19億年前 超大陸ヌナ

大陸の収縮も終わりを迎え離散の時期に入る地球、寒冷期を終えた地球は既に多くの生命を死滅させていたが、ヌナの収束時間はそう長くなかった。
プレート活動は活発化し、上昇プルームと共に火山活動が活発化し、温室効果が始まる。
それにより又バクテリア類は大量発生し、酸素濃度は陸地に集中していった。
しかし栄養塩などの繁殖領域の媒体となるものは浅瀬にのみ集中し陸地内部にまで生命が行き届くことはなかった。

浅瀬で広く繁栄していくアスガルド由来の真核種は、役10億年ほど、多細胞生物化することもなく繁栄を続けていく。
それを支えたのは細胞小器官の各々の働きが噛み合っていたとしか言いようがない。

細胞内小器官の連携

細胞内に存在している主な小器官は全て細胞膜から形成された輸送幕と核幕を図のように介して繋がり、電気的信号の元、各種栄養素の取引をする。

核は分裂の際にのみDNAを展開し、染色体を形作る、そしてDNA情報はRNAにより外部へ持ち出されアミノ酸を高次構造へと展開させていく。
核膜外部に粗面小胞体と呼ばれる細胞膜が畳むように織り込まれ、その表面ではリン脂質と結合した分子集合体が存在する。
それをリボソームという。

リボソーム:アミノ酸のペプチド結合の場

使用されるRNAは3種類
rRNA:(デアゴスティーニ型解読キットみたいなイメージ)
総分子量250万前後の２つのユニットが重なった大型RNAの恒星要素。

mRNA: (メッセンジャー、書き写して持ち運ぶイメージ)
DNAから転写して抜き出されたRNA

tRNA:(運搬、トレイン)
一定の定められた形状の塩基配列を持ち、アミノ酸を輸送してくるRNA
＊塩基配列折り返し地点にアンチコドンと呼ばれる、３つのコドンコードを当てはめる鍵穴構造を持ち、対応したコードがはまり込むとアミノ酸を接続後解放し、またアミノ酸を獲得しに向かう。
これによりアミノ酸はペプチド結合を果たすことができる。

タンパク質の輸送について

真核生物は全ての多様なタンパク質をリボソームで合成する、その行き先も全てmRNA上のデータが担う、その際シグナルペプチドと呼ばれるコードがRNAの開始には設定されておりそれに適応するコードのみ遊離型のリボソーム選択が行われる。
要はシグナル配列が起きない場合のみ、固定型リボソームを利用する。

タンパク質輸送先
①酵素などを含む膜内構成性成分
②細胞膜に埋め込まれた受容体分子
③ミトコンドリア又は葉緑体が利用するための分子
④多細胞化した時代からは膜外輸送用分子

・固定型はゴルジ体を利用し②④に輸送される。
・遊離型は、核を含む①③に利用される

全ての生物、植物は全てこの一貫した基本構造を元にアミノ酸を高次構造化させる。
太古の真核種は一様にこれを行い、栄養分を生成する。
小胞体、又は細胞質内にはシャペロンが存在し、これが二次構造であるペプチド類を三次構造に作り上げる。

アミノ酸の高次構造

アミノ酸は天然の物で500種類ほどが確認され、タンパク質として合成される元となるのがその中の22種類、真核種利用が21種、人は20種使用し、
そのうちの11種を体内生成し、9種を体外摂取により生命活動を行なっている。

おそらくこれまでの生命の歴史の中でデータにすら残らず淘汰された生命種は多く存在する。
その中でアミノ酸をタンパク質へと変容させる種の何割が死滅したかは謎であり。
はたまた過去の生命が使用したアミノ酸が何10種類あったのかも謎である。
おそらく単細胞生物の時代には今より多くの種が反映し、様々な代謝経路を持ち、数多くのアミノ酸を使用し、今より数多くのタンパク質を生成していたのだろうと思う。
現時点でさえ、自然界には役100億種にも及ぶタンパク質の生成経路があり、生命利用されるものはその中でも10万種類を数えるといわれる。
アミノ酸の多くは生命にとって毒性の強いものがその大半を占める。
生命が自己生成によってタンパク質を生成した理由たはアミノ酸の無毒化による。
又は比較的毒性の弱いものを生体利用する進化を果たしたのだろう。

