ドメイン (分類学) ドメイン (分類学)の概要

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ドメイン (分類学)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/29 22:02 UTC 版)

生物 ドメイン 界（かい） 門（もん） 綱（こう） 目（もく） 科（か） 属（ぞく） 種（しゅ）
生物学的分類の8つの主要な分類階級の階層。生物はドメインに分けられ、ドメインはさらに細分化される。

3ドメイン系による生命樹は、古細菌（Archaea）・細菌（Bacteria）・真核生物（Eukarya）の3つのドメインで構成される^[1]。2ドメイン系（英語版）においては、古細菌と細菌の2つのドメインで構成し、真核生物は古細菌からの分岐に含まれる^[3][4]。古細菌と細菌はいずれも、原核生物という膜で囲まれた核を持たない単細胞の微生物である。対照的に、核と膜系細胞小器官を細胞に持つ生物はすべて真核生物に含まれる。

ドメイン体系には非細胞生命（英語版）（ウイルスなど）が含まれていないことから、こうした生命体を加えた提案も行われている。

用語

ドメインという用語は、1990年に、カール・ウーズ、オットー・カンドラー（英語版）、マーク・ウィーリス（英語版）による3ドメイン系（英語版）として提案された。この用語は、1974年に、ムーア（英語版）によって導入されたドミニオンと呼ばれるカテゴリーと同義語である^[2]。

ドメイン分類体系の発展

(上) ウーズの3ドメイン樹と、(下) レイクの2ドメイン樹の比較^[5] (2008年)

カール・リンネが18世紀半ばに作成した有名な分類体系の中で、ドメインの分類が一般的になった。この分類体系は、後にチャールズ・ダーウィンの研究によってさらに改良されたが、細菌については他のドメインと比較できるような観察可能な特徴がほとんどないことから簡単には分類できなかった^[6]。

1977年、カール・ウーズが16sリボソームRNAのヌクレオチド配列を比較して、階級（あるいはドメイン）はそれまで科学者たちが考えていたような2つの分岐ではなく、3つの分岐を含んでいることを発見したとき、画期的な進歩がもたらされた。それ以前は、古細菌（Archaea）と細菌（Bacteria）はその物理的な類似性から一緒にされて「古細菌（archaebacteria）」と呼ばれていた。RNA遺伝子の進化に基づいた分類法は、この2つの界がほとんど似ておらず、内部的に大きく異なることを明らかにし、界の上にドメインと呼ばれる新しい分類群が存在する3ドメイン系（英語版）につながった^[1]。

1980年代、すでにジェームス・A・レイク（英語版）が提唱し、すべての生物を細菌と古細菌の2つのドメインに分類するエオサイト説が先行していたが、当時の証拠から3ドメイン系にほぼ取って代わられた。その後、古細菌、特に細菌との共生による真核生物の起源における古細菌の役割についての理解の深まりや、2017年にアスガルドという古細菌の大きなグループが発見され、真核生物は古細菌のメンバーであることが示唆されたことを受け、生命樹のすべての生物を細菌と古細菌という2つの大きなドメインに分割するという2ドメイン系（英語版）が見直され、より広く受け入れられるようになった^[7][8][3]。

3ドメイン系

詳細は「3ドメイン系（英語版）」を参照

ウーズらがRNA遺伝子を使用して推測した、細菌、古細菌、真核生物の主要な3つの枝を示す有根系統樹 (1990年)^[1]全生物を対象にした進化系統樹の1例。赤の枝（Archaea）が古細菌。扇形の中心で、枝が集束している部分が全生物の共通祖先。真正細菌（Bacteria。左側の青色部分）と古細菌が系統的に離れた存在であることが示されている。

3ドメイン系は、生命樹を、古細菌（Archaea）・細菌（Bacteria）・真核生物（Eukarya）の3ドメインで構成する。これら3つのドメインには、それぞれ固有のリボソームRNAが存在する。これが3ドメイン系の基礎である。真核生物は核膜の存在によって、核膜を持たない古細菌や細菌と区別される。また、古細菌と細菌は細胞膜とRNAマーカーの生化学的な性質の違いによって互いに区別されている^[1]。

古細菌

詳細は「古細菌」を参照

古細菌は、典型的には膜脂質（エーテル結合によってグリセロールに結合した分岐炭化水素鎖）を特徴とする原核細胞である。古細菌におけるこれらのエーテル結合の存在は、極端な温度や強酸性条件に耐える能力を高めているが、多くの古細菌は温和な環境に生息している。塩分濃度の高い環境で増殖する好塩菌や、極度な高温の環境で増殖する超好熱菌は、古細菌の一例である^[1]。

古細菌はさまざまな大きさの細胞で進化したが、いずれも比較的小さい。その大きさは直径0.1 μmから15 μm、長さは最大で200 μmである。古細菌の大きさは細菌とほぼ同じか、真核細胞に見られるミトコンドリアのそれに近い。テルモプラズマ属のメンバーは最も小さい古細菌である^[1]。

細菌

詳細は「細菌」を参照

シアノバクテリアとマイコプラズマは細菌の2つの例である。細菌は古細菌と同様に原核細胞であるが、その細胞膜がリン脂質二重層でできている。細菌の細胞膜は古細菌のそれとは異なり、古細菌に見られるエーテル結合を特徴的に欠いている。内部的には、細菌はリボソーム内に異なるRNA構造を持っており、それらは異なるカテゴリーに分類されている。これにより、2ドメイン系と3ドメイン系は、細菌と古細菌を別のドメインに置く。

細菌というドメインには非常に幅の広い多様性がある。その多様性は、異なる細菌系統間での遺伝子交換によってさらに複雑さを増す。遠縁の細菌間に重複遺伝子が存在すると、細菌種を区別したり、地球上の細菌種を数えたり、それらを木構造に整理したりすることはほぼ不可能になる（ただし、枝と枝の間に相互接続が含まれていて「木」ではなく「ネットワーク」となっている場合を除く）^[1]。

真核生物

詳細は「真核生物」を参照

真核生物と呼ばれるドメイン（domain Eukarya）は、膜で囲まれた細胞小器官（遺伝物質を持つ核を含む）を持ち、植物界（Plantae）、原生動物界（Protozoa）、動物界（Animalia）、クロミスタ界（Chromista）、菌界（Fungi）の5つの界（kingdom）で代表される^[1]。