ミトコンドリアミステリー3

ミステリアスな太古の歴史

倍率の高い顕微鏡で生きた細胞を観察する。すると｢細胞内の核｣と
｢周囲を堅固に覆う細胞表層｣の間、すなわち細胞質の中を、細胞の
原形質流動と呼ばれる動きに乗って疾走するようにうごめくものが
いる。それはまさに、泳ぐ意思を持った細胞のように見える。これ
がミトコンドリアである。細胞の中は、それほどスタティックなも
のではなく、かなりダイナミックなもののようだ。

この動く意思を持った細胞のように見えるものは、なぜ、他の細胞
の中にいるのか。その謎は、16億年から20億年もの太古にさかのぼ
る。酸素をエネルギー源とするある好気性細菌が、他の細菌の中に
もぐり込む事件が起こった。いや、あるいは、とある細菌が、酸素
による効率の高いエネルギー変換を行っている好気性細菌を呑み込
んだ結果だったのかもしれない。

実をいうと、細胞には酸素を必要としないかたちのエネルギー代謝
もある。それは例えば、｢解糖系｣と呼ばれるプロセスで、酸素を必
要とせずに糖を分解してエネルギーに変える働きである。こんな例
が分かりやすいかもしれない。

人が息をしばらく止めて酸素の供給を断っても大丈夫なのは、体内
残留酸素の利用もあるが、実はこの解糖という働きを細胞が持って
いるためでもある。長い潜水が、訓練によって可能になるあたりは
この解糖の働きによるものだという見方もある。ただし、この解糖
が持つエネルギー変換効率は酸素を用いたエネルギー変換の1/15程
度しかない。案外、非生産的なのだ。

だからこういう風にもいえる。生命の進化は、解糖系より15倍もの
エネルギー製造をする好気性細菌を取り込むことによって、きわめ
て活発な活動をする新たな細胞を誕生させたとも。

私たちのような生物は、実は、生命40億年の歴史の中で、細胞と細
胞の融合による｢共生｣という出来事を通して生まれた、実にミステ
リアスな存在なのである。このあたりの詳細は､以前に書いた｢共生
ということ｣を読んでいただけたらと思う。

では、ミトコンドリアは、細胞内に入り込む、もしくは取り込まれ
ることで、どのような働きをすることになったのだろうか。動物の
体で見てみると、ミトコンドリアは、こんな働きをしている。

筋肉を動かすには大きなエネルギーが必要となる。このエネルギー
をミトコンドリアは、炭水化物を酸素で燃やして｢生体の電力｣とも
｢エネルギー通貨｣とも呼ばれるATP(adenosinetriphosphate=アデノ
シン三燐酸)というエネルギー源として、形成しているのだ。

このあたりが、ミトコンドリアを細胞内エネルギープラントと呼ぶ
理由のひとつである。私たちヒトのような定温動物が、体温を一定
に保っていられるのも実はミトコンドリアが生産しているエネルギ
ーのおかげなのである。

このエネルギープラントは酸素を用いて活動している。しかし酸素
とは、活性酸素が示す振る舞いのように、生体にとってはひどく危
険な要素を持っているものだ。それは生命の設計図である遺伝子を
破壊する作用である。

ところが最初の真核細胞は、鎧(よろ)われた核の中に遺伝子を隔離
することにより、ミトコンドリアが周囲の細胞質の中で酸素を活用
している現場の危険性をなるべく蒙らないようにうまく回避した。

そしてミトコンドリア自身も、自らの重要な遺伝子の大部分をこの
鎧われた核の中に融合させることで自らを身軽にすると同時に、酸
素という危険な存在を利用してエネルギー生産に専心するようにな
っていったのだ。

そして、酸素との戦いという危機回避をうまく成し遂げた単細胞生
物から、やがて、多細胞生物が生まれ、生命の進化が爆発的に進展
したともいえる。その意味でいえば、ミトコンドリアは、エネルギ
ープラントとして細胞活性を促すことによって、生命進化の大きな
引き金になったということも可能なのだ。

[4]へ続く