独立栄養説と内部共生説の大きな違いは、独立栄養説では、核や細胞質は個々の原核生物のスペクトルが進化的に変化してできたとするのに対し、内部共生説では、特定の小器官、特に真核細胞のミトコンドリアや葉緑体は、かつて共生関係にある原核微生物だったとすることである。

真核細胞は原核細胞とは大きく異なり、ユニークな性質を持っています。真核細胞は、核と重要な膜結合小器官を持つことが最も重要である。真核細胞の進化や、真核細胞内のミトコンドリアや葉緑体の起源を説明する説はいくつかある。独立栄養説と内部共生説がそれである。常染色体説は真核細胞内の核と細胞質の起源を、内生鮮質説は真核細胞内のミトコンドリアと葉緑体の起源を説明するものである。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. オートポイエティック理論とは 3. エンドシンビオティック理論とは 4. オートポイエティック理論とエンドシンビオティック理論の類似点 5. 横並び比較 -表形式でのオートポイエティック理論とエンドシンビオティック理論 6. まとめ

自生説は何ですか？

真核生物の細胞形成に関する主な学説のひとつに、「自己同型説」がある。この説によると、真核細胞は原核生物の祖先から、原核生物の細胞膜の侵食による機能分化によって直接進化したことになる。この説は、核、細胞質、およびゴルジ装置、小胞、リソソーム、小胞体などの小器官が、単一の原核生物系統の中で進化的に変化して形成されたとするものである。ミトコンドリアや葉緑体のみに適用される「内部共生説」とは異なり、「自己共生説」は小胞体、ゴルジ装置、核膜、個々の膜に囲まれたオルガネラ（リソソームなど）にも適用される。

内部共生理論は何ですか？

真核細胞における特定のオルガネラの起源を説明する仮説的なプロセスとして、細胞内共生説（endosymbiosis theory）または細胞内共生説（endosymbiosis theory）がある。ミトコンドリアや葉緑体が真核細胞に入る仕組みを説明した説。そのため、ミトコンドリアは独立栄養生物であるα-プロテオバクテリアが真核生物に共生して誕生したと考えられている。これは、原始的な真核生物細胞と独立栄養細菌が共生した結果である。この独立栄養細菌は、原始的な真核生物細胞に飲み込まれる。一度飲み込まれた宿主細胞は、快適で安全な住処を提供する。そして、その共生関係から、真核生物のミトコンドリアが誕生することになる。

この説によると、葉緑体はシアノバクテリアが細胞内共生によって植物細胞に取り込んだものであるとされています。シアノバクテリアは、ミトコンドリアを持つ原始的な真核生物細胞に飲み込まれた。これが、光合成を行う真核細胞内の葉緑体の起源につながる。したがって、真核細胞内で原核微生物がミトコンドリアや葉緑体を作り出す仕組みを、共生説によって科学的に説明することができるのである。

図01：内部共生理論

ミトコンドリアや葉緑体の大きさなど、いくつかの事実から共生内生説が支持されている。この2つの小器官は、原核細胞の大きさと同じである。バクテリアの細胞と同じような二元分裂をします。また、ミトコンドリアも葉緑体も、現代の原核生物と非常によく似た遺伝子を持つ独自の環状DNAを持っている。また、ミトコンドリアや葉緑体には、原核生物と同様に30Sと50Sサブユニットからなるリボソームが存在する。これらの事実は、これらの小器官がより原核生物に近いものであることを証明している。したがって、真核細胞内のこれらの小器官は、かつて原核生物であったというのが、細胞内共生説の考え方である。

自生説とかんせつきょうぶつせつの共通点

• 真核細胞の起源を説明する説として、常染色体説と内生鮮人説がある。
• どちらの説も、真核細胞の小器官は原核細胞から発生したとするものである。

自生説とかんせつきょうぶつせつの違い

オートポイエーシス説は、真核細胞が原核生物の祖先から原核生物の細胞膜の侵入によってもたらされた機能分担によって直接進化したとする説であり、エンドシンジス説は、真核細胞の特定のオルガネラが原核生物の祖先との共生の結果として進化したとする説である。これが、独立栄養説と内部共生説の重要な違いである。

さらに、小胞体、ゴルジ装置、核膜など、個々の膜に囲まれたオルガネラについては常染色体説を、ミトコンドリアと葉緑体については内生菌説を適用することができる。

以下のインフォグラフィックは、オートポイエティック説とエンドシンジバイオティック説の違いを示したものです。

概要 - 自生説 vs. かんせつきょうぶつせつ

真核細胞の形成には、オートポイエティック説とエンドシンビオティック説の2つがある。独立栄養説では、核、ゴルジ装置、小胞、リソソーム、小胞体などのオルガネラは、原核生物の細胞膜が侵食された結果、機能的に区画化されて直接発生すると考えられている。一方、真核生物の小器官の中には、特にミトコンドリアや葉緑体など、共生関係によって原核生物から進化したものがあるとする内生説がある。この説によると、これらの小器官は、かつて真核細胞の中に住んでいた原核細胞であったということになる。こうして、自己共生説と内生説の違いがまとめられる。

引用

1 Martin, William F. et al."An endosymbiotic theory of eukaryotic origins," Philosophical Repertory of the Royal Society B: Biological Sciences, 26 September 2015, royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstb.2014.0330.

2 細胞生物学の原理（BIOL2060）.Biology 2060: Cell Biology, Memorial University of Newfoundland, available here.