原始植物细胞内の叁次元构造が明らかに 世界最高加速电圧の电子顕微镜が诱う10亿年のタイムトラベル
今回の成果を基にして考えられる最初の植物细胞の进化の模式図
シアノバクテリアを取り込み葉緑体にしたとされている最初の植物細胞（一次植物の祖先）が今回灰色植物で明らかになったような細胞膜を密に裏打ちする扁平小胞をもつ単細胞生物であったと考えられる。同様の細胞膜を裏打ちする構造が二次植物のハプト藻類等でも認められる。Cy, シアノバクテリア; Fv, 扁平小胞; m, ミトコンドリア; N, 核。
© 2015 高桥纪之
东京大学大学院理学系研究科の野崎久义准教授らの研究グループは、最も原始的とされている灰色植物の微细な细胞内の3次元构造を明らかにし、10～20亿年前にシアノバクテリアが共生して诞生した最初の光合成植物细胞の微细构造を初めて立体的に推测しました。今后、他の真核生物の微细构造を明らかにすることで、光合成植物の起源の理解が深まると期待されます。
太阳からふりそそぐ光が植物细胞の叶緑体に吸収され、地球上の生命のエネルギーの源となっています。この叶緑体の起源は今から10～20亿年前にシアノバクテリアが真核细胞に共生したことで、最初の植物の细胞が生まれたと考えられています。しかし、最初の植物の细胞が具体的にどのようなものであったかは谜に包まれています。
研究グループは、最も原始的な光合成植物と考えられている灰色植物で厚い细胞壁をもつグラウコキスティス（学名Glaucocystis）属の原形质体表层の微细な3次元构造を明らかにしました。グラウコキスティスの微细な3次元构造は细胞膜全体を小叶状の扁平小胞が密に里打ちするというものです。このような微细3顿构造は原始祖先细胞が叶緑体を获得し、最初の植物になったときに持っていたことが推测されました。
本成果には、植物细胞のように厚い细胞壁をも透过して、その中身を観察することのできる超高圧电子顕微镜が欠かせません。本研究では、大阪大学超高圧电子顕微镜センターが保有する世界に一つしかない、世界最高加速电圧の超高圧电子顕微镜により実现したものです。
「今回明らかになった真核生物の始原的细胞を支える细胞の3次元构造は、细胞が叶緑体と细胞壁を获得する以前から、植物の祖先细胞が持っていた细胞を守る构造であると考えています」と野崎准教授は话します。「今后、この仮説を検証すべく、他の真核生物の微细な内部构造も明らかにしていく予定です」と続けます。
论文情报
, "Ultra-high voltage electron microscopy of primitive algae illuminates 3D ultrastructures of the first photosynthetic eukaryote", Scientific Reports Online Edition: 2015/10/06 (Japan time), doi:10.1038/srep14735.
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