分裂 (生物学)

分裂（Fission）

生物学における分裂は、一つの実体が二つ以上の部分に分かれ、それらが元の実体と類似した独立した存在として再生される現象を指します。一般的には、この用語は細胞に関して用いられますが、生物体全体、個体群、または種の分割も含まれます。分裂は主に二分裂と多分裂の2種類に分類されます。

二分裂

二分裂とは、一つの生物が二つの部分を生成する過程です。特に、古細菌や細菌における無性生殖の形態として主に見られます。例えば、ミトコンドリアなどの細胞小器官もこのプロセスを用いています。この過程では、生きた細胞が分裂する際に、それぞれが元の細胞の大きさに成長する可能性を持つ二つの部分に分かれます。

原核生物の二分裂

原核生物では、最初にDNAが複製され、それぞれの複製が細胞膜の異なる位置に結合します。その後、細胞が引き離される過程で、複製されたDNAと元のDNAが分かれます。この無性生殖の結果、生成される細胞は遺伝的に同一であるため（変異を除けば）、同じ遺伝物質を持ちます。二分裂は有糸分裂や減数分裂とは異なり、細胞上に紡錘体を形成せずに行われます。

FtsZ依存性の分裂メカニズム

FtsZは、分裂を誘導する重要なタンパク質で、細菌の分裂部位に最初に配置されることで知られています。Zリングの形成を介し、娘細胞間の分裂面を決定します。MinCやMinDは分裂を妨げますが、MinEは分裂の際にFtsZの活性を促進します。具体的な流れとしては、以下のステージが挙げられます。

1. 分裂準備中の細菌はDNAが巻かれた状態にあります。
2. DNAが複製され、ほどけていきます。
3. DNAが細菌の極に引き寄せられます。
4. FtsZの作用で新しい細胞壁が形成され始めます。
5. 細胞壁が完成すると、細菌は分裂します。
6. 新しい細胞はDNAやリボソームを持つ新しい生物となります。

二分裂の速度

生物によって分裂速度は異なりますが、大腸菌の場合、37℃で約20分ごとに二分裂します。倍加時間とも呼ばれるこの期間は、細菌の増殖における重要な指標です。他の細菌種でも倍加時間は異なり、結核菌のように非常に遅いものもあります。

古細菌における分裂

テルモプロテオータは、細胞壁もFtsZ機構も持たず、別の方法で分裂します。彼らは真核生物のESCRT-III系を利用して細胞膜を操作し分裂します。

多分裂

多分裂は、一つの親細胞から複数の核が生まれ、それが細胞質分裂を経て複数の娘細胞が生成される過程です。このプロセスは胞子虫や藻類に多く見られます。

寄生生物における多分裂

寄生生物も、この方法を利用して容易に細胞分裂を行います。例えば、ヒトに寄生するブラストシスチス・ホミニスは数日内に分裂を始めます。

断裂

原生動物に見られる断裂は、親細胞が細胞質を分割し、多核体の娘細胞が生成される特異な分裂方法です。

クローン分裂

多細胞生物の中には、出発点となる形態から分断され、各断片が独立した個体として成長するクローン分裂が存在します。

集団分裂

また、個体集団が分割される現象は集団分裂と呼ばれ、これは新たな環境要因や地理的要因によってもたらされます。これにより、遺伝的多様性が生じ、種の進化にも寄与します。

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