ネコもうふ

2016年12月26日 13時15分11秒 | マーロックの日記

                              

                                             ヒュルル  ・・・・

光が流れた・・・

「・・・・」

ジッと夜空をみてる。

雲は流れて、いい天気。

午後の11時を過ぎて、もうみんな寝てる。

明日は朝から探すので、早めにしっかり寝る。

マッチョさんと私は、見張りで起きてる。

私は荷台の上に木箱のフタを2つ置いて、そこに仰向けに寝てる。

下でマッチョさんが見張っているから、空を見ている。

崖の方以外は荒野で、狩猟小屋の方以外から誰かが来る可能性は低い。

「・・・」

ニャッティラとレトリバーも起きていて、見張りを手伝ってくれている。

辺りに人口の光がなく、星の帯がよく見える。

        ―――

ニャッティラも荷台の上にいて、耳を動かしてる。

集中していれば、ネコはすごく耳がいい。

何か聞こえてるのかな。

                              

                                         ヮヮヮヮヮ  ・・・・・

        ――

真核生物で光合成をおこなうのは、藻類と植物。

細胞内に1~1000個ある葉緑体でその反応がおこる。

葉緑体は核DNAとは独立したDNAを持っており、かつて自由生活をしていたシアノバクテリアであったとされる。

最初に現れた光合成生物は、海に溶存していた鉄や硫化水素などから電子を得るタイプだったと思われる――二酸化炭素に電子とプロトン…H+をを加えると、糖ができる。

硫化水素から電子を奪えば硫黄が析出し、海に溶存している2価の鉄イオンから電子を奪うと3価の鉄イオン…錆ができて、岩石を形成して沈殿する。

32億年前の地層に、縞状鉄鋼床と炭素が多い頁岩がある。

おそらくその頃までに、水以外の利用できる物質から電子を奪う方法を生命は得ていたと思われる――様々な呼吸や光合成を利用していただろう。

異論はあるけれど、29~24億年前に水から電子を奪って酸素を発生させる光合成がうまれたと考えられている。

遊離酸素は強力な温室効果を持つメタンを酸化させ、地球を寒冷化させ表面をすべて凍結させたと推定される。

そして氷床が融けた22億年前から酸素発生型光合成によって大規模な酸化が起きて、地層に赤い錆の層が残された――大酸化と呼ばれる。

それから10億年はあまり変化が無いので「退屈な10億年」と呼ばれるけど、16~12億年前には、真核生物によく似た単細胞生物の化石が現れる。

酸素を発生させる光合成は、光化学系II…PSIIと光化学系I…PSIという2つの反応中心が必要になる。

現在の光合成細菌では、酸素を発生させるシアノバクテリアをのぞいて2つの光化学系を合わせて持っているものはいない――細菌の場合光合成ユニットと呼ばれるけど、植物の光化学系に構造も機能もよく似ている。

PSIは、細菌でも植物でも同じ仕事をする。

電子を奪ってNADP+に渡してNADPHに還元する――NADPHは還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸。

NADPHは電子を渡したがる分子で、カルビンサイクルという反応系で二酸化炭素から糖を生産する――NADPHは熱水孔でも化学的に生産され、二酸化炭素を糖にする。

ある色素…分子は、特定の波長の光子だけを吸収する。

それによって電子が励起されるのだけど、電子がとれるエネルギーがとびとびの値なため――エネルギー保存則により、励起する前とした後のエネルギー差が、吸収した光子のエネルギーに等しくなる。

励起した電子は別の分子に移動しやすくなり、そうすると色素は酸化される――光酸化という。

そして、酸化された色素が鉄や硫化水素から電子を奪う。

葉緑体では葉緑素…クロロフィルが光を吸収する――クロロフィルはプロトポルフィリンIXから誘導される。

これはポルフィリンの一種で、ヘモグロビンやシトクロムの色素ヘムと似た構造をしている――皮膚や臓器にポルフィリンがたまるとポルフィリン症になり、光を浴びると活性化されて火傷の症状が出る。

