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第三章 細胞はつくられるか

      1 タンパク質から細胞へ top

 一九七五年の冬に、マラッカ海峡で、タンカーが座礁して、積んでいた重油が流れだす、という事件がおきました。
 油と水はまったく混じりませんから、このようなときには海の水の表面に油の膜ができてしまいます。
 そこに、火がつくと、海の火事ということになります。
 そのため、油を他の物質に変化させる中和剤をまいて、事件になるのをふせがなければなりません。
 水と油はまったく性質がちがう物質ですから、そのあいだに境の面をつくります。
 ところが同じような性質の物質でも、境の面をつくることがあります。
 コロイド溶液の場合がそれです。


コアセルベート(オパーリン原図)


コアセルベート(オパーリン原図)

 化学者は、普通の顕微鏡では形を見ることができませんが、原子や分子ほどは小さくない、ちょうどその中間の大きさ(一〇から一〇〇オングストローム、一オングストロームは一センチの一〇〇万分の一)の粒をコロイド粒子とよんでいます。
 どんな物質でも、このようなコロイド粒子がとけている液をコロイド溶液といいます。
 タンパク質や核酸やデンプンなどがとけた液は、コロイド溶液ですから、生物の細胞の中味はコロイド溶液になっている、といえます。
 ここで、二種類の薄いコロイド溶液、たとえば、タンパク質のひとつであるゼラチンの薄い水溶液と、アラビアゴムの薄い水溶液をませると、白くにごり、ついには、コロイドをふくむ層とコロイドをふくまない層にわかれてしまいます。
 そして、にごった溶液を顕微鏡で調べてみると、溶液の中に、小さなつぶのように見える液の粒がはいっていることがわかります。
 この液滴をコアセルベートといいます。
 コアセルベートの中は、コロイドの粒がたくさんとけこんだ水溶液になっています。
 コアセルベートと、まわりの水溶液のあいだは、はっきりとした境いめがついているのです。
 ソビエトのオパーリン先生は、このコアセルベートこそ、生物へ発展したもとになるものと考えました。
 タンパク質や核酸のとけた薄いスープのような、そして、ちょうど薄いコロイド溶液となった最初の海でコアセルベートが生まれ、さらにコアセルベートから細胞へと変化した、と考えました。
 コアセルベートの中味がコロイド溶液であることは、生物の細胞の中味(細胞質)と似ているのです。
 コアセルベートができるのは、特別の条件を必要としません。
 薄いコロイド溶液であれば、普通の温度でもできるので、この点からもつごうよく説明がつきます。
 そののち、このような研究が注目されるようになると、コアセルベートのほかにも、細胞の起原を考えさせるような形のものがつくられることがわかりました。
 それは、ミクロスフェアと呼ばれるのですが、次にそのお話をしましょう。

     2 細胞によく似たミクロスフェア top

 私たちの食べ物の栄養のなかで、タンパク質は、おもに体をつくる成分になります。
 だから、といってタンパク質をふくんでいる食べ物は、なんでもたくさん食べればいい、というものではありません。
 タンパク質は、いろいろなアミノ酸からつくられていることはすでにお話しましたが、アミノ酸のなかには、みなさんが丈夫に育つためには、どうしてもなくてはならないアミノ酸が一〇種類ほどあります。
 ですから、タンパク質をふくんだ食べ物といっても、このようなアミノ酸を多くふくんだ食べ物のほうが、体のためにはよい、ということになります。
 このようなことを考えると、植物のタンパク質より、動物のタンパク質のほうが栄養分にとんでいるといえます。
 そして、体にうまく吸収されるという点から、動物のタンパク質のなかでも、一番いいものは、卵のタンパク質なのです。


鶏卵のアミノ酸の種類と量(100グラム中の量数)

 みなさんのなかに、生の卵をのむことができる人はいますか。ゆで卵ならみんな食べられると思います。
 卵をゆでると、かたくなってしまいますが、これは、卵のタンパク質が熱のために変化してしまうからです。
 豚や牛の肉も、焼いたり煮たりすると、食べやすく、こなれがよくなりますが、これもタンパク質が変化したからです。
 このように、タンパク質はとても熱にはよわいのです。あまり強い熱をくわえると、タンパク質が変化するだけでなく、ついには、タンパク質をつくっているアミノ酸自身もこわれてしまいます。
 また、タンパク質を薄い塩酸のなかにいれて、一〇〇度ぐらいの熱をくわえると、タンパク質をつくっているアミノ酸どうしの結びつき(ペプチド結合)が切れて、一つ一つのアミノ酸になってしまいます。
 これを加水分解といいます。
 ところが、アミノ酸のなかには、熱をくわえると、逆に、アミノ酸の鎖になってしまう、というアミノ酸があります。
 それは、グリシン・アスパラギソ酸・グルタミン酸などのアミノ酸です。


ミクロスフェア(フォックス他原図)


ミクロスフェア(フォックス原図)

