Facts about Amoeba
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What is Amoeba?
アメーバ（複数形アメーバ/amoebae）は、原始的な原生生物群の一つです。 アメーバ科の中でも、教室や研究室でよく見かけるアメーバ・プロテウスが最もよく知られているのではないでしょうか。
アメーバ・プロテウスは、原始的な這うような動きで知られており、「偽足」と呼ばれる足が伸び縮みしながら、さまざまな基質の上を移動します。 アメーバ・プロテウスは決まった形をしているわけではなく、常に仮足を伸ばして変化しているのです。
仮足で移動できることは、アメーバの仲間に共通する特徴ですが、アメーバプロテウスとは全く違う姿のものもあります。
アメーバは細胞か？
はい、アメーバは単細胞生物で、1匹のアメーバはたった1個の巨大な細胞からできています。
アメーバは真核細胞に属し、遺伝物質（DNA）がよく整理され、「核」を形成して膜に包まれていることを意味します。 この点で、アメーバはバクテリア（原核生物）よりも、同じ真核生物の私たち人間に近いと言えます。
アメーバのミクロ解剖学：アメーバには粒状の核が1つあり、生物のDNAのほとんどが含まれています。
アメーバは仮足を伸ばして移動し、狩りをします。
収縮性の液胞は、細胞内の余分な水分を排泄して浸透圧の均衡を保つのに使われる。
いくつかの食液胞は、食物の粒子を消化するために使われる。
細胞質は、粒状の内側小胞体と透明な外側小胞体とに分けられ、両者は柔軟な細胞膜に包まれています。
結晶は、細胞から出る老廃物が凝縮したものです。
アメーバの「仮足」の中には何が入っているのでしょうか？
仮足とは、進行方向に発達する一時的な腕のような突起のことです。
アメーバが仮足を伸ばすと、細胞内の細胞骨格（細胞の骨格系のようなもの）が並び替え、細胞膜を押し出して細胞の形を変えます。 仮足の先端が基質に付着すると、細胞質はその空間を埋めるように流れ、細胞全体が前進する。
顕微鏡で見ると、アメーバの中の成分（核や液胞など）がゲルのように滑らかに流れながら移動しているのがわかります。 このような細胞質の伸長による運動の形態を「アメーバ運動」と呼びます。
アメーバ運動：アメーバが仮足を伸ばして動くこと。
仮足の細胞膜の下には、細胞の形状変化を駆動する力を発生させる細胞骨格が組織化されている。
アメーバは、仮足を使って移動するほかに、餌粒子を飲み込むのにも仮足を使う。
仮足はアメーバに限ったことではありません。 実は、ほとんどの真核生物の細胞は、細胞骨格を動かして形を変えることができる。 例えば、私たちの免疫系の白血球は、侵入した細菌を仮足で巡回し、捕食することができる。
アメーバ・プロテウスはどのように食べているのか？
アメーバプロテウスは「ファゴサイトーシス」と呼ばれるプロセスで獲物を飲み込みます。 アメーバが獲物に向かって進むと、仮足が伸びてきて獲物を取り囲み、アメーバプロテウスの細胞膜の内側で食胞を形成して飲み込みます。
アメーバの食作用
まず仮足が餌の粒子を取り囲んでアメーバに接近させる。
アメーバ・プロテウスの好物は何ですか？
アメーバプロテウスは、細菌、原生生物、藻類などを捕食します。 生息している有機物の栄養素はほとんど食べることができます。 アメーバプロテウスの餌として最も有名なのは、ゾウリムシでしょう。 アメーバがゾウリムシを狩っているビデオをご覧ください。
アメーバ・プロテウスの秘密についてもっと教えてください!