ポルフィリンは、隕石や原始の地球を模した実験室で合成されている。

おそらく初期の地球にはポルフィリンはあったと思われ、初期のPSIはそれを利用したのだろうと思われる。

PSIを使う細菌は光のエネルギーを使って有機物を生産する。

PSIとPSIIは似ていて、おそらく同じものから2つに分かれた。

PSIIを使う光合成では、光子を吸収して励起された電子が次々と別の分子に伝達され、最後に色素に戻ってくる。

この電子伝達の過程で、H+の濃度勾配を利用してATPを合成する――これは呼吸で行われる電子伝達系に似ていて、おそらく呼吸から転用された。

より効率よくエネルギーを得るためには、葉緑素の酸化力が強いほうがいい――酸素のように。

PSIIだけを使う光合成は、食物が無くても光のエネルギーを利用してATPを合成できる。

どちらの光合成も、新たに得る必要があったのは色素だけで、あとはすでにあったものを利用したのだと思われる――PSIは強い還元剤と弱い酸化剤を同時につくり、PSIIは強い酸化剤と弱い還元剤を同時につくる。

そして2つの光化学系が合わさることで、酸素発生型の光合成がうまれたと思われる。

細菌は有性生殖をおこなわないけど、遺伝子の水平移動させる――このため、抗生物質の耐性遺伝子ができるとすばやく周囲に広がる。

おそらくPSIとPSIIの両方の遺伝子を持った細菌が現れた。

ただ、すべての遺伝子が常に活性化されている訳ではなく、環境に合わせてスイッチを入れたり切ったりする。

2つの光化学系を得た細菌は、最初はどちらか片方だけを利用していたのかもしれない。

海に流されたりして環境が変化して酸化剤が無くなると、おそらくPSIIに頼って生きることになる。

オゾン層がない地球では、強力な紫外線が海まで届く。

こうした紫外線は水を分解するだけではなく、マンガンや鉄など、海に溶存する金属などから電子をはじく――大酸化によって、今の海にはマンガンも鉄も少ない。

マンガンは、抗酸化剤として紫外線の害から細菌を守る。

だけど紫外線を吸収して電子が弾かれると、PSIIの電子伝達系に入り込んで回路の邪魔をしただろう。

こうなると細菌はエネルギーの生産が出来なくなってしまうけど、もしPSIを同時に働かせることができれば、PSIIで励起した電子をPSIに渡すことができる――PSIIからPSIへの電子の流れはZ機構と呼ばれる。

シアノバクテリアの祖先は、もしかしたらこのような経緯でZ機構を得たのかもしれない。

この段階ではマンガンが電子供与体となっているけど、酸素を放出するには水を電子供与体とする必要がある。

現在のPSIIには、端っこに酸素発生複合体…OECという小さなクラスターがくっ付いている。

これはマンガン原子4個とカルシウム原子1つを、5つの酸素原子が格子状につなげた構造をしている――カルシウムイオンの位置がはっきりと確定できていなくて、構造モデルはいくつかある。