一次構造〜ペプチド結合

2個連結→ジペプチド、3個→トリペプチド
〜10→オリゴペプチド、〜100→ボリペプチド

2次構造

ペプチド結合においての収縮状態は水素の位置によって変わる(OとHの水素結合)
αヘリックス:水素が偏って付属する為、螺旋を描き結合する
βシート:水素が左右交互につく為、安定し折り返す事で結合する
ランダムコイル:アモルフォス構造によく見られる、弾力性、伸縮性の高い構造タンパクを持つ、自然発生としては起きづらく、ポリエチレン、ナイロンなどに含まれるタンパク質状態

三次構造

三次構造までは全て一本のペプチド鎖から作られる。
生成においては、折り込みの際シャペロンと呼ばれるタンパク質が働くが、この種類は多く存在し樽の様な型番にペプチドが埋没していく過程で作られる。
ペプチドの末端にはメチル基などが存在する為疎水性であるが、それが加水され親水性の物に作り替えられる、要は水に溶けやすく作り替える。
コンパクトに縮合されたタンパク質は安定性を増しそれぞれの機関に送り込まれる。

ミトコンドリア

全生物種のその大半のエネルギーをもたらしたミトコンドリアという存在は当時から現在まで変わらず完全なるATP生成を施し生命を支える。
このミクロな生物の持つ機能性は現在でも動物、植物種の中で20億年変わらずその機能を維持し続ける。
これはアーキアの捕縛したミトコンドリアがいかに凄まじい性能を持っていたかという事でもある。

細胞膜と同質の外膜には、多くの分子チャネルを持ち分子量5000以下の物だけが透過できるつくりとなる。
チャネル:細胞膜の間にはまり込む複合分子体イオンチャネルとも呼ばれ、電子伝達により引き起こされる分子形態の変化がポンプの様な働きに動きを変える為、特定の分子を透過させたり、合成(酵素分子を含む場合)したりする。
膜間腔内部のタンパク質は脂肪膜と違う性質を持つ為、逆流などの流出が起こると自発的アポトーシスが起こるが、細胞に取り込まれたミトコンドリアの種にのみこれは起こる。
ミトコンドリアの持つ機能は既に、解糖系とクエン酸回路と電子伝達までの流れを果たしている。

解糖系:
アーキアが存在する以前の解答系は嫌気状態の為乳酸しか生成し得なかった。
細胞液の中にはLDHという酵素があり水素が電離を起こし乳酸から、ピルビン酸を生成する。
つまりは嫌気状態の生物は、脱水素反応を起こせる様な液中内での生命でなかった為だ、一方でミトコンドリアなどが利用するピルピン酸は、細胞液内でお買い物
単糖の糖鎖の最大は3である為、グルコースなどの6炭糖の場合は、2つに分解される。
その為1分子から２つずつのATPとNADHの生成なのだが、得られたピルビン酸(C3H4O3)という素材への変化は、好気性代謝サイクルを持つミトコンドリアにとっては更なる代謝経路を可能にする。
もっというならピルビン酸を更なる利用をする為に進化した種がミトコンドリアであり、その副産物こそが、酸素吸収の機能だった。
細胞液内で作られたピルビン酸はチャネルを利用しミトコンドリアの胎内に送り込まれる

クエン酸回路〜マトリクス内部

ミトコンドリア内のマトリクスと呼ばれる空間内で、まずピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体(60のサブユニットからなる)と呼ばれる酵素分子が働き、アセチルCoAに変換される(脂肪酸のβ酸化でも得られる、まぁそのうち)

ピルビン酸 + NAD+ + CoA → アセチルCoA + NADH + CO2 + H+

この反応で解糖系と、クエン酸回路は接続する。
正確にはクエン酸回路で直接的にATPが作られるわけではない。
水の付与、脱水、などで得られる H+これが大きな鍵を握る、マトリクス内とクリステと呼ばれる構造内部との水素イオンの濃度差によって、電子の受け渡しが生じる。
この引き起こされる電子伝達により回路自体に循環を生み出す、そしてマトリクスと膜間腔の間にクリステ構造を持つ脂肪膜があるのだが、そこには特殊な5種類のチャネルがある(複合体Ⅰ〜Ⅴ)
いずれも金属元素を持ち金属錯体構造を持つ。
これらを電子が通過する事で複合体は稼働しH+をくみ出し、ADPとリン酸からATPを合成し、放出している
この様な一連の流れを通し、全部で9段階を経て、3分子のCO2、2分子のH2O、15分子のATPを生成する。