確かに、アメーバプロテウスはいくつかの点ですごい生物ですね。
ゲノムが非常に大きい
まず、プロテウスは真核生物で、遺伝物質（DNA）が核の中に入っている。 科学者たちは、特定の生物に含まれるDNAコード全体を「ゲノム」と呼んでいます。 アメーバ・プロテウスのゲノムの大きさはどのくらいでしょうか？ アメーバ・プロテウスのゲノムは2900億塩基対（1塩基対は1つのDNAコードに相当）で、ヒトのゲノム（30億）より100倍も大きいのです！！！！！。
最大のゲノムの1つは、非常に小さな生き物のもので、アメーバ・プロテウスのいとこのアメーバ・デュビアは、6700億塩基対を持ちます! しかし、ゲノムの大きさは遺伝子の数とは相関しない。
アメーバ・プロテウスがこれほど大きなゲノムを持つのは、同じ遺伝子のセットが極端に複製されているためです（倍数体の典型例です）。 一つの核の中に500本以上の染色体を持つこともある。 人間は2倍体であり、同じ遺伝子（または染色体）のコピーを2つだけ持っています。
異なる生物のゲノムサイズの比較
初期の考えでは、ゲノムサイズは生物の複雑さに直接関係するはずだと考えられていました。 しかし、これは真実ではありません。 より単純な生物の中には、進化の木の上位に位置する種よりもさらに大きなゲノムサイズを持つものがある。
例えば、アメーバ・プロテウスやアメーバ・デュビアは、人間よりもはるかに大きなゲノムサイズを持っています。
注：アメーバ・デュビア（Polychaos dubiumとも呼ばれる）とアメーバ・プロテウスのゲノムサイズは、単一の核ではなく、細胞全体を分析する1960年代の手法で測定されたものです。 ミトコンドリアDNA、複数の核の可能性、アメーバが最近飲み込んだものなどからの寄与が含まれるため、結果が混乱する可能性がある。
収縮性液胞-ユニークなオルガネラ
アメーバプロテウスの第二の特徴は、細胞内に「収縮性液胞」というポンプシステムを作り込んでいることである。 収縮液胞は、アメーバプロテウスの細胞質内にある水の泡のようなものです。 その働きは、細胞内の水分量を調節することです。 アメーバプロテウスは単細胞生物であるため、水分子は半透明の細胞膜を通して浸透圧により自由に出入りすることができる。
アメーバ・プロテウスがイオン（ミネラルでもよい）の少ない場所に移動するとき、細胞にとってその環境は低張となる。 つまり、バランスをとるために、より多くの水分子がアメーバ・プロテウスの細胞内に移動することになる。 このとき、収縮性の液胞が余分な水を蓄え、老廃物と一緒に細胞外に放り出すのを助けることができるのです。
収縮液胞がなければ、アメーバは破裂してしまうかもしれない。
アメーバにおける浸透圧調節
収縮胞は、アメーバ（多くの単細胞原生生物でも）の浸透圧調節の鍵となる器官である。 収縮液胞は、細胞内の余分な水分を蓄えるリザーバーの役割を果たす。
細胞膜にはたくさんの微絨毛がある
アメーバ・プロテウスの第三の秘密は、その細胞膜が光学顕微鏡で見るほど滑らかでないことである。 実は、細胞膜の外側の面には、たくさんの微絨毛が付着しています（電子顕微鏡でしか見ることができません）。 この微絨毛は、アメーバプロテウスの基質表面への付着・離脱を助けることができます。
アメーバ・プロテウスの大きさは？
アメーバプロテウスは大型の原生動物で、体長1mm（平均サイズ250〜750μm）まで成長します。 その大きさは、飲み込んだ餌の量によって幅がある。 肉眼でほとんど見ることができる（無色透明の体のため、まだ非常に難しい）。
最小の昆虫と2つの原生動物の大きさを比較したもの。 (A)メガフラグマ・ミマリペンネ。 (B)ゾウリムシcaudatum。 (C)アメーバ・プロテウス。 スケールバーは200μm。 寄生バチであるメガフラグマ・ミマリペンネは、知られている飛翔昆虫の中で最小の昆虫である。
アメーバ・プロテウスの移動速度は？
アメーバプロテウスは、1分間に2～5mmの速さで移動することができます。
アメーバ・プロテウスには目がありますか？
いいえ、アメーバ・プロテウスには目がありません（単細胞であることをお忘れなく）。 しかし、アメーバプロテウスは光を感じることができ、光から遠ざかろうとする傾向があります。 明るい光は、すべての動きを突然停止させることさえある。
研究者らは、アメーバプロテウスが光の刺激に反応できるのは、仮足の先端にあるゲル状の細胞質「プラズマゲル」が反応するためであることを突き止めたのです。 光はそのプラズマゲルを厚く硬くし、結果として動きにくくする。
