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硫黄呼吸 哺乳類も生命維持に不可欠

2017-11-11 10:50:19 | 自然
東北大学の研究グループは、哺乳類の細胞が酸素だけでなく食物に含まれている硫黄を使った呼吸(硫黄呼吸)をしていることが分かったと発表しました。

硫黄呼吸は原始的な細菌だけが行っており、進化の過程で失われたと考えられてきましたが、ヒトなどでも生命維持に不可欠なようです。

生物は、生命活動を維持するために酸素を利用してエネルギーを産生(ATPの産生)しています。ヒトを含む哺乳類は、酸素はほとんどが細胞内のエネルギー生産工場であるミトコンドリアで消費されますが、筋肉など酸素消費が大きい組織、造血幹細胞、悪性度の高いガンなどでは、低酸素状態になることが多いため、酸素に依存しないエネルギー産生経路が存在する可能性が示唆されてきました。

例えば地球上に酸素が存在していなかった40億年前には、酸素の代わりに硫黄化合物(硫酸塩)を利用してエネルギーを産生する微生物が存在していました。硫黄分子は酸素分子と類似した反応を行うことができ、ニンニク、タマネギなどの食物や、火山・温泉などの自然環境に豊富に存在していることから、硫黄分子は酸素に依存しないエネルギー産生に必要な有力な候補となっていました。

実際に生物は細胞内にあるミトコンドリアで、主にブドウ糖と酸素からエネルギーを作って利用しています。研究グループはヒトやマウスのミトコンドリアを詳しく調べ、アミノ酸の一種のシステインと硫黄が酵素の働きによって結びついて活性化し、エネルギーを生み出していることを見つけました。

硫黄呼吸をできなくしたマウスの寿命は約10日ほどしかなかったようです。硫黄は酸素のように常に外から取り入れているわけではなく、食物に含まれる硫黄を体内でリサイクルしながら使っているようです。

心臓や骨髄など酸素を大量に使う器官は酸欠になりやすく、こうした器官で硫黄呼吸が必要な働きを担っているとみられています。硫黄呼吸は、地球上にまだ酸素がなかった時代に、小細菌などの生物がエネルギーを得るために獲得した仕組みとされています。

研究グループは、古代の生物が持っていた呼吸法が、忘れ去られながらも使われ続けてきたことは驚きだと述べています。この硫黄呼吸というものが、全体のエネルギー産生のどのくらいの割合(ごくわずかなような気もします)を占めているのかわかりませんが、酸欠状態になった時体内にある硫黄を使って補うメカニズムというのは、不思議であり面白いものと感じています。

あまり好きではありませんが、ニンニクやタマネギを食べるのはそれなりに意義があるのかもしれません。

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