細胞の分裂

ヒトの細胞は分裂する前に46本の染色体をすべて複製するので、新しい細胞はそれぞれ完全な一組を受け取ります。

一つの細胞が二つに

すりむいたひざが治るのは、傷のとなりの細胞が分裂してすき間を埋めるからです。細胞説によれば、すべての細胞は細胞から生じます。この単元ではそのしくみを見ていきます。細胞周期とは、細胞が成長し、DNAを複製し、遺伝的にまったく同じ二つの娘細胞に分かれる、決まった順序の一連の出来事です。主な時期は二つ、間期と分裂期です。

間期：準備の時期

細胞は一生の大部分を間期で過ごします。間期には三つの段階があります。最初の間隙であるG1期では、顕微鏡で見ると細胞は静かに見えますが、材料やエネルギーをたくわえるのに忙しくしています。合成（synthesis）のS期では、すべての染色体を複製します。複製されたものは、動原体（セントロメア）と呼ばれる部分でもとの染色体とつながったままです。この二つを姉妹染色分体といいます。動物細胞では中心体も複製されます。二番目の間隙であるG2期では、細胞はエネルギーをたくわえ直し、染色体を動かすのに必要なタンパク質をつくり、準備を終えます。

すべての細胞が周期を回り続けるわけではありません。周期を離れてG0期と呼ばれる時期に休むものもあります。条件がよくなるか合図が来るまでだけそこにとどまるものもあれば、成熟した心筋細胞や神経細胞のように、ずっとG0期にとどまり、めったに、あるいはまったく分裂しないものもあります。

体細胞分裂の五つの段階

分裂期は、核の分裂である体細胞分裂（有糸分裂）から始まります。生物学者は五つの段階に名前をつけていますが、細胞はそれらを一続きの過程として進みます。前期には染色体が巻きついて見えるようになり、核膜がこわれ始め、核小体が消え、二つの中心体が反対側の端へ移動して、その間に紡錘糸が伸びます。前中期には、紡錘糸がそれぞれの染色体の動原体（キネトコア）というタンパク質の部分に結合します。中期には、すべての染色体が細胞の中央に並びます。後期には姉妹染色分体が引き離され、それぞれが別々の染色体となって反対側の極へ移動し、細胞は引き伸ばされます。終期には染色体が極に到着してほどけ、それぞれの組のまわりに新しい核膜ができます。

細胞質を分ける

細胞質分裂では、細胞の残りの部分が分かれます。動物細胞では、細胞膜のすぐ内側にあるアクチンフィラメントの環が、巾着のひものように中央をしめつけます。これによって分裂溝と呼ばれるくびれができ、それが深くなって細胞は二つにくびれ切れます。植物細胞はかたい細胞壁があるので、くびれることができません。その代わり、ゴルジ体からの小胞が中央に集まって融合し、細胞板と呼ばれる構造をつくります。細胞板は外へ広がり、やがて新しい細胞壁が二つの娘細胞を仕切ります。核が分裂しても細胞質が分裂しないと、核を二つ以上もつ細胞ができます。

数えてみるとわかりやすくなります。ヒトの体細胞には46本の染色体があります。S期のあとも染色体は46本のままですが、それぞれが二本の姉妹染色分体からなるので、染色分体は92本です。後期にはこの92本の染色分体が分かれ、46本ずつ両極へ移動し、それぞれの娘細胞は親と同じ46本の染色体をもつことになります。1879年からヴァルター・フレミングは分裂中の細胞を染色し、染色体が縦に分かれるのを観察しました。そして1882年の著書で、この過程全体を有糸分裂（mitosis）と名づけました。