回路の可逆性から捉える生命の意義

回路の回転方向に関して、好気性は右回転の回路を使用する、つまり二酸化炭素を吐き出す。
一方嫌気性の生物はこの回路をどちらからでも利用しエネルギーを生成する。
炭素固定に関しては有機物の有無、種類に応じ複雑に回路の方向は切り替わる。
クエン酸を合成するための酵素自体が、逆回転では分解に使用される。
もう何が何だか、ただただ凄まじいとしか言いようがない。
まるでこの回路自体がこの代謝という場の世界では極性的な全ての中心に存在する絶対的な神であるかの様でもある。

まとめ的中間報告

単細胞生物

核を持った真核生物は核分裂を繰り返しながら進化の道を歩む。
一個体の単細胞として生きる為、多細胞の生命体より複雑化し多様化していく。
様々な環境で適応する為に多くの進化形態を持つ、

水中では動物的捕食能力の高い種は移動のための鞭毛を明確な口を持つ、
陸地ではアメーバ移動する為に、粘液移動を行う種
また移動を行わず光合成を果たす者、
多くの核を持ち巨大化する者(核の数的に管理が間に合わず、すぐ死滅する)

これらの種は以前まで原生生物という種で括られ、更に4つの種類に分類されていたが、現在では、真核生物の派生系統の中で考えられている。
今では知られていない多くの種が存在し、生き残った種がそれぞれの進化系統を辿る事で今の生態系は作られる。
菌類、植物、動物と現在では大きく括られるが当時はそれぞれの独立した、特徴が模索的に見出される進化段階にあった。

無性生殖
この時代の増殖方法は無性生殖

この時代には細胞核を捻り切ることで全く同じ遺伝情報を持つ種を増やす方法が行われていた。
単一の遺伝情報は環境に対し同じように損傷し、同じように淘汰され、同じように生き残る。
生き残る種には環境による死滅以外の死か、分裂制限回数を迎える以外に死は存在しなかった。
分裂集合を果たすことで生成された単細胞生物は死を迎える細胞のみを切り離し、生命として何度もリセットを繰り返し生命の延命を図るが、その遺伝情報も変化を伴わない為、種別のそれ以上の多様性は突然変異によるDNA変化でしか起こらなかった。
ネクローシス
切り捨てられる細胞に訪れる死としては、ネクローシス的概念が挙げられる。

昨今の研究では
単細胞生物に起こる死にはウラシルの枯渇から全細胞の死滅を防ぐ為10％の割合で起きる生存戦略の一つである事がわかってきた。
訪れる全体死に対し反応する対応。
これはアポトーシス的概念が、極小単位で発生し出していたことをさす。

11億年前 ロディニア大陸

この時代に磁場の減少が起きる、原因の一つに地軸の移動又は反転が起きたともされているが、
(この現象のフラクタル的現象が全体性として見受けられる何かが存在しない限り、この大規模な秩序返還には何か納得がいかない自分がいる、起こりうる事象として、未だイメージが湧かない。)
この原因の一つに長期にわたるロディニア大陸の存在がある。
マントルの沈み込みが通常より強く長く続き結果的に氷河期が訪れることになる。
しかしこれは地球に生息する生命にとって、文字通り大きな温床となっていく。

水漏れ地球

強い地盤の引き込みの影響は海洋に大きな変化をもたらした。
海水もろとも地球の深部に流れ出す現象が起き、地球上の海面は600メートル落ち込むこととなった
その結果陸地は広く剥き出しになり、河川、大陸棚などが形成され、栄養塩は生物の増殖を躍進させ、河川を上り、内陸の方へと生命が持ち運ばれていった。

マントル活動の活発な惑星には地殻変動によりこういう現象は起こりうる、一部の考え方にもあるように、火星などは磁場を形成した経緯が2度ほどあり、水もあった形跡から、マントル深部へと水の崩落が起きた事は考えられる。
いずれにせよ、地球もこれだけの水が存在していなかったら、すでに死の星となっていてもおかしくはない。
ちなみにこの水漏れは現在でと続いており、役6億年後にはこの地球も水がなくなると言われている。
実際のところどうなのかは定かではない。

まとめ

SIZE〜8部〜FREE  ENERGY