多細胞生物
多細胞生物とは、その体が複数の細胞から構成されている生物を指します。これに対し、体がたった一つの細胞で成り立っている生物は単細胞生物と呼ばれます。
動物界や植物界に属する生物は、例外なくすべて多細胞生物です。菌界には多細胞生物と一部の単細胞生物が含まれます。私たちが普段、肉眼で見ることができる生物の大部分は多細胞生物です。さらに細かく見れば、原核生物の中にも比較的単純な多細胞構造を持つものが存在しますし、多くの単細胞真核生物を含む原生生物界にも、ある程度の発達した多細胞体制を持つものが含まれています。これまでに確認されている多細胞生物の中で、最も少ない細胞数で体を構成しているのは、シアワセモ（Tetrabaena socialis）という緑藻類で、わずか4個の細胞からなります。
単細胞生物が細胞分裂によってそのまま個体数を増やしていくのに対し、多細胞生物の有性生殖では、生殖細胞のみが次の世代へと受け継がれます。個体の増殖速度という点では、単細胞生物の方が速く、短期間での繁殖には有利です。しかし、多細胞生物は細胞をそれぞれ専門化させ、複雑な機能を持つことで、生存競争において有利な戦略をとってきました。
生物は進化の歴史の中で、複数回にわたって独立に多細胞体制を獲得したと考えられています。例えば、動物、菌類、植物はそれぞれ異なる起源から多細胞化が進んだとされています。比較的新しい時期に多細胞化した例としては、群体を形成するボルボックスなどが知られています。
化石の記録からは、最初の多細胞生物が約10億年前に誕生したと考えられています。これは、生物そのものが誕生したとされる35億年前から数えると、多細胞化が実現されるまでに約25億年という長い時間を要したことを示唆しています。多細胞化には、個々の細胞が互いに接着し、周囲の細胞と連携を取り合うことが不可欠です。このため、細胞間の情報伝達（シグナル伝達）のメカニズムが高度に発達する必要があり、単細胞の真核生物がこれらの機能を持つまでに時間がかかったと考えられています。
発達した多細胞体制を持つ生物の体は、非常に多様な種類の細胞から成り立っています。しかし、有性生殖を行う場合、その生命は通常、受精卵と呼ばれるたった一つの細胞から始まります。この受精卵が分裂を繰り返し、様々な形態や機能を持つ細胞に変化しながら成熟した個体へと成長していく過程を「個体発生」と呼びます。また、元の細胞から異なる性質を持つ細胞が生じる現象を「分化」と言います。多様に分化した細胞であっても、原則として細胞が持つゲノム（全遺伝情報）は同一です。これは、遺伝子の発現パターンや染色体の状態が細胞によって異なることに依存しています。ただし、哺乳類の抗体を作る細胞や、線形動物ウマノカイチュウの体細胞など、例外的にゲノムに変化が起こることが知られている場合もあります。
動物的な生活とは、自ら移動しながら外部から栄養を取り込む生活様式です。このような生活を送る生物のうち、多細胞であるものは動物界に分類される生物に限られます。原生生物界に属する動物的な生物は、全て単細胞であるか、あるいは群体を形成するにとどまります。
このタイプの多細胞化がどのように進化したのかについては、現在も様々な説が唱えられており、決定的な定説はありませんが、ヘッケルの系統発生論などが有力な仮説の一つとして挙げられています。いずれの説においても、移動する際に進行方向にある細胞がより効率的に餌を得られる可能性が高いことから、早い段階で、摂取した栄養を体の各細胞に行き渡らせる仕組みが発達したと考えられます。同様に、効率的な運動能力、外部環境を感知する感覚器、そしてそれらの情報を体内で伝達する仕組みが進化した結果、複雑な組織や器官から成る体制が獲得されました。しかし、この進化の代償として、個々の細胞は互いに強く依存し合うようになり、体の一部が単独で生き延びる能力は低くなっています。なお、変形菌は動物的な生活を送りますが、彼らは多細胞化ではなく、核が増えても細胞分裂を行わず、多核体という形質を選択したとも解釈できます。
植物的な生活とは、光合成によって自ら栄養を作り出す独立栄養の生活様式です。これに類する生物には、原核生物の藍藻類、様々な藻類を含む原生生物、そして植物界の生物が含まれます。光合成を行うためには、光が当たり、二酸化炭素と水を吸収できればよく、他に特別な条件は必要ありません。体を固定する必要性などから多細胞化が進むとしても、細胞が単純に平らに並んだ構造であれば、各細胞が比較的独立して栄養を賄うことが可能です。実際、多くの藻類の分類群で独自に多細胞化が見られ、原核生物である藍藻にも細胞が一列に連なった多細胞体制が存在します。これらの多くでは、生殖細胞以外の細胞分化はほとんど見られないか、あるいは全く見られない場合もあります。一方で、これらのグループには依然として単細胞のまま生活している種類も多数存在します。褐藻類は藻類の中では例外的に組織の分化が発達しており、これが彼らが極端に大型化することを可能にしているのかもしれません。
