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40億年近く前、最初の生命体が地球上に出現し、これらは最も初期の細菌でした。これらの細菌は時間とともに進化し、最終的には今日見られる多くの生命形態に分岐しました。細菌は、原核生物と呼ばれる生物のグループに属し、膜で結合された内部構造を含まない単細胞の実体です。生物の他のクラスは、膜に結合した核と他の構造を持つ真核生物です。細胞にエネルギーを提供するミトコンドリアは、オルガネラと呼ばれるこれらの膜結合構造の1つです。葉緑体は、食物を作ることができる植物細胞内の細胞小器官です。これらの2つのオルガネラは細菌と多くの共通点を持ち、実際に細菌から直接進化した可能性があります。
別個のゲノム
細菌は、遺伝子を含む分子であるDNAを、プラスミドと呼ばれる円形の構成要素で運んでいます。ミトコンドリアと葉緑体には、プラスミド様構造で運ばれる独自のDNAがあります。さらに、バクテリアのようなミトコンドリアや葉緑体のDNAは、DNAに結合するヒストンと呼ばれる保護構造に付着しません。これらのオルガネラは独自のDNAを作り、細胞の残りの部分から独立して独自のタンパク質を合成します。
タンパク質合成
細菌は、リボソームと呼ばれる構造でタンパク質を作ります。タンパク質製造プロセスは、タンパク質を構成する20のサブユニットの1つである同じアミノ酸から始まります。この開始アミノ酸は、バクテリア、ミトコンドリア、葉緑体のN-ホルミルメチオニンです。 N-ホルミルメチオニンは、アミノ酸メチオニンの異なる形態です。リボソームの残りの細胞で作られたタンパク質には、異なる開始シグナルがあります-プレーンメチオニン。さらに、葉緑体リボソームは細菌のリボソームと非常に似ており、細胞のリボソームとは異なります。
複製
ミトコンドリアと葉緑体は、バクテリアが繁殖するのとほぼ同じ方法でより多くを作ります。ミトコンドリアと葉緑体が細胞から除去されると、細胞はこれらの細胞小器官を作って、除去された細胞小器官を置き換えることはできません。これらのオルガネラを複製できる唯一の方法は、バクテリアで使用されているのと同じ方法、つまり二分裂です。バクテリアと同様に、ミトコンドリアと葉緑体はサイズが大きくなり、DNAやその他の構造を複製してから、2つの同一の細胞小器官に分かれます。
抗生物質に対する感受性
ミトコンドリアと葉緑体の機能は、細菌に問題を引き起こす同じ抗生物質の作用によって損なわれるようです。ストレプトマイシン、クロラムフェニコール、ネオマイシンなどの抗生物質は細菌を殺しますが、ミトコンドリアや葉緑体にも損傷を与えます。たとえば、クロラムフェニコールは、タンパク質生産の部位である細胞の構造であるリボソームに作用します。抗生物質は、細菌のリボソームに特異的に作用します。残念ながら、ミトコンドリアのリボソームにも影響を及ぼし、アイオワ州立大学獣医学部のアリソンE.バーンヒル博士と同僚による2012年の研究を終了し、ジャーナル「抗菌薬と化学療法」に発表しました。
内共生理論
葉緑体、ミトコンドリア、バクテリアの顕著な類似性のため、科学者たちはお互いの関係を調べ始めました。生物学者のリン・マルグリスは1967年に内共生理論を開発し、真核細胞のミトコンドリアと葉緑体の起源を説明しました。マルグリス博士は、ミトコンドリアと葉緑体の両方が原核生物の世界に由来すると理論付けました。ミトコンドリアと葉緑体は実際には原核生物そのものであり、宿主細胞との関係を形成する単純な細菌でした。これらの宿主細胞は、酸素が豊富な環境で生きることができず、これらのミトコンドリア前駆体を飲み込んだ原核生物でした。これらの宿主生物は、有毒な酸素を含む環境で生存できることと引き換えに、住民に食物を提供しました。植物細胞の葉緑体は、シアノバクテリアに類似した生物から来た可能性があります。葉緑体前駆体は植物細胞と共生するようになりました。これは、これらの細菌が宿主にグルコースの形で食物を提供する一方で、宿主細胞が安全な生活の場を提供するためです。