日経サイエンス2010年05月号

ダイジェスト(日経サイエンスのサイト、PDFファイル)

なぜヒトだけ無毛になったのか

N. G. ジャブロンスキー

哺乳類は身体の表面が毛に覆われた「けもの」である。 ところが、イルカやクジラ、カバやサイ、ハダカデバネズミ、そしてヒトの肌はむき出しである。 霊長類の中で「はだか」なのはヒトだけだ。

じつは、毛がないぶん、ヒトの皮膚は「けもの」に比べて丈夫なのだ。 こんの腹をなでる度に思うことだが、イヌの皮膚の薄さときたら、うっかり引っかいたら裂けてしまうのではないか。 よくもまぁ、こんな脆弱な皮膚の動物が、鋭い牙で噛み合おうとするものだ。 毛皮がなかったら、イヌはケンカできまい。

さて、そのような丈夫で毛のない皮膚を、ヒトはいつ頃獲得したのか?

約300万年前から120万年前くらいまで、地球は寒冷期に入った。 ヒトの祖先であるアウストラロピテクスを育んだ森林は草原化し、その子孫は食料と水を求めて長距離を歩き、走ることを余儀なくされた。

そのような活動は体温を上昇させる。 熱をうまく排出できなければ、脳にダメージが加えられる。 そこで、水状の汗を排出するエクリン腺が発達し、熱の放出を妨げる毛皮を持たない個体のほうが生存に有利となる。

長時間移動することができ、肉を食べるようになり、両手が自由になることで、脳はますます発達することができるようになった。 こうして、裸のサルはヒトになったのだろう。

ちなみに、ヒトが無毛になるように進化した過程を説明する仮説として、「水生類人猿説」がある。 ヒトの祖先が100万年ほど水辺で暮らしていたため、水から出していた頭を除き、毛がなくなったというのだ。 しかし、水生哺乳類が必ず無毛とは限らない。 カワウソもアザラシもラッコも立派な毛皮を持つ。 また、水辺はワニやカバが多くて危険だ。

……こういった理由により、水生類人猿説はあまり説得力がないようだ。 酒の席などでの話題としては面白いのだけどね。

「なぜ、身体に毛がないのに、腋の下には毛があるの?」

「水中生活していた時代、母親が泳いでいるときに子供がつかむためだよ」*1

星誕生のドラマを探る

E. T. ヤング

細胞ハイジャック 病原菌の巧みな戦略

B. B. フィンレイ

まずは次の数字にビックリする。

ヒトの体を構成する細胞数:10兆個

ヒトの体で共生している細菌の細胞数:100兆個

「人体」の細胞は、その大部分が細菌なのだ。 卵細胞由来の、ヒトのゲノムを持つ細胞の10倍もの細菌が共生しているのである。 『もやしもん』の美里と川浜のセリフではないが、まさに菌まみれである。

その細菌の種類は、腸に5000〜35000種、口に300〜500種、皮膚に120種。 これらの細菌は、ヒトと共生していて、とくに悪さをしない。 むしろ、病原菌の繁殖を防いだり、ビタミンを生産したりと、ヒトの役に立っているものがほとんどである。 ヒトの細胞に感染し、病気を起こす病原菌の種類は100種ほどに過ぎない。

病原菌はヒトの細胞をコントロールする様々な戦略を編み出している。 宿主細胞をコントロールするタンパク質(エフェクター)を注入する注射針状の構造を作る。 注入されたエフェクターは、宿主の細胞骨格を形成するタンパク質、アクチン繊維に作用して、台座を作ったり(O157)、細胞内に菌を引き込ませたり(サルモネラ菌)、細胞内を通り抜けたり(赤痢菌)する。 また、エフェクターを使って宿主細胞に炎症反応を起こさせ、友好的な腸内細菌を殺させたりもする。 マクロファージ(貪食細胞。白血球の一種)に取り込まれかけた状態でエフェクターを注入して取り込みを停止させてリンパ腺まで運ばせたり(ペスト菌)、免疫グロブリン(IgA)をタンパク質分解酵素で分解したり(髄膜炎菌)して、宿主の免疫システムに対抗するものもいる。

こうした病原菌の作用は、もともとはヒトを病気にするために進化したものではない。 土壌中の細菌が、単細胞の土壌微生物からの攻撃に対抗するために進化してきたものだと考えられるそうだ。 病原菌は、自分のいる場所が土の中なのか人体内なのかと関係なく、攻撃してくる単細胞生物(人体内なら免疫細胞)に対して、反撃しているだけなのだろう。

うーむ。 人体は菌まみれなだけでなく、菌から見れば堆肥でいっぱいの畑の土のようなものなのだね。

「ありえない色」を見る

V. A. ビロック/B. H. ツォウ

「青みがかった緑」や「黄色っぽい緑」はあるが、「赤みがかった緑」を感じることはできない。 その理由は、「赤と緑」「黄色と青」はそれぞれ同時に感じることができない反対色だからだそうだ。

