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2022年05月06日

シリーズ『種』7:獲得形質の遺伝④~環境変化に適応し、後世へと遺伝していく仕組み~

農作物の『種』とはどのような働きを持っているのか?を追求するシリーズです。「環境変化への適応・遺伝」の仕組みを解明するために、獲得形質の遺伝に着目して考えてきています。

今回の投稿では、生物の外圧適応・遺伝の根幹をさらに掘り下げるため、最新の研究内容「液-液相分離」の仕組みも踏まえて考えていきたいと思います。

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■追求・不整合ポイント(生物進化は、DNA+突然変異だけなのか)
少し振り返りにはなりますが、そもそも、なぜ、このような追求をしているのか?を整理します。

通説①:一般的には、農作物の遺伝情報は、DNAに全て委ねられていると考えられている。農作物が有しているDNAは、後世にわたって変わることは無い。

通説②突然変異などによって、DNAのON・OFF切り替えで、生物の特性が変化すると言われている。環境変化に合わせて、自らの力で適応させていく機能はないとされている。

この根底には、「DNAが、無方向的に、すべての力を決定している」という前提に成り立っています。しかし、これまで追求してきたように、生物は環境変化に対して、適応しようとするある一定の方向に向かって、柔軟かつ無限の変異を繰り返しています。そして、その適応力を後世へと遺伝しながら進化しているというのは、紛れもない事実です。

 

このような考えから、
仮説①外圧の変化に合わせて、農作物は自ら適応させていく方向に進化しているのではないか。親が獲得した特性=『獲得形質』は、遺伝するのではないか。

仮説②:その遺伝の方法は、DNAだけでなく、もっと根源的な生物原理があるのではないか。

より整合度の高い考え方を見い出し、農作物で一番大切な「タネ」についての理解を深めていきたいと考えています。

そして今回の投稿では、前回からの続きで「獲得形質」の仕組みの中でも、より根源的な「液-液相分離」について見ていきます。

 

■【液-液相分離】タンパク質が、細胞内・体内の恒常性を維持している。

最新の研究によって、細胞膜や核細胞の仕組みが徐々に明らかにされてきています。その中でも、タンパク質の働きが極めて重要とされています。

細胞内は、何万種・何十万種ものDNAやRNA、タンパク質などが敷き詰められている状態になっています。しかし、それが完全なカオス状態で、なんでもかんでも交じり合ってしまうと、細胞に危害を与えるウイルス(RNA)や一部のタンパク質が異常に繁殖してしまうなどが起こり、秩序(恒常性)保てなくなります。

そこで、タンパク質同士が、互いに、完全には交じり合わないように、一定の領域で境界を形成する「液-液相分離」という仕組みがあることが分かってきています。イメージとしては、水と油のように物質が完全には交じり合わせない状態です。

このように、互いが領域を形成することによって、タンパク質同士が「分解・合成・伝達」といった働きを可能にしているのではないかとされています。

この「液-液相分離」は、いわば、生物が外圧に適応する最も根源的な陣営(フォーメーション)を取っている状態です。外圧変化や異常感知すると、細胞内のタンパク質、その外圧に適応するように変容するのです。

画像は、こちらからお借りしました。

 

■タンパク質からの指令で、RNAの分離・合成、生殖腺への伝達も行われている
さらに、この「液-液相分離」で重要なのは、現在進行形の外圧適応だけでなく、後世に亘る遺伝にも大きく関わっていることが分かっています。

例えば、ある強い刺激(温度変化)が大きくかかったとします。その刺激(外圧)に対応するために、タンパク質は、ストレス耐性を上昇させるためのDNA組み換えを誘導しています。

さらに、体内の各部位の組み換えに加えて、その信号は、生殖腺にも伝達されることが、研究にて明らかになっています。そして、生殖腺を通じて、環境変化に適応上昇した力が、子孫へと引き継がれることになり、(小)進化を遂げることに繋がっています。「獲得形質」の具体的な仕組みとも言えます。


画像は、こちらからお借りしました。

 

■生物は、非常に柔軟な変容体
このように、生物は、DNA・RNAといった記号(情報)だけで動くものではなく、外圧の変化によって、常に、非常に柔軟に変容する存在だということです。ある一部の器官だけが、指令を出して全体を動かすのではなく、すべての器官が受信し、変容し、指令を出している超・複雑ネットワークをつくり、かつ、それを常に変化させることで恒常性を保つ(安定している)のです。

農作物も同様です。

ですので、現在行われているような「遺伝子組み換え・ゲノム編集」に代表されるような、一部の器官だけを切って貼るような技術は、生物原理からすると、かなり不整合な技術だと言わざるを得ません。

次回の投稿では、「タネの機構」に焦点を絞って、この内部ではどのような働きが起こっているのか、具体的な仕組みについて考えていきたいと思います。

 

■参考投稿

投稿者 hasi-hir : 2022年05月06日 List   

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