細胞分裂と細胞周期

細胞分裂は、遺伝情報を受け継いだ細胞を増やす過程です。単に細胞が二つに割れるのではなく、DNAの複製、染色体の分配、細胞質の分割が調整されます。体細胞分裂と減数分裂では、分配の目的と結果が異なります。

細胞周期の準備と分配

典型的な真核細胞の周期はG₁期、S期、G₂期、M期に分けられます。S期にDNAが複製され、M期に核の分裂と通常は細胞質の分裂が進みます。顕微鏡で染色体が目立たない時期にも、多くの準備が進んでいます。

複製後の一本の染色体は二本の姉妹染色分体からなります。DNA量が二倍になることと、染色体数をどう数えるかは別です。染色体、染色分体、DNA分子の用語を混同しないようにします。

有糸分裂では姉妹染色分体を分ける

染色体に結びついた紡錘体の働きで、姉妹染色分体が反対側へ分配されます。適切な分配によって、通常は親細胞と同じ組数の染色体を持つ二つの娘細胞ができます。複製や分配の誤りが起これば例外も生じます。

動物細胞ではくびれが入り、植物細胞では細胞板が形成されるなど、細胞質の分け方は異なります。核だけが増えて細胞質が分かれない場合もあり、核分裂と細胞分裂は厳密には別の現象です。

減数分裂では組数を減らす

減数分裂では一回のDNA複製の後に二回の分裂が続きます。第一分裂で相同染色体、第二分裂で姉妹染色分体が分かれ、染色体の組数が半分になります。受精で組数が戻る仕組みと対になります。

相同染色体の組み合わせ方と交差による組換えが、子に伝わる情報の多様性を作ります。ただし「四個の同じ大きさの配偶子が必ずできる」とは限りません。動物の卵形成では細胞質の分配が非対称です。

増殖は制御されている

細胞にはDNAの損傷や染色体の結合状態を監視し、周期を止める仕組みがあります。また、多くの細胞は常に分裂するのではなく、分裂しない状態に入ったり、分化に伴って増殖能力を制限したりします。

体の大きさを保つには細胞を作る速度と失う速度の釣り合いも必要です。がんを考える際も、分裂速度だけでなく、細胞死、周囲との関係、遺伝的変化を含めた制御の破綻を見る必要があります。

観察から速さを推定する

根の先端で分裂中の細胞の割合を調べると、組織の増殖状態を比較できます。ただし同じ割合でも、周期全体の長さや各時期の長さが違えば、実際の増殖速度は同じとは限りません。

理想化して全細胞が毎回二つに分かれ、細胞死がなければ、n回後の細胞数は初めの数の2ⁿ倍です。培養では栄養、空間、老廃物が制限になるので、この増え方が無限に続くわけではありません。

関連項目