細胞分裂とは、1つの細胞が新しい細胞をつくるしくみです。生物学では、ふつう細胞がDNAを複製し、そのDNAを秩序立てて分け、最後に娘細胞へと分かれることを指します。真核生物では体細胞分裂が主に成長や修復を支え、減数分裂は配偶子をつくり、原核生物はふつう二分裂で増えます。
授業向けに手早く整理したいなら、まず1つ質問してください。その細胞は、別の体細胞をつくろうとしているのか、配偶子をつくろうとしているのか、それとも単細胞生物そのものを新しく増やそうとしているのか、という点です。これを考えると、体細胞分裂・減数分裂・二分裂のどれを考えるべきかがたいていわかります。
生物学における細胞分裂の定義
典型的な真核細胞では、分裂にはつながった2つの部分があります。まず遺伝物質が分けられ、これからできる各細胞がDNAを受け取ります。次に細胞質分裂によって細胞質が分かれ、物理的な分離が完了します。
この定義は生物によって少し変わります。ヒトや植物の細胞は、核をもつ真核細胞なので、体細胞分裂または減数分裂を行います。細菌は体細胞分裂や減数分裂を行わず、ふつうは二分裂で増殖します。
細胞分裂のしくみ
真核細胞が分裂する前には、ふつう細胞周期のS期にDNAを複製します。その後、各娘細胞が正しい量の遺伝物質を受け取れるように、複製された染色体を正確に移動させなければなりません。
だから細胞分裂は、単に「1つの細胞が2つになること」ではありません。これはDNA複製、染色体の分配、そして大きな誤りを防ぐのに役立つチェックポイントと結びついた、調節された一連の過程です。
例題：ヒトの皮膚細胞が体細胞分裂する場合
傷ついた組織を置き換えるために、皮膚細胞が必要だとします。標準的な教科書の例では、まず細胞がDNAを複製します。体細胞分裂が始まる時点では、各染色体は結合した2本の姉妹染色分体からできています。
体細胞分裂の間に、染色体は並び、姉妹染色分体は細胞の反対側へ分かれます。その後、細胞質分裂によって細胞は2つに分かれます。
ふつうの結果は、もとの体細胞と同じ染色体数をもつ2つの娘細胞です。ヒトでは、これは新しい皮膚細胞が通常 本の染色体をもつことを意味します。
この例は、なぜ体細胞分裂が修復に役立つのかを示しています。組織に必要なのは、染色体数が半分の細胞ではなく、同じ基本的な染色体数をもつ置き換え細胞だからです。
よくある間違い
よくある間違いの1つは、すべての細胞分裂を体細胞分裂だと考えてしまうことです。これは多くの体細胞には当てはまりますが、配偶子形成や細菌の増殖は説明できません。
もう1つの間違いは、DNA複製と分裂そのものを混同することです。DNAはふつう細胞が分かれる前に複製されるので、両者は関係していますが別の出来事です。
また、「分裂すると同一の細胞ができる」と聞いて、それをすべての場合に当てはめてしまうこともあります。この近道は体細胞分裂では役立つことがありますが、減数分裂には当てはまりませんし、体細胞分裂であっても完全に誤りが起こらないわけではありません。
細胞質分裂を忘れやすい点にも注意が必要です。DNAを分けることと、2つの別々の細胞として分裂を完了することは同じではありません。
細胞分裂が使われる場面
細胞分裂は、成長、発生、組織修復、生殖に不可欠です。多細胞生物では、体細胞分裂が皮膚、血液、腸の内壁のような組織の維持を助けます。
減数分裂は、生物が有性生殖のための配偶子をつくるときに重要です。単細胞生物では、分裂そのものが個体全体の増殖方法になることがあります。
なぜ細胞分裂が重要なのか
細胞分裂は、遺伝学、発生、生物学、そしてがん生物学と直接つながっています。細胞周期の制御が壊れると、細胞は分裂すべきでないときに分裂してしまうことがあります。染色体の分配がうまくいかないと、できた細胞はDNAが多すぎたり少なすぎたりすることがあります。
だからこのテーマは、暗記だけで終わる話ではありません。生物がどのように成長するのか、組織がどう機能を保つのか、そして分裂のミスがなぜ深刻な問題を引き起こすのかを説明する助けになります。
似た問題に挑戦してみよう
別の細胞の種類で、自分なりの例を考えてみましょう。目的が成長と修復なのか、配偶子の形成なのか、それとも単細胞生物の増殖なのかを考え、そのうえで体細胞分裂・減数分裂・二分裂のどれが最も合うかを判断してください。