多細胞有機体と有性生殖

「多細胞である」もので最も単純な定義、なぜならば、「複数の細胞がある」ことを例示して、群体シアノバクテリアを含むことができました。「同じゲノム、しかし、異なる種類の細胞がある」ことのようなプロの生物学者の定義さえ緑藻の若干の属をまだ含みます。そして、それは再生を専門とする細胞があります。多細胞性は、スポンジと他の動物（菌類、植物、褐藻、シアノバクテリア、粘着物の型と粘液細菌）と同じくらい多様な有機体で、独立して進化しました。細胞と細胞タイプのバラエティで最も大きな専門化を示す有機体の簡潔さ本稿のために、しかし、複雑さの進化へのこのアプローチは、「むしろ人間中心的である」と考えられていることができました。多細胞性の最初の長所は、含んだかもしれません。上方をフィルタ-飼料に届くか、光合成のために日光を得る能力;外部のものからの保護をする内部環境をつくる能力。そして、一群の細胞が情報を共有することによって「賢く」ふるまう機会さえ。平らな微生物マットがそうすることができたより様々な環境をつくることによって、これらの特徴は、他の有機体が多角化する機会も提供しました。分化する細胞による多細胞性は全体としての有機体に有益であるが、個々の細胞の観点から不利です。そして、そのほとんどは彼ら自身を複写する機会を逃します。無性多細胞有機体において、複製する能力を保持する危険な細胞は、取って変わるかもしれなくて、有機体をたくさんの未分化セルに引き下げるかもしれません。有性生殖は次世代からそのような危険な細胞を除去して、したがって複雑な多細胞性の必要条件であるように見えます。
利用できる証拠は、真核生物が非常に以前に進化したが、およそ10億年前迅速な多様化まで目立たないままだったことを示します。真核生物が明らかにバクテリアとアルケーを凌ぐ唯一の尊敬は形のバラエティの彼らの能力です、そして、有性生殖は真核生物が調子と機能において異なった複数の細胞で有機体を生産することによってその利点を利用するのを可能にしました。


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ホスト防御機構

ボディーのウイルスに対するディフェンスの最初の線は先天性免疫反応です。 これは感染から特定されない方法でホストを弁護するセルと他のメカニズムを含みます。 生まれながらのシステムのセルが認識して、応じるこの手段、一般的な道における病原体であり、適応型の免疫システムと異なって、それは持続的であるか保護的な免疫をホストに与えません。RNA干渉はウイルスに対する重要な生まれながらのディフェンスです。 多くのウイルスには、二本鎖のリボ核酸(dsRNA)を伴う模写戦略があります。 そのようなウイルスがセルを感染させるとき、それは、そのRNA分子か分子をリリースします。(分子はすぐに、より小さい断片にリボ核酸を切るダイサーと呼ばれるタンパク質複合体に固まります)。 RISC複合体と呼ばれる生化学の小道は、活性です、どれがウイルス性のmRNAとセルを下げるかが感染を乗り切っています。 脊椎動物の適応型の免疫システムがウイルスに遭遇するとき、それは、ウイルスに付いて、それを非感染性にする特定の抗体を生産します。 これは体液性免疫と呼ばれます。 2つのタイプの抗体は重要です。 IgMと呼ばれる1番目は、ウイルスを中和するところで高効率ですが、数週間免疫システムのセルによって生産されるだけです。 2番目であり、呼ばれて、免疫グロブリンは無期限に生産されます。 ホストの血液の中のIgMの存在は、急性感染症がないかどうかテストするのに使用されますが、免疫グロブリンは、過去に感染を示します。 免疫のためのテストが行われるとき、免疫グロブリン抗体は測定されます。

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微生物マットの環境で進化の衝撃～その２

酸素は、およそ24億年前、大気の重要な構成要素になりました。真核生物が非常に以前に存在したかもしれないが、空気の酸化は最も合成の細胞の進化の必要条件でした、そこから、すべての多細胞有機体は造られます。光合成が一晩中シャットダウンしたとき、微生物マットの酸素の豊富で無酸素層の間の境界線は上方へ動いて、それから、下にそれとしてその翌日に再開しました。これはこの中間の地帯の有機体が大目に見る能力を得るために選択圧をつくりました、それから、酸素を使うために、おそらく内部共生を通して、そこで1つの有機体はもう一つの中に生きます、そして、双方とも彼らの協会から利益を得ます。シアノバクテリアは、すべてのマット形成有機体で最も完全な生化学「ツールキット」を持っています。それゆえに、彼らはマット有機体で最も一人で生きていけて、マットを浮かせながら、そして、植物プランクトンで最初のものとして自分達だけで進み出すためによく構成されました。そして、大部分の海の食物連鎖の基礎を提供しました。


