生命の階層構造とは？

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 １．はじめに

生命は階層構造をなしている。分子 (H2O,O2)，生体分子 (DNA,RNA, 蛋白質)，細胞内小器官 (ミトコンドリア)，細胞 (赤血球)，組織 (上皮組織)，器官 (肺，胃)，個体 (ヒト)，集団 (人類集団)，生態系 (環境) のように生物界を階層的にみることができる。生命はこうした階層を通して進化し，より複雑な生命が生まれてきたと考えられている1)。

生体内に備わっている仕組み　免疫

　免疫は病原体が宿主に侵入しても、発病しないように働く生体の防御機構のこと。免疫反応を起こさせる抗原がある。抗原は外来性抗原と生体内抗原がある。外来性抗原には病原細菌、ウイルス、移植組織、異型輸血、毒素、タンパク、花粉などがある。生体内抗原には腫瘍細胞、感染細胞、老廃組織、自己免疫疾患などがある。抗原に対する免疫反応が生じないように許容される免疫寛容があり、この寛容が弱いとアレルギーや自己免疫疾患を生じる。Treg細胞などが関わる。生体防御機構の分類としては非特異的免疫と特異的免疫がある。非特異的免疫は生まれつき持っている免疫系であり、一次防衛線には皮膚、粘膜、分泌物、 抗菌タンパクがある。一次防衛線を突破した場合に働く二次防衛線では、マクロファージ、好中球 肥満細胞、樹状細胞、ナチュラルキラー細胞などが存在する。

　特異的免疫は三次防衛線と呼ばれT細胞 (キラー細胞)、抗体(γ-グロブリン)がある。非特異的免疫の一次防衛線の皮膚は重層扁平上皮、脂肪酸での細菌増殖抑制する脂線、汗腺により防御されている。粘膜上皮は粘液(分泌型 IgA)、線毛による排除、リゾチーム(鼻汁、涙、唾液)、乳汁(ラクトフェリン(鉄結合タンパク))からなる。その他、発熱により微生物の増殖を防ぎ、嘔吐、鼻水によりウィルスを排出する。二次防衛線の食細胞である好中菌は過酸化水素やリゾチームなどによって殺菌溶菌する。マクロファージは病原微生物を貪食し、その抗原情報をT細胞に知らせ、オプソニン効果により細胞活性が亢進する。NK細胞は特殊リンパ球が癌特異抗原、ウイルスに感染した細胞を認識し、攻撃する。マクロファージやヘルパーT細胞から分泌される活性物質(IL-2、IFN-γ)によって活性化される。組織中の肥満細胞や血液中にある好塩基球はヒスタミン、好中球遊走因子、ロイコトリエン LT などを分泌 し、アレルギー反応を起こす。即時型アレルギーに関わる。

　非特異的免疫の三次防衛線では獲得免疫は病原細菌に感染することで抗原情報が記憶される仕組み。リンパ球の細胞性免疫であるT細胞や液性免疫であるB細胞がある。また、マクロファージは抗原提示細胞で組織に定着している1)。以上により免疫はウィルスなどの感染を3段階の防御を備え、生体防御システムとして機能している。

２．生命の階層構造について

下記に生命の階層構造を示した。一般的に9区分に分けられる。

個体：存在するそのもの

器官系：共通の働きを持つ器官の集まり

器官：肉眼で見えるような形を持つ構造

組織：器官をつくる素材で、細胞の集まり

細胞：顕微鏡で見えるサイズで生命の最小単位

細胞小器官：細胞の中で一定のはたらきを持つ構造

巨大分子：分子の中でも大きなかたまりを示す

分子：複数の原子からなり、人体のはたらきにおける最小単位

原子：原子核とそれを取り巻く電子からなる、物質の基本的な構成要素

３．階層構造の例

一つ目にヒトの心臓を挙げる。心臓は単核でミトコンドリアが数多く存在し、

自らの意識下では動かない不随意運動をする。

個体ではヒト

器官系の階層では心臓が血液を体の中で回している循環器

器官の階層では心臓

組織の階層では心筋組織

細胞の階層では心筋細胞

細胞小器官の階層では細胞内細胞質基質中に核、リボソーム、小胞体、ミトコンドリア、

葉緑体（色素体）、ゴルジ体、中心体、リソゾーム、液胞が存在する。

以上よりヒトの心臓は階層構造を成しているといえる。

二つ目にヒトの小腸を挙げる。

個体の階層ではヒト

器官系の階層では消化器。胃や大腸と同じ位置

器官の階層では小腸

組織の階層では腸鞭毛、粘膜下組織など

細胞の階層では腸上皮中の杯細胞、食物消化物が通る内腔の表面の上皮細胞

細胞小器官の階層では細胞内細胞質基質中に各種存在する核からなるもの

以上により、ヒトの小腸は階層構造を成しているといえる。

三つ目にヒトの血管

個体ではヒト

器官系の階層では血液を体の中で回している循環系

器官の階層では血管

組織の階層では動静脈血管壁　内膜、中膜、外膜から構成

細胞の階層では内皮細胞、平滑筋細胞などから構成

細胞小器官の階層では細胞内細胞質基質中に各種存在する核からなるもの

以上により、ヒトの血管は階層構造を成しているといえる。

参考文献

[1]　免疫のしくみと働き　http://plaza.umin.ac.jp/~histsite/3immuntxt.pdf

[2]　要素多様性に基づく生命の階層構造の進化に関する抽象モデル　https://www.ai-gakkai.or.jp/jsai2007/data/pdf/100170.pdf