プリンキピア

第23章原生生物

Section Summary節のまとめ

The oldest fossil evidence of eukaryotes is about 2 billion years old. Fossils older than this all appear to be prokaryotes. It is probable that today’s eukaryotes are descended from an ancestor that had a prokaryotic organization. The last common ancestor of today’s Eukarya had several characteristics, including cells with nuclei and an endomembrane system (which includes the nuclear envelope). Its chromosomes were linear and contained DNA associated with histones. The nuclear genome seems to be descended from an archaean ancestor. This ancestor would have had a cytoskeleton and divided its chromosomes mitotically.
真核生物の最古の化石証拠は、約20億年前のものである。それより古い化石は、すべて原核生物とみられる。現生真核生物は、原核生物的な構造をもつ祖先に由来する可能性が高い。現生真核生物の最終共通祖先には、核と、核膜を含む内膜系を備えた細胞など、いくつもの特徴があった。染色体は線状で、ヒストンと結びついたDNAを含んでいた。核ゲノムは古細菌の祖先に由来するようである。この祖先は細胞骨格をもち、有糸分裂で染色体を分配していただろう。
The ancestral cytoskeletal system included the ability to make cilia/flagella during at least part of its life cycle. It was aerobic because it had mitochondria derived from an aerobic alpha-proteobacterium that lived inside a host cell. Whether this host had a nucleus at the time of the initial symbiosis remains unknown. The last common ancestor may have had a cell wall for at least part of its life cycle, but more data are needed to confirm this hypothesis. Today’s eukaryotes are very diverse in their shapes, organization, life cycles, and number of cells per individual.
祖先の細胞骨格系には、生活環の少なくとも一部で、繊毛や鞭毛を作る能力があった。宿主細胞内に住んだ好気性アルファプロテオバクテリア由来のミトコンドリアをもつため、好気性だった。最初の共生の時点で、宿主に核があったかどうかは、分かっていない。最終共通祖先は、生活環の少なくとも一部で細胞壁をもっていたかもしれないが、この仮説の確認には、さらにデータが必要である。現生真核生物は、形、構造、生活環、個体あたりの細胞数が、非常に多様である。

Visual Connection Questions図を使った問題

Exercises 1練習問題 1
Exercise 1問題 1
Figure 23.5 What evidence is there that mitochondria were incorporated into the ancestral eukaryotic cell before chloroplasts?
図23.5 祖先的な真核細胞へ、葉緑体より先にミトコンドリアが取り込まれたという証拠には、何があるか。
Solution解き方
Figure 23.5 All eukaryotic cells have mitochondria, but not all eukaryotic cells have chloroplasts.
図23.5 すべての真核細胞はミトコンドリアをもつが、すべてが葉緑体をもつわけではない。

Review Questions確認問題

Exercises 2–7練習問題 2–7
Exercise 2問題 2
What event is thought to have contributed to the evolution of eukaryotes?
真核生物の進化に寄与したと考えられる出来事は、どれか。
  1. global warming
    地球温暖化
  2. glaciation
    氷河作用
  3. volcanic activity
    火山活動
  4. oxygenation of the atmosphere
    大気への酸素の供給
Solution解き方
D
D
Exercise 3問題 3
Which characteristic is shared by prokaryotes and eukaryotes?
原核生物と真核生物に共通する特徴は、どれか。
  1. cytoskeleton
    細胞骨格
  2. nuclear envelope
    核膜
  3. DNA-based genome
    DNAを基盤とするゲノム
  4. mitochondria
    ミトコンドリア
Solution解き方
C
C
Exercise 4問題 4
Mitochondria most likely evolved by _____________.
ミトコンドリアは、最も可能性が高いものとして、_____________によって進化した。
  1. a photosynthetic cyanobacterium
    光合成を行うシアノバクテリア
  2. cytoskeletal elements
    細胞骨格の要素
  3. endosymbiosis
    細胞内共生
  4. membrane proliferation
    膜の増殖
Solution解き方
C
C
Exercise 5問題 5
Which of these protists is believed to have evolved following a secondary endosymbiosis?
二次的な細胞内共生の後に進化したと考えられる原生生物は、どれか。
  1. green algae
    緑藻
  2. cyanobacteria
    シアノバクテリア
  3. red algae
    紅藻
  4. chlorarachniophytes
    クロララクニオン藻
Solution解き方
D
D
Exercise 6問題 6
In 2016, scientists published the genome of Monocercomonoides, and demonstrated that this organism has no detectable mitochondrial genes. However, its genome was arranged in linear chromosomes wrapped around histones which are contained within the nucleus. Monocercomonoides is therefore a(n) _________.
英語のヒント
2016年、研究者らはMonocercomonoidesのゲノムを公表し、この生物には検出できるミトコンドリア遺伝子がないことを示した。しかし、そのゲノムは、核の中に含まれるヒストンに巻き付いた線状染色体として配置されていた。したがって、Monocercomonoidesは_________である。
  1. Bacteria
    細菌
  2. Archea
    古細菌
  3. Eukaryote
    真核生物
  4. Endosymbiont
    細胞内共生体
Solution解き方
C
C
Exercise 7問題 7
Which of the following observations about a bacterium would distinguish it from the last eukaryotic common ancestor?
英語のヒント
ある細菌についての観察のうち、真核生物の最終共通祖先との区別に役立つものは、どれか。
  1. A double-stranded DNA genome
    二本鎖DNAのゲノム
  2. Lack of a membrane-bound structure surrounding the genome
    ゲノムを囲む膜構造がないこと
  3. Fatty acids in the lipid bilayer of the plasma membrane
    細胞膜の脂質二重層にある脂肪酸
  4. Enclosed by a cell wall
    細胞壁に囲まれていること
Solution解き方
B
B