このマンガンクラスターは、熱水孔で析出する鉱物に似ている。

現在のPSIIからOECを取り除いて、それをマンガンとカルシウムを含む溶液に入れて光を5~6回あてると、OECが再びできる。

なのでPSIIとPSIを同時に働かせる細菌が現れたら、勝手にOECが得られた可能性もある。

どのように進化したかは予想しかできないけど、Z機構とOECを得た細菌は、次々と水を分解して酸素を放出するようになる。

大酸化によってマンガンも鉄も海底に沈めた。

大気の酸素濃度が増え、2度目の全地球凍結の後にさらに急激に増えて現在に近い濃度になったと思われる――そして、大型の生物が現れる。

Z機構が光のエネルギーでNADPHとATPを生産する過程を明反応と呼び、カルビンサイクルによって糖を生産する過程を暗反応という。

植物の葉緑体はシアノバクテリアに由来し、明反応は葉緑体の中のチラコイドという膜で行われる――ミトコンドリアの電子伝達系に似ている。

原核生物は内膜か、細胞膜が何層にも重なったクロマトホアという構造で明反応を行う――原核は核以前という意味で、細菌と古細菌を指す。

葉緑体の形と大きさは様々だけど、典型的なのは0.005mmの回転楕円体で、透過性の外膜とあまりものを透さない内膜をもつ――ミトコンドリアに構造は似ている。

内膜の内側をストロマといい、DNAやRNAにリボソームがある――暗反応もここで行われる。

ストロマには、膜で覆われたチラコイドがある。

チラコイドはおそらく一つの袋で、それが何層にも折りたたまれた構造をしている――グラナと呼ばれる円盤を積み重ねた構造がいくつかあって、グラナ同士をストロマラメラという管が繋ぐ。

チラコイドは成長中の内膜の陥入でつくられる。

明反応を行うチラコイドには色素クロロフィルが多くあり、これが特に赤色の光を吸収し、他の光は跳ね返すか透過させるため、緑に見える――クロロフィルによって、吸収スペクトルはかなり異なる。

反応中心…RCクロロフィルの周りにアンテナクロロフィルが囲んだ構造で、ひとつのRCクロロフィルに300くらいの割合でアンテナクロロフィルがある。

クロロフィルの電子が励起されると、0.00000000001秒以内に分子運動…熱に変換する。

この内部転換で多くの分子は基底状態にもどるけど、クロロフィル分子は第一励起状態に緩和するだけ――このため、第一励起状態に励起しただけの分子と第二励起状態に励起した分子も同じ状態になる。

蛍光は励起した電子が光子を放出して基底状態に戻る過程で、0.00000001秒かかる。

内部転換より遅いので、普通蛍光で出る光子は吸収した光よりも長波長の光になる――私たちは蛍光をうまく利用して、夜でも明るい街をつくった。

クロロフィルが蛍光として放出するのは3~6%だけど、光合成を起こせない状態だと強い赤の光を出す。

励起したクロロフィルは、近接分子にエネルギーを与えて励起させる――励起エネルギー移動とか共鳴エネルギー移動という。

RCでは、8光子の吸収で遊離酸素を1つ発生させる。

どんなに天気が良くても、RCクロロフィルは1秒に1光子しか吸収できない。

このためアンテナクロロフィルを広げた集光複合体…LHCの構造になっていて、アンテナクロロフィルは励起エネルギー移動でRCクロロフィルに集める――このエネルギー移動は、90%以上の効率で0.0000000001秒以内に起こる。

RCクロロフィルは励起エネルギーが少し低いので、アンテナから来たエネルギーが捕まる――アンテナを移動するエネルギーがRCに達せず端っこに伝わると、蛍光として放出される。

このLHCにはクロロフィル以外にも補助色素があって、クロロフィルが吸収しない光を吸収する――βカロテンやリコピンなどで、紅葉の色は補助色素による。

                                               ヮヮヮヮ  ・・・・・

                     ―――

ニャッティラが来た。

「・・・」

私のお腹にのった。

「・・・・」

手の近くには、トランシーバーが置いてある。

無線機は5つある。

1つはヘッドセット型で、マッチョさんが使ってる。

動きやすいようにショート丈のも持って来ているけど、ジッとしていて寒くなりそうだkらお尻が隠れるくらいの丈のピ―コートを着てる。

中にはセーター。

ほほにあたる風はつめたいけど、寒くない。

反対側の手元には、財宝の日記。

もう少しボーっとしてから読もう。

欠けた月が、なんだか大きい。

ニャッティラをさわる。

温かい・・・・

                                                    ヒュルル  ・・・・・

                             ポォ

             ――

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