植物の組織分化は、生物が水中から陸上へと進出した際に大きく変化しました。陸上環境に適応するため、体を支え、土壌から水を吸い上げるための根や、体内で水や養分を運搬する維管束、そして乾燥した環境での有性生殖を確実に行うための花など、水中生活を送る藻類とは比較にならないほど複雑な多細胞体制へと進化が起こりました。
菌類的な生活とは、基質（栄養源）の表面に体を密着させ、そこから消化酵素を分泌して有機物を分解し、分解された栄養素を体表から吸収する生活様式です。原生生物の一部（卵菌類など）や、菌界に属する生物がこのタイプに含まれます。このような生活では、必ずしも多細胞である必要はありませんが、基質と接触する体表面積をできるだけ大きく取ることが重要になります。菌類が選択した多細胞体制は、一般的に菌糸と呼ばれる、細胞が一列に連なり、その先端が成長していく比較的簡単な構造です。菌界の生物は、単細胞であるか、この菌糸からなる多細胞体のいずれかの体制をとります。肉眼で見えるキノコのような複雑な構造体（子実体）も、実は菌糸が密に絡み合って作られたものです。しかしながら、菌界を構成する主要な四つの門（ツボカビ門、接合菌門、子嚢菌門、担子菌門）の全てに、単細胞生物が含まれていることが知られています。さらに、普段は菌糸体を形成する菌類でも、特定の条件下では単細胞の形態をとる場合があることも分かっています。
また、菌類における多細胞体は、多核体である、あるいはそれに近い性質を持つ傾向が強いことも特徴です。ツボカビ類の中で菌糸を形成するものや、接合菌類の菌糸体は、通常、多核体（一つの細胞内に複数の核が存在する状態）です。子嚢菌類や担子菌類では、菌糸にしっかりとした隔壁があって細胞が区切られているように見え、多細胞性がより明確ですが、実際には細胞を隔てる壁に穴が開いており、この穴を通じて核や細胞内の小器官が隣の細胞へ移動できる可能性があることが知られています。
動物界や植物界に属する生物は、例外なくすべて多細胞生物です。菌界には多細胞生物と一部の単細胞生物が含まれます。私たちが普段、肉眼で見ることができる生物の大部分は多細胞生物です。さらに細かく見れば、原核生物の中にも比較的単純な多細胞構造を持つものが存在しますし、多くの単細胞真核生物を含む原生生物界にも、ある程度の発達した多細胞体制を持つものが含まれています。これまでに確認されている多細胞生物の中で、最も少ない細胞数で体を構成しているのは、シアワセモ（Tetrabaena socialis）という緑藻類で、わずか4個の細胞からなります。
多細胞体制の進化と発達
単細胞生物が細胞分裂によってそのまま個体数を増やしていくのに対し、多細胞生物の有性生殖では、生殖細胞のみが次の世代へと受け継がれます。個体の増殖速度という点では、単細胞生物の方が速く、短期間での繁殖には有利です。しかし、多細胞生物は細胞をそれぞれ専門化させ、複雑な機能を持つことで、生存競争において有利な戦略をとってきました。
生物は進化の歴史の中で、複数回にわたって独立に多細胞体制を獲得したと考えられています。例えば、動物、菌類、植物はそれぞれ異なる起源から多細胞化が進んだとされています。比較的新しい時期に多細胞化した例としては、群体を形成するボルボックスなどが知られています。
化石の記録からは、最初の多細胞生物が約10億年前に誕生したと考えられています。これは、生物そのものが誕生したとされる35億年前から数えると、多細胞化が実現されるまでに約25億年という長い時間を要したことを示唆しています。多細胞化には、個々の細胞が互いに接着し、周囲の細胞と連携を取り合うことが不可欠です。このため、細胞間の情報伝達（シグナル伝達）のメカニズムが高度に発達する必要があり、単細胞の真核生物がこれらの機能を持つまでに時間がかかったと考えられています。
発達した多細胞体制を持つ生物の体は、非常に多様な種類の細胞から成り立っています。しかし、有性生殖を行う場合、その生命は通常、受精卵と呼ばれるたった一つの細胞から始まります。この受精卵が分裂を繰り返し、様々な形態や機能を持つ細胞に変化しながら成熟した個体へと成長していく過程を「個体発生」と呼びます。また、元の細胞から異なる性質を持つ細胞が生じる現象を「分化」と言います。多様に分化した細胞であっても、原則として細胞が持つゲノム（全遺伝情報）は同一です。これは、遺伝子の発現パターンや染色体の状態が細胞によって異なることに依存しています。ただし、哺乳類の抗体を作る細胞や、線形動物ウマノカイチュウの体細胞など、例外的にゲノムに変化が起こることが知られている場合もあります。
