The genes you don't get from your parents (but can't live without) - Devin Shuman

翻訳: Emi Atarashi 校正: Tomoyuki Suzuki

Inside our cells, each of us has a second set of genes

私たちの細胞一つ一つには 第２の遺伝子が含まれています

completely separate from the 23 pairs of chromosomes

両親から受け継ぐ23対の染色体とは 全く別の遺伝子です

we inherit from our parents.

And this isn’t just the case for humans—

人間だけでなく

it’s true of every animal, plant, and fungus,

動物や植物 そして菌類

and nearly every multicellular organism on Earth.

地球上にいる ほぼ全ての多細胞生物にみられます

This second genome belongs to our mitochondria,

この第２の遺伝子とは

細胞の中の細胞小器官である ミトコンドリアがもつ遺伝子のことです

an organelle inside our cells.

They’re not fully a part of us, but they’re not separate either—

完全に 私たちの体の一部でも 全く別物でも ありません

so why are they so different from anything else in our bodies?

なぜ 私たちの体の他の部分と比べ こんなにも 違いがあるのでしょうか

Approximately 1.5 billion years ago,

およそ15億年前 ある単細胞生物が

scientists think a single-celled organism engulfed the mitochondria’s ancestor,

ミトコンドリアの祖先を 細胞内に取り込み

creating the predecessor of all multicellular organisms.

全ての多細胞生物の前身を築いたと 科学者たちは 考えています

Mitochondria play an essential role:

ミトコンドリアには 極めて重要な役割があります

they convert energy from the food we eat and oxygen we breathe

私たちが摂取する食べ物 と 呼吸で得た酸素から得られるエネルギーを

into a form of energy our cells can use, which is a molecule called ATP.

細胞が利用できるエネルギーである ATPと呼ばれる分子に 変換するのです

Without this energy, our cells start to die.

この変換されたエネルギーなしでは 私たちの細胞は 死滅し始めます

Humans have over 200 types of cells,

人の細胞は200種類以上あります

and all except mature red blood cells have mitochondria.

全ての細胞が ミトコンドリアを持っています ただし 成熟赤血球細胞は例外です

That’s because a red blood cell’s job is to transport oxygen,

その理由は 赤血球細胞の仕事は酸素の運搬で ミトコンドリアがあると

which mitochondria would use up before it could reach its destination.

最終目的地に届ける前に 彼らに 酸素を使い尽くされてしまうためです

So all mitochondria use oxygen and metabolites to create energy

というわけで 全てのミトコンドリアは

酸素と代謝体を使って エネルギーを生み出し しかも自身のDNAを持っているのですが

and have their own DNA,

but mitochondrial DNA varies more across species than other DNA.

ミトコンドリアDNAは 他のDNAより 異なる種間の違いがより多く見られます

In mammals, mitochondria usually have 37 genes.

哺乳類のミトコンドリアには 通常 37の遺伝子があります

In some plants, like cucumbers, mitochondria have up to 65 genes,

植物の中には キュウリのように 最大65の遺伝子を持つものや

and some fungal mitochondria have only 1.

菌類のように １つの遺伝子しか 持たないものも 存在します

A few microbes that live in oxygen-poor environments

低酸素環境に生存する微生物の中には

seem to be on the way to losing their mitochondria entirely,

ミトコンドリアを 完全に手放そうとしているものも 存在します

and one group, oxymonad monocercomonoides, already has.

オキシモナス目に属する生物は ミトコンドリアを全く持ちません

This variety exists because mitochondria are still evolving,

このような違いが生まれるのは ミトコンドリアが絶えず進化しているからです

both in tandem with the organisms that contain them,

宿主となる生物と共生しながら

and separately, on their own timeline.

それぞれが独自に進化するのです

To understand how that’s possible,

どうやればこれが可能かを 理解するために

it helps to take a closer look at what the mitochondria inside us are doing,

ヒトのミトコンドリア内で 何が起こっているのか

starting from the moment we’re conceived.

私たちが生を受けた瞬間から スタートし 詳しく見てみましょう

In almost all species, mitochondrial DNA is passed down from only one parent.