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微生物マットの環境で進化の衝撃

微生物マットは、多層です（バクテリアのマルチ種群体と通常、わずか2、3ミリメートル厚いが、まだ、広範囲にわたる化学環境（微生物の異なるセットを支持する各々）を含む他の有機体）。微生物の各々のグループの副産物が一般に隣接したグループの「食物」として用いられて、ある程度は、各々のマットはそれ自身の食物連鎖をつくります。
マットの微生物が水で彼らの上で沈澱する沈殿物によっておおわれることを避けるために上方へゆっくり移住して、ストロマトライトは造られる短くて太い柱です。嫌疑のかかっている化石の有効性についての活発な議論が、批評家がいわゆるストロマトライトが非生物学的プロセスまでにつくられることができたと主張して、30億年前の前にからありました。2006年に、ストロマトライトのもう一つの発見は、35億年前に年代を示されるロックの中で、前のものと同じオーストラリアの一部から報告されました。マットのバクテリアによる酸素光合成の様子が100～1,000倍に生物生産力を増やしたと見積もられます。酸素光合成により用いられる還元剤は水です。そして、地質学的に生産された還元剤が以前の非酸素光合成によって要求したより、それは非常に豊富です。前方へこの点から、生命自体はかなり、地球化学のプロセスがそうしたよりそれが必要とした資源で多くのものを生じました。酸素はそれに適していない有機体に有毒であるが、大いに酸素構成される有機体の代謝効率を上昇させます。


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地球上の生物の起源～その５

細胞の外部の膜を作るそれらのような脂質の二倍の壁の「泡」が重要な第一歩であったかもしれないことが示唆されました。初期の地球の条件をシミュレーションした実験は脂質の形成を報告しました、そして、これらは自発的にリポソーム（二倍の壁の「泡」）を形成することができて、それから彼ら自身を複写することができます。核酸がそうで彼らが本質的に情報-キャリヤーでないが、彼らは長命と再生のために自然淘汰になりやすいです。そのようなRNAがそれから、彼らよりリポソームの範囲内で簡単に形成したかもしれない核酸は、外側を持ちます。RNAは複雑です、そして、それが荒野で非生物学上生じられることができるかどうかに対する疑いがあります。若干の粘土（特にモンモリロナイト）には、彼らをRNA界の出現のためのもっともらしいアクセラレータにする特性があります：彼らは、彼らの結晶パターンの自己再生によって成長します;速く特定の環境で最も速くなる粘土「種」が支配的になって、彼らは自然淘汰の類似物を受けます;そして、彼らはRNA分子の形成に触媒作用を及ぼすことができます。この考えが科学的なコンセンサスにならなかったが、それはまだアクティブ支持物を持っています。


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地球上の生物の起源～その４

短い自己再生するRNA分子が研究所で人工的に生産されたが、疑いはRNAの自然な非生物学的合成が可能であるところについて上がりました。最も初期の「リボザイム」はPNA、TNAまたはGNAのようなより単純な核酸の形成されたかもしれません。そして、それは後でRNAと取り替えられました。
2003年に、硫化物が沈殿させる多孔性金属が熱水噴出孔の近くでおよそ100の°Cと海洋底圧でRNA合成を促進すると提唱されました。この仮説において、脂質膜は現れる最後の主要細胞構成要素です、そして、その時までは、プロト細胞は孔に限定されます。
1997年に始まっている一連の実験は一酸化炭素を含む無機材料からタンパク質の形成においてその初期を示しました、そして、硫化水素は促進剤として硫化鉄と硫化ニッケルを用いて提供されることができました。大部分のステップはおよそ100の°Cと穏やかな圧力の温度を必要としました、しかし、1つのステージは7キロメートルの岩の下で見つかってそれに250の°Cと圧力等価物を必要としました。それゆえに、タンパク質の自立した合成が熱水噴出孔の近くで起こることができたことが示唆されました。


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地球上の生物の起源～その３

生命の3つの現代の領域で最も単純なメンバーさえ、これらの指示を「読んで」、成長、メンテナンスと自己再生のために彼らを利用するために彼らの「レシピ」とRNAとタンパク質分子の複雑な配列を記録するために、DNAを使います。このシステムは、直接オールドスタイルの材料から出てきたために、非常に複雑です。多少のRNA分子がタンパク質の彼ら自身の複製と建設に触媒作用を及ぼすことができるという発見は、完全にRNAに基づく初期の生物形態の仮説につながりました。突然変異と横遺伝子導入が各々の世代の子供たちが全く彼らの両親が始めたそれらから異なるゲノムを持っていそうだったことを意味して、これらのリボザイムは個人だが種がでなくあったRNA界を作ることができました。RNAはDNAと後で取り替えられました。そして、それはより安定で、したがってより長いゲノムを造ることができます。そして、一つの有機体にはあることができる能力の範囲を拡大しました。リボザイムは、リボソーム（現代的な独房の「タンパク質工場」）の主成分として残ります。