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 8–9練習問題 8–9
Exercise 8問題 8
Describe the hypothesized steps in the origin of eukaryotic cells.
真核細胞の起源について、仮説として示されている段階を説明しなさい。
Solution解き方
Eukaryotic cells arose through endosymbiotic events that gave rise to the energy-producing organelles within the eukaryotic cells such as mitochondria and chloroplasts. The nuclear genome of eukaryotes is related most closely to the Archaea, so it may have been an early archaean that engulfed a bacterial cell that evolved into a mitochondrion. Mitochondria appear to have originated from an alpha-proteobacterium, whereas chloroplasts originated as a cyanobacterium. There is also evidence of secondary endosymbiotic events. Other cell components may also have resulted from endosymbiotic events.
英語のヒント
真核細胞は、ミトコンドリアや葉緑体など、真核細胞内でエネルギーを生産する細胞小器官を生み出した細胞内共生を通じて生じた。真核生物の核ゲノムは古細菌と最も近縁なので、のちにミトコンドリアへ進化した細菌細胞を取り込んだのは、初期の古細菌だった可能性がある。ミトコンドリアはアルファプロテオバクテリアに由来するようであり、葉緑体はシアノバクテリアに由来する。二次的な細胞内共生の証拠もある。他の細胞成分も、細胞内共生から生じた可能性がある。
Exercise 9問題 9
Some aspects of eukaryotes are more similar to Archaea, while other aspects of eukaryotic cell composition appear more closely related to Bacteria. Explain how endosymbiosis could resolve this paradox.
英語のヒント
真核生物のある側面は古細菌により似ているが、真核細胞の構成の別の側面は、細菌とより近縁なように見える。細胞内共生によってこの矛盾をどう解消できるか、説明しなさい。
Solution解き方
The endosymbiotic theory proposes that one organism engulfed another, and the two co-evolved together until they could not exist independently. If a bacterium engulfed an archaeon, or vice versa, and the two developed an obligate symbiotic relationship, the resulting eukaryote thousands of years later would retain features from both original cells.
英語のヒント
細胞内共生説は、ある生物が別の生物を取り込み、両者が独立して存在できなくなるまで共進化したとする。細菌が古細菌を取り込んだ場合、あるいはその逆の場合に、両者が不可欠な共生関係を築けば、数千年後に生じる真核生物は、元の両細胞の特徴を保持しているだろう。
endosymbiosis
細胞内共生
engulfment of one cell within another such that the engulfed cell survives, and both cells benefit; the process responsible for the evolution of mitochondria and chloroplasts in eukaryotes
ある細胞が別の細胞内へ取り込まれ、取り込まれた細胞も生き続け、両細胞が利益を得ること。真核生物のミトコンドリアと葉緑体の進化をもたらした過程。
endosymbiotic theory
細胞内共生説
theory that states that eukaryotes may have been a product of one cell engulfing another, one living within another, and evolving over time until the separate cells were no longer recognizable as such
ある細胞が別の細胞を取り込み、一方が他方の内部で暮らし、もともと別の細胞だったと認識できなくなるまで時間をかけて進化した結果が、真核生物かもしれないとする説。
plastid
色素体
one of a group of related organelles in plant cells that are involved in the storage of starches, fats, proteins, and pigments
植物細胞にあり、デンプン、脂肪、タンパク質、色素の貯蔵に関与する、互いに関連した細胞小器官群の一つ。