動物における多細胞体制
動物的な生活とは、自ら移動しながら外部から栄養を取り込む生活様式です。このような生活を送る生物のうち、多細胞であるものは動物界に分類される生物に限られます。原生生物界に属する動物的な生物は、全て単細胞であるか、あるいは群体を形成するにとどまります。
このタイプの多細胞化がどのように進化したのかについては、現在も様々な説が唱えられており、決定的な定説はありませんが、ヘッケルの系統発生論などが有力な仮説の一つとして挙げられています。いずれの説においても、移動する際に進行方向にある細胞がより効率的に餌を得られる可能性が高いことから、早い段階で、摂取した栄養を体の各細胞に行き渡らせる仕組みが発達したと考えられます。同様に、効率的な運動能力、外部環境を感知する感覚器、そしてそれらの情報を体内で伝達する仕組みが進化した結果、複雑な組織や器官から成る体制が獲得されました。しかし、この進化の代償として、個々の細胞は互いに強く依存し合うようになり、体の一部が単独で生き延びる能力は低くなっています。なお、変形菌は動物的な生活を送りますが、彼らは多細胞化ではなく、核が増えても細胞分裂を行わず、多核体という形質を選択したとも解釈できます。
植物における多細胞体制
植物的な生活とは、光合成によって自ら栄養を作り出す独立栄養の生活様式です。これに類する生物には、原核生物の藍藻類、様々な藻類を含む原生生物、そして植物界の生物が含まれます。光合成を行うためには、光が当たり、二酸化炭素と水を吸収できればよく、他に特別な条件は必要ありません。体を固定する必要性などから多細胞化が進むとしても、細胞が単純に平らに並んだ構造であれば、各細胞が比較的独立して栄養を賄うことが可能です。実際、多くの藻類の分類群で独自に多細胞化が見られ、原核生物である藍藻にも細胞が一列に連なった多細胞体制が存在します。これらの多くでは、生殖細胞以外の細胞分化はほとんど見られないか、あるいは全く見られない場合もあります。一方で、これらのグループには依然として単細胞のまま生活している種類も多数存在します。褐藻類は藻類の中では例外的に組織の分化が発達しており、これが彼らが極端に大型化することを可能にしているのかもしれません。
植物の組織分化は、生物が水中から陸上へと進出した際に大きく変化しました。陸上環境に適応するため、体を支え、土壌から水を吸い上げるための根や、体内で水や養分を運搬する維管束、そして乾燥した環境での有性生殖を確実に行うための花など、水中生活を送る藻類とは比較にならないほど複雑な多細胞体制へと進化が起こりました。
菌類における多細胞化
菌類的な生活とは、基質（栄養源）の表面に体を密着させ、そこから消化酵素を分泌して有機物を分解し、分解された栄養素を体表から吸収する生活様式です。原生生物の一部（卵菌類など）や、菌界に属する生物がこのタイプに含まれます。このような生活では、必ずしも多細胞である必要はありませんが、基質と接触する体表面積をできるだけ大きく取ることが重要になります。菌類が選択した多細胞体制は、一般的に菌糸と呼ばれる、細胞が一列に連なり、その先端が成長していく比較的簡単な構造です。菌界の生物は、単細胞であるか、この菌糸からなる多細胞体のいずれかの体制をとります。肉眼で見えるキノコのような複雑な構造体（子実体）も、実は菌糸が密に絡み合って作られたものです。しかしながら、菌界を構成する主要な四つの門（ツボカビ門、接合菌門、子嚢菌門、担子菌門）の全てに、単細胞生物が含まれていることが知られています。さらに、普段は菌糸体を形成する菌類でも、特定の条件下では単細胞の形態をとる場合があることも分かっています。
また、菌類における多細胞体は、多核体である、あるいはそれに近い性質を持つ傾向が強いことも特徴です。ツボカビ類の中で菌糸を形成するものや、接合菌類の菌糸体は、通常、多核体（一つの細胞内に複数の核が存在する状態）です。子嚢菌類や担子菌類では、菌糸にしっかりとした隔壁があって細胞が区切られているように見え、多細胞性がより明確ですが、実際には細胞を隔てる壁に穴が開いており、この穴を通じて核や細胞内の小器官が隣の細胞へ移動できる可能性があることが知られています。
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