光以外にも、アメーバプロテウスは、化学物質、粘性、温度、電場など、さまざまな刺激を感知することができます。
アメーバは単細胞生物にすぎませんが、さまざまな環境変化に対応することができます。
(1) アメーバは明るい光を避けるようになる。 また、餌がないため真っ暗闇には居ません。 水草や岩の影など、薄暗い場所を好む。
(2) アメーバは、毒性のある特定の化学物質を感知して避けることができます。
(3) アメーバは浮遊することを好まない。 できれば、基質の表面に付着することを好む。
(4) アメーバは障害物や鋭利なものを避けながら移動する。
(5) 科学者がアメーバを電場に置くと、アメーバは陰極の方に移動する傾向がある。
(6) アメーバは25℃前後の温度を好みます。
アメーバ・プロテウスはどのように呼吸しているのでしょうか？
アメーバプロテウスは単細胞生物なので、酸素や二酸化炭素は細胞膜を自由に出入りできます。 また、その他の物質（塩などの水溶性分子）も、浸透圧によって細胞膜を通過して輸送することができます。
アメーバプロテウスは、ほとんどの場合、1つの細胞が2つに分裂する「二元分裂」という方法で無性生殖を行います。 アメーバプロテウスは、繁殖の直前に仮足の大部分を引っ込め、丸まって球状になります。
核の中で遺伝物質（DNA）を複製したアメーバの元の核は、核分裂のプロセスによって2つの娘核を形成する。 このとき、長いDNA分子が凝縮して染色体（棒状のもの）になり、分離が容易になる。
核が2つに分かれた後、母細胞の細胞質が挟み込まれ、2つの娘細胞に分かれる「細胞質分裂」のプロセスが行われます。 これにより、核と細胞質、細胞小器官を持つ2つの娘細胞が形成される。 通常、このプロセス全体は30分から1時間程度で終了します。
アメーバの生殖には2つの方法がある。 二次核分裂と多重核分裂です。
ほとんどの場合、アメーバは二回核分裂で繁殖します。
アメーバの繁殖方法には、もうひとつ珍しいものがあり、それは「エンシストメント」と「マルチプルフィッション」です。
アメーバは環境が悪くなると（栄養不足、酸性、明るい光など）、仮足を引っ込め、キチン様物質でできた保護膜（シストと呼ぶ）を出して細胞膜を覆います。 このシストは、より過酷な条件下でも生き延びることができる。 同時に、シスト内部では有糸分裂が何度も起こり、2つ以上の娘細胞が作られる。 そして、シストの壁が破裂すると（条件が好転すると）、これらの娘細胞が放出されて、いくつかの新しいアメーバになる。
生息環境が極端に悪くなると、アメーバは胞子で繁殖するようになる。 この有性生殖によって遺伝子の多様性が生まれ、厳しい環境下でも生き残るチャンスが増える。
アメーバ・プロテウスの生息地は？
アメーバ・プロテウスは、きれいな淡水の底にいるのが好きな生物です。 淡水の川底や淀んだ池の底で、腐敗した物質を食べているのがわかります。 スポイトで底の堆積物を採取して、アメーバ・プロテウスを探すとよいでしょう。
Amoeba proteusは理科用品会社から取り寄せることもでき、教室で仮足の動きを見せる定番の標本です。
アメーバはどこで採集するのか？ 最近、アメーバ・プロテウスを発見した生息地の写真を紹介します。
(A-C) アメーバは清流池の底質（葉っぱなど）に潜むのが好きです。 (D-E) 鉗子で腐葉土を採取し、堆積物のある水をサンプル瓶に入れた。 9108>
光学顕微鏡でアメーバ・プロテウスを見つけるには？
アメーバは光学顕微鏡で直接観察することができ、染色も必要ありません。
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トランスファーピペットで底質のある水滴を顕微鏡のスライドにとります。 微生物が新しい環境に適応するのを待つため、5～10分待ちます（アメーバはガラスの表面に付着するのを好みます）。
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徐々に照度を上げ（アメーバは明るい光に弱い）、低倍率（5倍または10倍）で観察します。
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アメーバの細胞内の小さな結晶好みの粒子を探せば、その位置を特定するのに役立つことがあります。
アメーバは色素染色で細胞小器官を可視化して研究することも可能です。 しかし、これには死んだアメーバを固定し、マウントするための薬品と装置が必要です。 詳しく知りたい方は、こちらのリンクをご覧ください。
染色したアメーバプロテウススライド
顕微鏡で何を見るか?
