生命を構成していく細胞周期のプロセスについて見てみよう!

2020年3月31日
生殖機能はレースのようだと説明されることがあり、何千もの精子が卵子へ行き着くレースに例えられます。受精した途端に細胞が形作られ、それが最終的に生命となるのです。

この記事では、生命を構成していく遺伝学、細胞周期のプロセスについてご紹介します。細胞の役割は分裂することと、細胞株を永存させることです。さらに細胞周期に関しては、そのプロセスの後に、細胞はまた開始地点に戻らなければいけない点についてもお話します。

遺伝物質は細胞核に集中していることはご存知ですね。この情報がいつどのようにして伝達されるかについて、生物学研究が行われています。細胞複製の間に起こる周期について分析するばかりでなく、このプロセスの発達段階で発生する変化や突然変異についても研究しています。

では細胞周期とはいったい何なのでしょうか?

 

子どもの遺伝:細胞周期の定義

基本的に細胞周期は、細胞が再生される一連の秩序正しいプロセスのことです。つまり細胞が複製され、元の細胞と同じものが2つ形成される機能です。

細胞周期の間に2種類の段階があり、間期(細胞分裂の準備)とM期(細胞分裂期)に分けられます。これは複製が完了し、新たな細胞が形成されると、すぐに始まるプロセスです。それから分裂が最高潮に達して、姉妹染色分体が構成されます。

間期について

これは細胞が自己複製をするための準備期間です。そのためには、遺伝物質を複製する必要があります。娘細胞一対を完全に送り出すには、染色体が2つずつなければいけません。

間期の3つの段階:G0/G1、S、G2

  • G0/G1は最初の段階です。細胞はRNAとタンパク質を合成し始め、特に中心体などの細胞小器官を複製します。この時点で既に細胞の容量と大きさが倍になっています。この段階の終わりには「細胞周期チェックポイント」があり、その監査を通れば間期の次の段階へ移り、それをもう止めることができません。
  • S期は合成の期間で、有糸分裂の準備をします。この時点で細胞はDNAを複製し、染色体タンパク質のヒストンが作られますが、まだ細胞分裂は始まっていません。
  • G2期に入ると、細胞分裂が始まるまでの準備を全て完了します。ここではまずDNAの複製が正常に行われているか確認するという、細胞周期の制御機能が働きます。引き続きRNAとタンパク質が合成され、核膜が消失し紡錘体(スピンドル)構造を形成し始めるのです。

この時点で、細胞は次の段階であるM期に以降する準備が整います。

生命を構成していく 細胞周期 のプロセス

細胞周期:M期

前述の通り、M期は細胞分裂そのものが起こる期間です。それが有糸分裂であれば、2つの娘細胞を前駆細胞として形成します。減数分裂の場合は、4つの生殖細胞を形成します。基本的にM期は有糸分裂と細胞質分裂の2種類の段階に分けられます。

有糸分裂

この段階では次のような一連の特徴があります。

細胞質分裂

細胞周期は細胞質分裂を伴って、2つの娘細胞間の細胞質の物理的分裂で最高潮に達します。この段階は有糸分裂の後期と時期が重なり、細胞核と細胞質の分裂は殆ど同時に行われます。

動物細胞では、このプロセスは母細胞の赤道の部分で絞り込みが生じることで起こります。それに対して植物細胞では、隔膜形成体という分離隔壁が形成され、元の細胞が2つに分裂します。

 

細胞が減数分裂の様式を取る場合

実際、このプロセスは生物が生殖細胞の生成に関心がある場合にのみ起こります。これらの細胞は生殖と関連しているので、体内の正常な細胞として半分の染色体しかありません。

明らかに減数分裂の方が有糸分裂よりも複雑になります。しかしこれは4つの娘細胞を得るために、有糸分裂が2回続けて起こると解釈することもできます。これらは各細胞の染色体の数が半分なので、母細胞とは同一ではありません。

このプロセスの重要性は最初の減数分裂にあります。その中で相同染色体は、その結果が元の細胞とわずかに異なるような方法で互いに交差します。そうすることによって、理論的に生命の進化を可能にする、遺伝子バリエーションがランダムに導入されます。

「これらのことを、生存に有利なバリエーションと個々の遺伝の違い、有害なものに対する破壊、自然選択または適者生存、と私は呼んでいます。」

– C・ダーウィン –

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  • Pérea Porto, J y Gardei, A. (2017). Definición del ciclo celular [artículo en web]. Recuperado de: www.definicion.de
  • Alberts, B. Biología molecular de la célula. Edición: Omega