 アメリカのフォックス先生たちは、アスパラギン酸とグルタミン酸を一六〇度から二五〇度で数時間熱して、アミノ酸の鎖をつくり、さらに、アスパラギン酸とグルタミン酸のなかに、ほかの一八種類のアミノ酸をすこしづつまぜて、また熱してタンパク質のような物質(プロテノイド)をつくりました。
 もっとびっくりすることは、できたプロテノイドを、熱い食塩水などにとがして、それを冷やすと、白くにごってしまい、顕微鏡で調べると、丸い液の粒がたくさん見えるのです。
 この液の粒をミクロスフェアとよんでいます。
 電子顕微鏡で調べると、ミクロスフェアは二重の膜からつくられていることがわかります。
 このことは、植物の細胞が二重の細胞壁でつくられていることとよくにています。
 こんなわけで、フォックス先生たちは、できたばかりの地球で、一番はじめにできたタンパク質は、プビアノイドであり、ミクロスフェアは細胞のはじまりではないか、と考えています。
 コアセルベートとミクロスフェアは形がよく似ていますが、コアセルベートは普通の温度でできるのに、ミクロスフェアは熱が必要です。
 いまから四〇億年以上も昔の地球では、火山の噴火もいまよりはげしかったでしょうし、地殻のおく深くから、火山ガスや温泉もさかんにふきだしていたことでしょう。
 できたばかりの海の底からも、火山が爆発していたことでしょう。
 このような地球のはじまりのころのことを考えますと、フオックス先生のいうことも、本当にあったことかもしれません。

     3 生物か生物でないか top

 いったい生物とはなんでしょう。
 コアセルベートやミクロスフェアは、細胞のはじまりといえるのでしょうか。
 生物の体は、細胞からつくられています。
 そして、細胞のなかでは、食物として取入れたエネルギーや、光のエネルギーを利用して、核酸の命令によってタンパク質をつくったり、つくられたタンパク質のはたらきで、ほかの有機物がつくられたりします。
 そのうえ、細胞は成長し、分裂しながら新しい細胞をつくり、自分でふえてゆくのです。
 コアセルベートやミクロスフェアは、新しい有機物をつくりだすような化学変化をおこしたり、細胞に形がにていたりして、これが細胞のはじまりではないか、といわれますが、分裂しながらふえていく、という特徴はもっていません。
 その点、これらの液体の粒は、生きている細胞とはちがっています。
 生物が地球上で、どのようにして生まれたか、を考えるのに、一番むずかしいところは、生物でないものから、生物に変っていくところにあります。
 もし、コアセルベートやミクロスフェアが、最初の細胞になる物質なら、それからどのようにして、はじめの生物(ひとつの細胞からできていて、分裂してふえる単細胞生物)ができたかを調べなければなりません。
 オパーリン先生は、コアセルベートから細胞ができたとしたら、どのようにしてできたかについて次のように考えました。
 最初の海でできたコアセルペートは、とても不安定で、つくられてはこわれる、こわれてはつくられる、といったことが繰り返されていました。
 しだいに、コアセルベートは、いろいろな有機物や無機物の液のなかに沈んでゆき、コアセルベートの中とまわりの液のあいだで、物質の出入りが行われるようになりました。
 そして、とても安定で、こわれにくいコアセルベートができるようになり、また成長する(大きくなる)ようにもなりました。
 コアセルベートのなかには、まわりからとりこんだ物質を自分で変化させるようになったものもでてきました。
 このような発達したコアセルベートは、まだそれほど進んでいないコアセルベートを食べるようになった、と考えられています。
 一番はじめの生きものは、コアセルベートの中で、なにかきまったタンパク質をつくる性質をもつようになったコアセルペートだった、と考えられています。
 きまったタンパク質をつくるためには、核酸のはたらきが必要ですから、核酸をとりこんだコアセルペートでなければなりません。
 しかし、そこまで発達したコアセルペートでも、いま生きている一番下等な生物の細胞より、もっともっと、簡単な構造であったでしょう。
 こういうふうに考えてくると、地球にはじめて現れた生物は、バクテリアのような単細胞生物であったろうと考えられます。
 ところが、生物か生物でないかを考えていくと、ウイルスというおかしな生きものにぶつかります。

 タバコの葉の病気のひとつに、葉に緑色の点々が現れ、葉の生長がわるくなる病気があります。
 これは、タバコの葉にウイルス(タバコモザイクウイルス)がついたからです。
 病気にかかった葉から、ウイルスを針のような結晶にして取出すことができます。
 このタバコモザイクウイルスは、核酸とそれをとりまくタンパク質からできていますが、細胞にはなっていません。
 そのうえ、タバコモザイクウイルスだけでは、成長もしませんし、ふえもしませんから、生物とはいえません。
 しかし、このウイルスが、タバコの葉につくと、葉の細胞のなかでどんどんふえていきます。
 そのときには、生きものとしてはたらきます。

 そのかわり、タバコの葉は病気になってしまいます。
 このように、ウイルスの仲間は、核酸やタンパク質をもっていますが、自分だけでは生きていかれなくて、なにかほかの生物(宿主=やどぬし)の細胞にはいらなければならないのです。
 このような生きものが、はじめから地球に生まれたとすると、細胞をもたない生きものが生まれたことになります。
 しかし、ウイルスははじめからいたのではなくて、元々は細胞をもった生物が、ほかの生物の細胞に寄生することになれてしまい、ウイルスのような簡単なものに変化した、とも考えられます。
 私たちの病気のひとつ・風邪のうちには、ウイルスによるものもありますし、私たちの体のなかにいる大腸菌のなかにさえ寄生するウイルス(バクテリオファージ)がいます。 
 「ウイルスは、単細胞生物から変化してできた生物」といって、簡単には、かたずげられないかもしれません。
 このようなウイルスでさえ、核酸とタンパク質をもっています。
 コアセルベートにしても、ミクロスフェアにしても、核酸の命令でタンパク質をつくることができるような細胞が、どのようにしてできたかを明らかにすることが、これからの大きな問題なのです。

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