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地球上の生物の起源～その２

地球上の生命は、カーボンと水に基づきます。特に二酸化炭素から、カーボンは安定したフレームワークを合成の化学製品に提供して、環境から簡単に蒸留して取られることができます。類似した化学的性質（シリコン）による唯一の他の要素は、安定した構造は言うまでもなくできて、大部分のその合成物が固体であるので、有機体が引き抜くのがより難しいです。水には優れた溶媒で、2つの他の役に立つ特性があります。氷が浮くという事実は、水生の有機体が冬にそれの下で生き残るのを可能にします;そして、その分子は電気的に負と正の端を持ちます。そして、それはそれが他の溶媒がそうすることができるより広い合成物の範囲を作るのを可能にします。他の良い溶媒（例えばアンモニア）は、化学反応が生命を支えるにはあまりに遅いかもしれないような低温だけの液体で、水の他の利点が欠如しています。他の生化学に基づく有機体は、しかし他の惑星で可能かもしれません。生命がどのように独力でオールドスタイルの化学製品から出てきたかもしれないかという研究が、3つの可能な出発点に集中します：自己再生、それ自体と非常に類似している子供たちを生産する有機体の能力;代謝、食事をして、修繕するその能力;そして、食物を去るために製品を入力して、浪費させるが、不必要な物質を除外する外部の細胞膜。理論的で経験的なアプローチが互いと接触し始めているだけの時から、自然発生の研究はまだ、行く長い道のりを持ちます。


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地球上の生物の起源

2つ以上の別々の血統がすべての生きている有機体によって共有される多くの複雑な生化学メカニズムを独立して開発することができたことが信じ難いほどであるので、生化学者は地球の上のすべての生きている有機体が一つを共有しなければならないと結論します。しかし、化石の証拠が利用できる最も初期の有機体はバクテリアです。そして、それは直接オールドスタイルの材料に起因したために非常に複雑です。以前の種類の有機体の化石であるか地球化学の証拠の不足は仮説の多くの機会を残しました。そして、それは2つの主なグループに分類されます。その活力は地球で自発的に起こりました、まったく、それは宇宙のどこか他の所から「種をまかれました」。
生命地球が宇宙のどこか他の所から「種をまかれた」という考えは、少なくとも紀元前5世紀にさかのぼります。20世紀には、それは物理化学者アレニウスによって、天文学者フレッドホイルとチャンドラウィクラマシンジによって、そして、分子生物学者フランシスクリックと化学者レスリーオーゲルによって提案されました。「どこか他の所から接種された」仮説の3つの主なバージョンが、あります。大きな大気現象影響によってスペースに打ち込まれる断片を経た我々のソーラーシステムのどこか他の所から、その場合には、ただ一人の信用できる関係者は、火星です。おそらく彼らが彼らと持ってきた微生物による偶然の汚染の結果として、外国の訪問客によって;そして、自然の手段での以外ソーラーシステムの外でから。実験は若干の微生物がスペースに飛び出すことのショックを生き残ることができることを示唆します、そして、いくつかは数日間放射線への暴露を生き残ることができます、しかし、彼らがそれほどより長い期間の間スペースで生き残ることができるという証明がありません。科学者は、火星で、または、我々の銀河の他の惑星で独立して起こっている活力の見込みをめぐって意見が分かれます。


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進化の生活歴～その２

3億7000万年前に急速に間に進化した土地脊椎動物を生産した血統、そしてまだ、全く水生である一方四肢を得て、3億6000万年前に。陸上植物は非常に成功したので、それらは、遅いデボン紀における生態学の危機を引き起こしました。二畳紀中に、哺乳動物の先祖を含む土地を支配したかもしれません。しかし、消滅の出来事は2億5100万年前に複雑な生命を拭くことに接近して来ました。この大災害からの回復中に、祖竜は最も豊富な土地脊椎動物になりました。1つの祖竜グループ(恐竜)は、恐竜から発展したジュラ紀および白亜紀、および鳥を支配しました。この時の間、哺乳動物の先祖は小さな食虫植物としてのみ生き残りました。tの後に彼、6500万年前の消滅の出来事、非鳥類の恐竜から死んで、哺乳動物は、サイズと多様性の中で急速に増加しました。そのような大量絶滅は、変化させるべき有機体の新しいグループのために機会を提供することにより発展を加速したかもしれません。社会性昆虫が顕花植物と同時のまわりで現われました。昆虫「家系図」の小部分だけを占めますが、それらは今昆虫のの上に半分の全積載物重量を形成します。その最も初期の化石が日付を持つ直立して歩行用の類人猿の血統から発展した人間の上から、600万年前に。この血統の初期のメンバーは脳をチンパンジーサイズでしたが、後に約300万年前に脳サイズの安定した増加のサインがあります。


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