40億年近く前、最初の生命体が地球に出現しました。これらは最も初期のバクテリアでした。 これらのバクテリアは時間とともに進化し、最終的には今日見られる多くの生命体に分岐しました。 細菌は原核生物と呼ばれる生物のグループに属しており、膜で結合された内部構造を含まない単細胞の実体です。 他の種類の生物は、膜に結合した核や他の構造を持つ真核生物です。 細胞にエネルギーを供給するミトコンドリアは、細胞小器官と呼ばれるこれらの膜結合構造の1つです。 葉緑体は、食物を作ることができる植物細胞の細胞小器官です。 これらの2つのオルガネラはバクテリアと多くの共通点があり、実際にはそれらから直接進化した可能性があります。
別々のゲノム
バクテリアは、プラスミドと呼ばれる環状成分で、遺伝子を含む分子であるDNAを運びます。 ミトコンドリアと葉緑体は、プラスミドのような構造で運ばれる独自のDNAを持っています。 さらに、ミトコンドリアや葉緑体のDNAは、細菌のDNAと同様に、DNAに結合するヒストンと呼ばれる保護構造に付着しません。 これらの細胞小器官は、細胞の残りの部分から独立して、独自のDNAを作成し、独自のタンパク質を合成します。
タンパク質合成
バクテリアはリボソームと呼ばれる構造でタンパク質を作ります。 タンパク質製造プロセスは、タンパク質を構成する20のサブユニットの1つである同じアミノ酸から始まります。 この出発アミノ酸は、バクテリア、ミトコンドリア、葉緑体のN-ホルミルメチオニンです。 N-ホルミルメチオニンはアミノ酸メチオニンの異なる形態です。 細胞の残りのリボソームで作られたタンパク質は、異なる開始シグナルを持っています-プレーンメチオニン。 さらに、葉緑体リボソームは細菌のリボソームと非常によく似ており、細胞のリボソームとは異なります。
レプリケーション
ミトコンドリアと葉緑体は、 バクテリアが繁殖する. ミトコンドリアと葉緑体が細胞から除去された場合、細胞はこれらの細胞小器官をこれ以上作成して、除去された細胞小器官を置き換えることはできません。 これらのオルガネラを複製できる唯一の方法は、バクテリアが使用するのと同じ方法である二分裂です。 バクテリアのように、ミトコンドリアと葉緑体はサイズが大きくなり、それらのDNAと他の構造を複製し、次に2つの同一の細胞小器官に分裂します。
抗生物質に対する感受性
ミトコンドリアと葉緑体の機能は、バクテリアに問題を引き起こす同じ抗生物質の作用によって損なわれているようです。 ストレプトマイシン、クロラムフェニコール、ネオマイシンなどの抗生物質はバクテリアを殺しますが、ミトコンドリアや葉緑体にも損傷を与えます。 たとえば、クロラムフェニコールは、タンパク質産生の部位である細胞内の構造であるリボソームに作用します。 抗生物質は細菌のリボソームに特異的に作用します。 残念ながら、それはミトコンドリアのリボソームにも影響を及ぼし、アリソンE博士による2012年の研究を結論付けています。 アイオワ州立大学獣医学部のバーンヒルと同僚は、ジャーナル「抗菌剤と化学療法」に掲載されました。
シンビオジェネシス理論
葉緑体、ミトコンドリア、バクテリアの間の著しい類似性のために、科学者はお互いの関係を調べ始めました。 生物学者のリン・マーギュリスは1967年に内部共生理論を開発し、真核細胞のミトコンドリアと葉緑体の起源を説明しました。 マルグリス博士は、ミトコンドリアと葉緑体の両方が原核生物の世界で発生したと理論づけました。 ミトコンドリアと葉緑体は、実際には原核生物そのものであり、宿主細胞との関係を形成する単純な細菌でした。 これらの宿主細胞は、酸素が豊富な環境に住むことができず、これらのミトコンドリア前駆体を飲み込んだ原核生物でした。 これらの宿主生物は、有毒な酸素含有環境で生き残ることができることと引き換えに、彼らの住民に食物を提供しました。 植物細胞の葉緑体は、シアノバクテリアに似た生物に由来している可能性があります。 葉緑体前駆体は、植物細胞と共生するようになりました。 宿主細胞が安全な場所を提供する一方で、宿主にブドウ糖の形で食物を提供する 住む。