脂質による細胞膜の形成

現在の真核細胞の細胞膜は，グリセロ脂質やスフィンゴ脂質のほか，動物細胞ではコレステロールを含むなど，さまざまな脂質成分を含んでいますが，主成分は，グリセロール-3-リン酸に長い炭化水素分子がエステル結合したグリセロリン脂質です．真正細菌も同様です．古細菌はイソプレノイドという枝分かれのある炭化水素分子がエーテル結合したグリセロリン脂質です．このような脂質分子を非生物的に合成することは，アミノ酸やタンパク質に比べて難しく，生命が誕生するまでのプロセスで，いつ頃どのように作られたかの理解は実は不十分です．

グリセロリン脂質の構造は，一方の端に親水性の高いリン酸があります．実際には，リン酸の先にさらにコリンやセリンや糖など親水性分子がついているのが普通です．分子の他方には，炭化水素の長い鎖の部分があり，ここは水との親和性がない（疎水性であり親油性である）構造をもっています．親水基と疎水基の両方をもつ分子が水中にあると，親水性部分は水となじみますが，疎水性部分は水を避けようとするために，疎水性部分同士が集まって集合し，自然に小胞ができるわけです．原始的ではあるものの，細胞の原型ができたともいえます．細胞の内側と外側という環境の違いを生み出す，最初のしくみを用意したことになります．

細胞膜機能の進展

脂質でできた細胞膜は疎水性の層をもっているため，親水性の物質を通しにくい性質があります．主要な生体成分であるアミノ酸も糖もヌクレオチドも親水性物質なので，現在のすべての細胞の細胞膜には，それらを輸送する特異的な輸送タンパク質があって，エネルギーを使って積極的に細胞内へ運び込んでいます．Na^＋やK^＋，Ca^2＋，H^＋，Cl^－などについても，それぞれのイオンを専門に輸送するタンパク質があります．現在の細胞膜と違って，誕生したばかりの小胞には，十分に機能する輸送タンパク質が組み込まれてはいなかったでしょうが，内部にあった有機化合物が消費されて濃度が下がると，外から膜を浸み通って少しずつ入ってくる受動的なプロセスはあったに違いありません．消費というのは，分解して消失するようなケースもあるでしょうし，重合して高分子になることで低分子有機化合物の濃度が下がるというケースもあるはずです．やがてどこかの時点では，膜に組み込まれるタンパク質が作られ，タンパク質による輸送機能をもった膜ができたと考えられています．

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