントを通じて他の個体と遺伝物質を交換することができます。この交換には、親から子供への資料の受け渡しは含まれませんが、同じ世代の個人間で行われます。

これは、共役、変換、および伝達という3つの基本的なメカニズムによって発生します。最初のタイプでは、長いDNAの断片は、性的線毛による2人の個人間の物理的な接続を介して交換できます。

どちらのメカニズムでも、交換されるDNAのサイズは小さくなります。形質転換は細菌による裸のDNAの取り込みであり、形質導入はウイルス感染の結果としての外来DNAの受け取りです。

豊富

生命は、古細菌、細菌、真核生物の3つの主要なドメインに分けることができます。最初の2つは原核生物です。核が膜に囲まれておらず、すべて単細胞生物だからです。

現在の推定によると、地球上には3.10 ^30を超える細菌や古細菌が存在し、そのほとんどには名前がなく、説明もありません。実際、私たち自身の体は、これらの生物の動的な集団で構成されており、私たちとの共生関係を確立しています。

栄養

単細胞生物の栄養は非常に多様です。従属栄養生物と独立栄養生物の両方があります。

前者は環境から彼らの食物を消費しなければならず、一般に栄養粒子を飲み込みます。独立栄養変種には、光エネルギーを化学に変換するために必要なすべての機械があり、糖に保存されています。

他の生物と同様に、単細胞植物は、最適な成長と繁殖のために、水、炭素源、ミネラルイオンなどの特定の栄養素を必要とします。ただし、特定の栄養素を必要とするものもあります。

単細胞生物の例

単細胞生物は非常に多様であるため、例をリストすることは困難です。ただし、生物学のモデル生物や医学的および産業的に関連のある生物については触れておきます。

大腸菌

最もよく研​​究されている生物は、間違いなく、大腸菌バクテリアです。一部の株は健康に悪影響を与える可能性がありますが、大腸菌は人間の微生物相の正常で豊富な成分です。

さまざまな観点から有益です。私たちの消化管では、細菌は特定のビタミンの生産を助け、体内に侵入する可能性のある病原微生物を競争的に排除します。

さらに、生物学実験室では、これは最も使用されているモデル生物の1つであり、科学での発見に非常に役立ちます。

トリパノソーマ・クルージ

細胞内に生息し、シャーガス病を引き起こす原虫です。これは、熱帯地方にある17か国以上で重要な公衆衛生問題と見なされています。

この寄生虫の最も顕著な特徴の1つは、運動のべん毛と1つのミトコンドリアの存在です。それらは、トリアトミンと呼ばれる半翅目家族に属する昆虫によって彼らの哺乳動物宿主に伝染します。

微生物の他の例は、とりわけ、ジアルジア、ユーグレナ、プラスモディウム、ゾウリムシ、サッカロミセスセレビシエである。

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