ハタケゴケの胞子の形態を模型で考える

　先日、ハタケゴケの胞子をブログに載せ、ハタケゴケの仲間の同定には、この胞子の遠心面と求心面の模様がポイントの１つになることを書きました（こちら）。　しかし立体的な胞子の形態は平面的な写真ではうまく表現できないので、模型を作ってみました。

　模型を紹介する前に、胞子形成時に起こる「減数分裂」について簡単に書いておきます。
　通常の細胞分裂は、１つの細胞が２つに分裂しますが、この新しくできた細胞は元の細胞と同じ遺伝情報を持っています。　これは分裂前に遺伝情報をコピーしておくからです。　つまり細胞分裂とは、元の情報を１とすると、それを２倍にしておき、それを１と１に分けるしくみです。　別の見方をすれば、コピーが完了しないうちは分裂が始まらないしくみになっています。
　一方、遺伝情報の内容に注目すると、例えば私たちの体の細胞は、父親からの遺伝情報と母親からの遺伝情報を持っています。　つまり同じ情報を２つずつ持っています。　これを、人として必要なｎ種類の情報を２つずつ持っているということで、２ｎと表現することにします。　上に書いたように２ｎの細胞が分裂しても２ｎです。
　有性生殖では、例えば卵と精子という２つの細胞がくっついて１つの２ｎの細胞になるわけですから、くっつく前の細胞はｎであるはずです。　つまり、どこかで２ｎの細胞をｎの細胞にしておく必要があります。　この２ｎの細胞からｎの細胞を作る特殊な分裂が減数分裂です。
　減数分裂の開始時にも、２ｎの遺伝情報はコピーが完了していますから、細胞核の内容物は量的には４ｎ（コピーされているだけですから、情報の質としては、あくまでも２ｎ）の状態になっています。　この細胞からｎの細胞を作るには２つに分けた後に、そのそれぞれをもう一度２つに分ける必要があります。　もう少し詳しく書くと、コピーされた遺伝情報を分ける分裂と、２ｎの内容を持つ情報をｎにする分裂がセットになっているのが減数分裂です。　結論として、１回の減数分裂で、１個の細胞は４個の細胞に分かれます。

　一般に、コケ植物も有性生殖を行っていますので(例えばこちら)、減数分裂が起こっています。　具体的には胞子母細胞が胞子に変化する時に減数分裂が起こります。　つまり、１個の胞子母細胞は減数分裂の結果、４個の胞子に変化します。

　上は胞子母細胞（２ｎ）の模型で、ほぼ球形です。　胞子になった時の理解を助けるために、表面に模様を書き込んであります。
　この１個の球形の胞子母細胞が減数分裂して４個の胞子になります。　球形を４等分すると・・・

　上は１個の胞子母細胞から作られた４個の胞子のうちの１個を外し、残りの３個の胞子はくっついたままという、胞子間の関係が分かるようにした仮想の状態です。　胞子母細胞の表面にあった面と区別するため、胞子母細胞の時には内側に位置した胞子の面には模様を書いていません。　ですから、この模型では１つの胞子に模様のある面と模様の無い面があることになります。　この模様のある面を遠心面(distal surface)、模様の無い面を求心面(proximal surface)と呼びます。

　上の模型は、１個の胞子母細胞からできた４個の胞子がバラバラになった状態を示しています。　遠心面しか見えない胞子も、求心面しか見えない胞子も、遠心面と求心面が見えている胞子もあります。　下に前に載せた実際のハタケゴケの胞子の写真を再掲しておきますので比較してみてください。

　実際の胞子は模型よりも丸みを持っています。　丸くなることによって4個の胞子はバラバラになっていくのでしょうが、他の多くのコケの胞子に比べて、ハタケゴケなどの胞子は丸くなり方が比較的少ないために、減数分裂の様子をうかがい知ることが容易です。