ほぼ全ての種は 片方の親からのみ ミトコンドリアDNAを受け継ぎます

In humans and most animals, that parent is the mother.

人を含む多くの動物の場合 その片親とは 母親 です

Sperm contain approximately 50 to 75 mitochondria in the tail,

父親の精子には 全部で約50から75の ミトコンドリアが 含まれており

to help them swim.

移動を手助けしますが

These dissolve with the tail after conception.

受胎のあとに 尾と共に分解します

Meanwhile, an egg contains thousands of mitochondria,

一方 受精卵には 母親由来の 数千のミトコンドリアが含まれており

each containing multiple copies of the mitochondrial DNA.

それら一つ一つの内部には 多数のミトコンドリアDNAの複製があります

This translates to over 150,000 copies of mitochondrial DNA

つまり 母親から引き継いだ ミトコンドリアのDNA複製は15万を超え

that we inherit from our mothers,

each of which is independent and could vary slightly from the others.

それら１つ１つは 独立しており 他とはわずかな違いが見られることもあります

As a fertilized egg grows and divides,

受精卵が成長して分裂を始めると

those thousands of mitochondria are divvied up into the cells

これらの何千というミトコンドリアは

成長する胚の細胞の中へと分割されます

of the developing embryo.

By the time we have differentiated tissues and organs,

分化した組織や臓器が 形成される頃までには

variations in the mitochondrial DNA are scattered at random throughout our bodies.

異なるミトコンドリアDNAは ランダムに全身に 散らばります

To make matters even more complex,

さらに複雑なことに ミトコンドリアは

mitochondria have a separate replication process from our cells.

細胞分裂とは異なる過程で 独自に複製を行います

So as our cells replicate by dividing, mitochondria end up in new cells,

細胞が分裂して複製するとき ミトコンドリアは分裂した細胞の中に入り込み

and all the while they’re fusing and dividing themselves,

絶えず 独自の時間の流れで 融合したり分裂したりします

on their own timeline.

As mitochondria combine and separate,

融合と分裂の過程で

正しく機能しないDNAやミトコンドリアは 隔離され 排除されます

they sequester faulty DNA or mitochondria that aren’t working properly for removal.

All this means that the random selection of your mother’s mitochondrial DNA

つまり あなたが生を受けたとき

無作為に抽出され 母親から受け継いだ ミトコンドリアDNAは

you inherit at birth

can change throughout your life and throughout your body.

一生のうちに 身体の中で 変化し続ける可能性があるのです

So mitochondria are dynamic and, to a degree, independent,

さて ミトコンドリアは 動的で ある程度 独立していますが

but they’re also shaped by their environments: us.

私たちの身体という環境からも 影響を受け続けます

We think that long ago,

ミトコンドリアの遺伝子の一部は 大昔

some of their genes were transferred to their host’s genomes.

宿主のゲノムへと 取り込まれたものと考えられています

So today, although mitochondria have their own genome

今では ミトコンドリア独自のゲノムを持ち

and replicate separately from the cells that contain them,

ホストである細胞からは独立して 独自に複製を行いますが

they can't do this without instruction from our DNA.

細胞のDNAなしには ミトコンドリアDNAは 複製できません

And though mitochondrial DNA is inherited from one parent,

さらに ミトコンドリアDNAは 片方の親から 引き継ぐものの

the genes involved in building and regulating the mitochondria

ミトコンドリアの構築や 調整に関わる遺伝子に関しては

come from both.

両親から引き継がれます

Mitochondria continue to defy tidy classification.

まるで 分類されるのを拒絶するかのように 変異し続けているのです

Their story is still unfolding inside of each of our cells,

ミトコンドリアDNAの変異は 個々の細胞内で起きており

細胞のDNAとは独立でありながらも 不可分なものとなっているのです

simultaneously separate and inseparable from our own.

Learning more about them can both give us tools

さらに詳しく ミトコンドリアを知れば 将来 私たちの健康を守る手段を手にし

to protect human health in the future, and teach us more about our history.

人類の進化の歴史についても 深く知ることができるでしょう