アメーバプロテウスを直接観察するメリットは、顕微鏡で見るとき、アメーバプロテウスはまだ生きていて活発に動いていることです。 そのため、指のような突起（仮足）が、アメーバが移動したり、食べ物の粒を巻き込んだりするときに伸びたり縮んだりする様子を見ることができます。
顕微鏡で見える他の小器官には、次のようなものがあります。 核は、直径約35μmで発見されました。
アメーバ内の食物胞の色は、生息地の栄養源を示すこともできます。 例えば、晩春に採集されたアメーバは緑色の粒子を多く含み（緑藻類の可能性）、早春のアメーバは茶色っぽい（褐藻類を移植したもの）ことに気づきました。
アメーバの食胞の色には、餌の例が影響することがあります。
楕円形で動かずに休んでいるアメーバが見られることがあります。
カメラや携帯電話を顕微鏡に取り付けた場合、動きの遅いアメーバは、顕微鏡写真やビデオ撮影の練習に最適なモデルです。
アメーバ・プロテウスの中に光る粒子があるのを見ました。 あれは何でしょうか？
また、アメーバ・プロテウスの内部には、結晶に似た包有物が多く存在することも、簡単に観察できる特徴です。 アメーバプロテウスの結晶の多くは、二角錐の形をしています。 これらの結晶は液胞に含まれ、窒素の廃棄物であるトリウレットで構成されている。 他の種のアメーバは、球状、シート状、さらにはクロワッサン状の結晶など、さまざまな形の結晶を持つ。
以下は、アメーバの異なる種の結晶の例です。
アメーバの異なる種の結晶
ソース。 https://www.arcella.nl/inclusions/
また、大型のアメーバには、蓄えた栄養を蓄えるためにグリコーゲン体を持つものもあります。 このグリコーゲン体は光沢のある球状で、大きさはさまざまです。 グリコーゲンは糖の一種で、私たちの体内では肝臓や筋肉にグリコーゲンを蓄えています。
アメーバが大量の珪藻を消化すると、アメーバの細胞の中に油滴が見えることもある。 これは、いくつかの珪藻が小さな油の生産者だからだ！
いくつかの大きなアメーバは、細胞質内にバクテリアや小さな緑藻類を含んでいる。 これらの生物は宿主と共生関係にあり、「内部共生生物」と呼ばれる。 例えば、緑藻類は宿主であるアメーバにエネルギーを供給し、アメーバは栄養の乏しい環境でも生きていけるようになります。
答えはノーです。 アメーバ科は非常に多様な生物から構成されており、15,000種以上が報告されています。 仮足で動くという特徴は共通していますが、形や大きさはまったく違います。
アメーバ・プロテウスの仲間たち
(A) Pelomyxaは、通常500-800μm、時には5mmにもなる巨大アメーバ属です。 (B)テカメバ。 Thecamoebaの体はしばしばしわくちゃのコーヌコピア型を形成する。 (C）バンピレラ（Vampyrella）は、その名前の由来は餌の取り方である。 藻類に付着し、細胞壁に大きな穴を開け、藻類の原形質を吸い上げる。 (Credit: Pelomyxa and Thecamoeba – eol.org ; Vampyrella – Sebastian Hess)
アメーバは大きく分けて、裸のアメーバ（亜綱：Gymnamoebae）と殻付きのアメーバ（亜綱：Testacea）に分けられる。
アメーバ・プロテウス、ペロミクサー、テカモエバ、バンピレラなど、細胞体が柔らかくゲル状のアメーバは、すべて裸のアメーバ動物である。
意外なことに、アメーバの中には、細胞の周りに「テスト」と呼ばれる保護用の殻を作る種があります。 殻を持つアメーバの中には、完全に自分自身でテストを作るものもあり、その材料はアメーバが作り出す有機物、ケイ酸質（シリカを含む）、石灰質（炭酸カルシウムを含む）成分である可能性があります。 このようなテストを自生テストという。
殻を持つアメーバの中には、自分の周りの堆積物の粒子を集め、細胞から分泌される粘液成分でこれらの鉱物粒子を接着して、試験の準備をするものがあります。 このような試験を「異種性試験」と呼びます。
左：Difflugia acuminataの殻：細胞内からの分泌物でミネラル粒子を接着してできた異性化テスト（長さ約300µm）です。 (出典: Deuterostome on wiki); 右: Arcella discoidesの自生テスト（直径約100μm）。細胞内で生成された有機物の板でできている。 (Credit: Frank Fox on wiki)
この殻付きアメーバは、裸のアメーバと同じ方法で採集することができる。 しかし、簡単に割れてしまうので、顕微鏡で観察するときは注意が必要です。 カバースリップの重さで、殻付きアメーバのテストが壊れることがある。 9108>
「アメーバ」という名前の由来は？
アメーバ・プロテウスの名前の由来は、ギリシャ語で変化を意味する「amoibe」と海神を意味する「proteus」の2つの単語からきています。
