細胞
線毛(せんもう、fimbria)は性繊毛(pilus)とも呼ばれ、細菌の表面に見られる短くて細い毛のようなフィラメントである。線毛はピリンというタンパク質(抗原性を示す)で構成され、細菌がヒト細胞上の特定の受容体に付着することができる。また、細菌接合(英語版)に関与する繊毛にも特殊な種類がある。
細胞(さいぼう、英: cell)はすべての生命体(英語版)の構造と機能の基本的な単位である。すべての細胞は、細胞膜に包まれた細胞質で構成され、その中にはタンパク質、DNA、RNAなどの多くの高分子と、栄養素や代謝産物などの多くの小分子が含まれている。この言葉は「小さな部屋」を意味するラテン語の cellula に由来する。
細胞は特定の機能を獲得し、複製、DNA修復、タンパク質合成、運動性など、細胞内でさまざまな仕事を遂行することができる。細胞は特殊化し、細胞間を移動することができる。
ほとんどの動物細胞や植物細胞は、光学顕微鏡でしか見ることができず、その大きさは1–100 μm(マイクロメートル)である。電子顕微鏡では、より高い解像度で細胞構造を詳細に観察することができる。生物は単細胞生物(細菌などの単一細胞からなる)と多細胞生物(植物や動物を含む)に分類される。ほとんどの単細胞生物は微生物に分類される。
細胞とその働きに関する研究は、DNAの発見、がんシステム生物学(英語版)、老化、発生生物学など、生物学の関連分野における他の多くの研究につながっている。
細胞生物学は、1665年にロバート・フックによって発見された細胞を研究する学問である。フックは、この細胞がキリスト教の修道院で修道士が暮らす庵室(英語版)に似ていることから、この名前をつけた。細胞理論は、1839年にマティアス・ヤーコプ・シュライデンとテオドール・シュワンによって初めて提唱されたもので、すべての生物は一つまたは複数の細胞から構成され、細胞はすべての生物の構造と機能の基本的な単位であり、すべての細胞は既存の細胞から生じるというものである。細胞が地球上に初めて出現したのは約40億年前と考えられている。
多細胞性(英語版)は、真核生物で少なくとも25回進化しており、原核生物でもシアノバクテリア、粘菌細菌、放線菌、Magnetoglobus multicellularis、メタノサルキナ属などで独自に進化してきた。しかし、動物、真菌類、褐藻類、紅藻類、緑藻類、植物の6つの真核生物グループだけが、複雑な多細胞生物を進化させてきた。植物(緑色植物亜界)では繰り返し進化し、動物では1–2回、褐藻類では1回、真菌類、粘菌類(英語版)、紅藻類ではおそらく数回進化した。多細胞性は、相互依存的な生物のコロニーから、細胞膜形成(英語版)から、あるいは生物の共生関係から進化した可能性がある。
多細胞性の最初の証拠は、30億年から35億年前に生息していたシアノバクテリアのような生物から得られている。初期の多細胞生物の化石には、論争の的になっているグリパニア・スピラリス(Grypania spiralis)や、ガボンにある古原生代のフランスヴィル層群化石(英語版)B層の黒色頁岩の化石などがある。
単細胞の祖先から多細胞性への進化は、捕食を選択圧(英語版)とした進化実験(英語版)によって再現される。
ヒトの細胞は、最小のリンパ球で直径約5 μm、最大のひとつ卵子は約120 μmある。一般的な細胞は10–20 μmである。ヒトの体には生殖細胞と体細胞があり、そのほとんどを占める体細胞は約200種で、増殖方法から大きく3種類の組織に分けられる。
1. 生理的再生系組織では、正常な状態でも常に細胞が再生・機能・死にある3つの群が存在する。血液の単球は数日から比較的長い赤血球でも120日程度で死を迎え、一方で骨髄の幹細胞から常に再生供給される。その入れ替わりは1分間に数億個に相当する。表皮や消化器系の上皮も常に基底部で新しい細胞が作られ、表面の細胞は死んで脱落を繰り返す。
2. 条件再生系組織の細胞は、通常ではほとんど増えないが、傷つくなど特別な状況で増殖を行う。肝細胞はこの顕著な例で、分裂は通常の場合年に1回程度だが、手術などで一部を除去すると猛烈に増殖を行う。例えば肝臓の70%を切除しても1週間程度で元に戻る。この種類の細胞になる幹細胞は未だ発見されていない。
3. 非再生系組織の細胞は増殖能力が無く、自然には再生しない。神経細胞、骨格筋細胞、心筋細胞など特殊な機能に分化したものがこれに当たり、加齢とともに減少の一途を辿る。筋力トレーニングで骨格筋は太くなるが、これは細胞が増えたのではなく細胞内のタンパク質が増えたものである。同様に肥満も細胞が脂肪を蓄えたためで、細胞の数は基本的に変わらない。