原核細胞と真核細胞: 違いは何ですか?

誰かが「人間には 2 種類います…」で文を始めるのを聞いて、「ああ、来たか」と思うでしょう。

しかし、生物には 2 種類しかないと言ったらどうなるでしょうか?

科学者によると、世界は 2 種類の生物 (原核生物と真核生物) に分かれており、それぞれが 2 つの異なる種類の 細胞を持っています。生物は、どちらかのタイプから構成されます。一部の生物はたった 1 つの細胞で構成されていますが、それでもその細胞は原核生物か真核生物のいずれかになります。それが現状なのです。

複雑な真核細胞のオルガネラ

真核細胞と原核細胞の違いは、細胞小器官と呼ばれる細胞の小さな処理部分に関係しています。

原核細胞はより単純で、細胞のDNA をカプセル化する真核生物の膜結合細胞小器官と核を欠いています。原核生物は真核生物よりも原始的ではありますが、地球上の生物のグループです。私たち人間は文字通り、内側も外側も原核生物で覆われています。

一方、人間、動物、植物、菌類、原生生物はすべて真核細胞で構成されています。そして、一部の真核生物は単細胞ですが、アメーバやゾウリムシを考えてみましょう。複数の細胞を持つ原核生物は存在しません。

原核生物の効率アパート vs. 真核生物のマンション

「私は原核生物をワンルームの効率的なアパート、真核生物を600万ドルの豪邸と考えています」とロングウッド大学生物環境科学部教授エリン・シャンルは電子メールインタビューで語った。 「真核生物における機能的な『部屋』、つまり細胞小器官のサイズと分離は、大邸宅の多くの部屋と複雑な構成に似ています。原核生物は、贅沢な小器官を使わずに、同じような仕事を単一の部屋でこなさなければなりません。」

この例えが役立つ理由の 1 つは、原核生物と真核生物の両方のすべての細胞が、私たちの家の窓やドアと同じように、特定の分子のみが出入りできる選択的透過性の膜で囲まれていることです。

野良猫や泥棒（ウイルスや異物に相当する細胞）を防ぐためにドアや窓を施錠することはできますが、食料品を持ち込んだり、ゴミを出したりするにはドアのロックを解除します。このようにして、すべての細胞は内部恒常性、つまり安定性を維持します。

「原核生物は構造的にははるかに単純です」とシャンル氏は言う。 「彼らは、生命に必要なすべての機能を実行するための単一の『部屋』を持っています。つまり、細胞を構築するための完全な指示セットであるDNAに保存された指示からタンパク質を生産するということです。原核生物には、エネルギー生産のための個別の区画がありません。タンパク質の包装、廃棄物処理、その他の重要な機能。」

対照的に、真核細胞には、これらすべてのプロセスを分離するために使用される膜で囲まれた細胞小器官があります。つまり、キッチンはマスターバスルームから分離されています。細胞内には壁で囲まれた部屋が数十あり、すべてが異なる機能を果たします。

たとえば、DNA は真核細胞の核内で保存、複製、処理されますが、核自体は選択的透過性の膜で囲まれています。これにより DNA が保護され、細胞がその仕事を遂行して細胞を生かし続けるために必要なタンパク質の生成を微調整できるようになります。

その他の重要な細胞小器官には次のものがあります。

原核細胞もこれと同じことをたくさん行う必要がありますが、それを行うための別の部屋がありません。この意味では、原核細胞は 2 ビット演算に近いものです。

「多くの真核生物は複数の細胞型で構成されており、それぞれの細胞型には同じ DNA 設計図が含まれていますが、異なる機能を実行します」とシャンル氏は言います。 「核内の大きな DNA 設計図を分離することにより、設計図の特定の部分を利用して、同じ一連の指示から異なる種類の細胞を作成することができます。」

真核生物の進化

生物がどのようにしてこのように分けられるようになったのか疑問に思われるかもしれません。内部共生理論によると、すべては約 20 億年前、ある大型の原核生物が細胞膜を折り畳んで核を作り出すことに成功したときに始まりました。

「時間の経過とともに、小さな原核細胞がこの大きな細胞に飲み込まれていきました」とシャンル氏は言う。 「より小さな原核生物は、今日生きている真核生物で見られるミトコンドリアと同様に、好気呼吸を行ったり、酸素を使って糖をエネルギーに加工したりすることができました。この小さな細胞はより大きな宿主細胞内で維持され、そこで複製され、次の細胞に受け継がれました。」この内部共生関係は、最終的には小さな細胞が大きな細胞の一部となり、最終的にはその自律性と元の DNA の多くを失うことになりました。」

しかし、今日の真核生物のミトコンドリアは、核内の DNA とは独立して複製する独自の DNA 設計図を持っており、ミトコンドリア DNA は原核生物の DNA とある程度の類似性を持っており、これが内部共生理論を裏付けています。

同様のモデルが植物の葉緑体の進化につながったと考えられていますが、物語はミトコンドリアを含む真核細胞が光合成を行う原核生物を飲み込むところから始まります。

真核生物と原核生物 – それらは異なります。しかし、人間と細菌の類似点を見つけるのは難しいかもしれませんが、私たちは皆、DNA、タンパク質、糖、脂質という同じものでできています。