動物の細胞とその形

細胞は生命の構成要素であり、すべての生命体は細胞からできています。 教科書には、植物細胞や動物細胞の「典型的な」例が一つ紹介されていることが多いが、実際には、細胞の形は実にさまざまである。 特に動物の細胞は、さまざまな形や大きさがあります。 植物細胞の形は、細胞壁が硬いため、互いによく似ている傾向がある

私たちは、細胞の形や大きさを見ることによって、その細胞が何をしているかをたくさん知ることができ、顕微鏡はそのための理想的なツールである

タスクに合わせた形

細胞が異なる形を持っている理由は、異なることを行うためである。 細胞の種類はそれぞれ、私たちの体が正しく働くために必要な役割を持っており、その形状は、それらの役割を効果的に遂行するのに役立っています。 次の細胞の種類はすべて、その機能にとって重要な珍しい形をしています。

ニューロンは、脳と神経系にある細胞です。 彼らの仕事は、脳から体の残りの部分にずっと電気的なメッセージを運ぶことです（ほとんど電線のような）ので、彼らは非常に長く、細い細胞です。 また、他の神経細胞と接続してコミュニケーションネットワークを形成する必要があるため、多くの長い枝を持っています。 ニューロンについては、当サイトの他のページで詳しく説明しています。

光受容細胞（杆体および錐体）は、光を感知する目の細胞です。 この細胞は、実は非常に特殊な形態のニューロンです。 光受容体は、光をできるだけ効率的に集める必要があるため、細胞から特殊な突起（外節と呼ばれる）があり、そこには光を吸収する分子がたくさん詰まっています。 特に光を感知するのが得意な桿体（かんたい）には、より大きな突起があります。 外被は、最近発見されたオルガネラの一種である一次繊毛が高度に変化したものであることが分かっている。 一次繊毛については、この文脈の別の場所で詳しく説明しています。

免疫細胞は、体が（たとえば細菌に）感染したときに反応する細胞です。 その仕事をするためには、形を変えることができる必要がある。 例えば、リンパ球は感染部位に到達するために体組織内を移動する必要があるので、ぎっしりと詰まった組織細胞の間を通り抜けるために形を変えます。 好中球のような免疫細胞は、細菌やウイルスを飲み込むので、形を変えて飲み込む必要があります。 免疫細胞の種類については、「感染との戦い」で詳しく説明します。

顕微鏡で見る細胞

細胞の形に関する私たちの理解の大部分は、長年にわたる顕微鏡実験の積み重ねから得られています。 細胞の形を直接見ることができるツールは、これ以外にない。 光顕微鏡を使って、科学者たちは生きた細胞を観察し、その形が時間とともにどのように変化するかを見ることができました。 また、有糸分裂のような形の変化を伴う細胞プロセスを見ることもできた

電子顕微鏡の設計上、生きた細胞は顕微鏡内の厳しい条件下では生存できないので、直接見ることはできない。 しかし、電子顕微鏡は、一次繊毛や微絨毛のような特定の形状を持つ細胞の小さな領域を含め、見るために準備された個々の細胞の形状に関する高解像度の情報を与えることができる。

3Dの細胞

細胞は複雑な形状を持つ3次元物体だが、ほとんどの顕微鏡から生成される画像は2次元である。 このため、細胞の全体的な形や、細胞が互いにどのように相互作用しているかを理解することは困難だった。 しかし現在では、いくつかの顕微鏡技術によって、細胞や細胞の一部の3次元モデルを作ることができるようになった。 オタゴ大学のレベッカ・キャンベル博士とトニー・プール准教授は、顕微鏡画像を使って、研究対象の細胞の3次元モデルを作っています。 レベッカは共焦点レーザースキャン顕微鏡の複数の画像を使って神経細胞全体の3Dビューを構築し、トニーは一次繊毛の3Dモデルを構築しています。 レベッカとトニーの仕事については、この文脈の別の場所で詳しく説明します。