Andrea Alciato による Proteus のイラスト（『The Book of Emblems』1531 年）
アメーバはどのように分類されるのですか？
アメーバは原生生物界に属します（原生生物とは、動物、植物、菌類以外の真核生物を指します）。 しかし、分類上、アメーバの位置づけは、その形と同じように、常に変化している。
顕微鏡で微生物の特徴を見るしかなかった初期には、アメーバはヘリオゾアなどいくつかの種とともにサルノコシカケ門に分類されていた。 しかし、分子系統学が導入されると、アメーバはアメーバ動物門に分類されるようになり、現在では、アメーバ動物門と呼ばれている。 しかし、原生動物の分類については、現在、多くの議論があることを心に留めておく必要があります。
Heliozoaは、一般に太陽動物として知られています。 個人的にはミクロのウニと呼びたい！
アメーバは人間の脳を食べると聞いたことがあるのですが。 本当ですか？
残念ですが、本当です。 ほとんどのアメーバは人体に無害ですが、稀に人体に寄生する種がいます。
Naegleria fowleriは、俗に「脳を食べるアメーバ」と呼ばれ、暑い地域の淡水池や小川に生息しています。 鞭毛（尾のようなもの）を2本持っているので、水中を泳ぐことができます。 ほとんどの場合、ナエグレリア・フォウレリは自由生活をしており、細菌を食べます。 ごくまれに、ナエグレリア・フォウレリが鼻から吸い込まれ、脳に移動して、ナエグレリア症と呼ばれる致命的な病気を引き起こすことがある。
実は、2020年7月6日のフロリダ州保健局の発表によると、タンパ地区で脳を食べるアメーバの症例が確認されているそうです。 関連ニュースはこちらをご覧ください
Naegleria fowleri（通称「脳食アメーバ」）は、自由に生きる微細なアメーバの一種である。 そのライフサークルのある段階では、Naegleria fowleriは2本の鞭毛によって泳ぐことができます。 (出典：CDC – https://www.cdc.gov/parasites/naegleria/)
ご存知ですか？
Amoeba Proteus, Euglena, Tardigrade, Paramecium caudatumは、教室や研究室で最も頻繁に研究されているミクロの生命体です。
Reference
DOGS – Database Of Genome Sizes.を参照してください。 https://services.healthtech.dtu.dk/
Monaco Nature Encyclopedia – Amoeba proteus (Giorgio Venturini and Mario Beltramini著): https://www.monaconatureencyclopedia.com/amoeba-proteus/
Amoeba proteus – 原生生物アメーバ・プロテウスを詳しく解説している。 https://davidwangblog.wordpress.com/
Microbus: https://microscope-microscope.org/pond-water-critters-protozoan-guide/sarcodina/amoeba-proteus/
Microworld -アメーバ状生物の世界。 https://www.arcella.nl/
Wim van Egmond著「アメーバはただの塊ではない」。 http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/indexmag.html?http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artsep01/shelled.html
Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Amoeba_proteus
“The nature of response to light in Amoeba proteus (Leidy)” by S. O. Mast. Zeitschrift für vergleichende Physiologie volume 15, pages139-147(1931)
“Amoebae に掲載。 9108>
Genome size:
http://www.genomenewsnetwork.org/articles/02_01/Sizing_genomes.shtml
https://ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-3-genetics/32-chromosomes/genome-size.html
http://book.bionumbers.org/how-big-are-genomes/
「原生生物：仮足を使って動き、餌をとる」David J. Patterson。