赤と黄色を同時に感じるとオレンジ色、赤と青を同時に感じれば紫色の知覚が生じる。 緑と黄色を同時に感じれば黄緑色、緑と青を同時に感じれば青緑色の知覚が生じる。

しかし、赤と緑は拮抗しているため、同時に知覚されることはない。 黄色と青も同様である。

ところが目の動きを固定すると、同じ輝度の反対色が混じりあって「ありえない色」が知覚されることがあるという。 反対色の拮抗作用は固定的・絶対的なものでなく、柔軟な脳のはたらきによるものだとわかったのだ。

両眼視により試すことができるサンプル画像が掲載されていたので、試してみた。 ステレオグラムを見るときの要領で、赤と緑の長方形を重ねてみる。 すると、グレーのような、しかし赤とも緑ともいえない色が見えた。 ちらちらと色が変化し、赤くなったり緑色になったりするようにも見えた。

著者の一人であるツォウは、赤と緑の区別がつかない色弱者で、赤みがかった緑を見ることは決してないそうだ。そのことが色覚を研究テーマとする動機になったとのことだが、関係のありそうな話をCUDO(カラーユニバーサルデザイン機構)の伊賀さんから聞いたことがある。

P型、D型の色弱者は、C型(一般型色覚)よりも青と緑の違いに敏感なので、「青緑色」と一緒くたにするのがよくわからない。むしろ、赤と緑が似たように見えるので「赤緑」と呼びたいそうだ。

自分の見ている色が、他の人が見ている色と同じではない、ということに気付くと、いろいろと悩ましい。 ワシは配色のセンスがないので無彩色や草色・茶色を多用する傾向にあるが、それも網膜の錐体視細胞の数や脳の配線に関係するのだろうか?

クジラが育む深海の奇妙な生物

C. T. S. リトル

鯨骨生物群集は進化の“飛び石”?

中島林彦

もうひとつの地球環境問題 活性窒素

A. R. タウンゼンド/R. W. ハウワース

窒素ガス(N2)は不活性な(他の物質との化学反応が起こりにくい)分子である。 食品などの品質保持のため、袋に窒素ガスを充填し、酸素を絶つという利用方があるくらいだ。

ところが、空気中の窒素ガスは微生物(窒素固定細菌)のはたらきや、工業的な操作によって、アンモニアや硝酸などの活性窒素(化学反応しやすい状態の窒素)になる。 大規模な空中放電、つまり雷によっても、空中窒素が硝酸イオンに変わる(稲光や稲妻という呼び名から、古くから雷の多い年はイネの実りが良いことが知られていたことがわかる)。

微生物が活性窒素から生産する亜酸化窒素(N2O)は、二酸化炭素(CO2)の300倍も強力な地球温暖化ガスである(1分子あたりの比較)。 化石燃料からの二酸化炭素放出を防ごうと、バイオマスエネルギーへの転換を図ったとする。 トウモロコシなどからバイオ燃料を得るため、窒素を含む肥料をどんどん使うことになる。 すると、植物に吸収されなかった窒素肥料は水質を汚染し、亜酸化窒素となって温暖化を加速する。 バイオ燃料用作物栽培は、本末転倒となりかねないのだ。 農業高校の卒業生や農学士なら誰でも知っていることだが、化学肥料は効率が悪い。 窒素肥料の4分の1は雨などによる流出する。 米国では、畑に投入した窒素のうち10%強しか消費者の口に入らないそうだ。 流出を防ぐ方策が必要だ。

記事では被覆作物(被覆植物:カバー・プラント)を休閑期やトウモロコシなどの列の間に植える方法が提案されていた。 もっと簡単な方法がある。 除草剤を使わないことだ。 雑草をカバー・プラントとして利用すれば良いのだ。 ワシの研究によると、雑草が作物よりも高くならなければ、雑草害は数パーセントに過ぎない。 雑草は一生懸命駆除しなければならない存在ではないのだ。 ただし、これは光をめぐる競争に関する点だけであって、水分や肥料分の競争については検討していない。 有機肥料を投入し、作物が吸収しきれない窒素分を雑草に保持させておく、という考え方はできないか。 作物を収穫後、緑肥として鋤き込むか、カバー・プラントとしてコントロールし続ける方法を採る。 作物の不耕起栽培が、対策の一つになるかも知れない。

薬品などの工業製品ではなく、「方法」という科学技術を用いることによって、環境負荷の小さい農法を確立することは可能だと思うのだ。

燃費はもっとよくなる 高効率エンジンへの道

B. ナイト

論文にしては、妙にホンダの功績を強調するなぁと思ったら、著者がホンダR&Dの人だった。

ガソリンや軽油のエンジンの効率はもっと高めることができる、とのことだが、二つの疑問がある。

高効率エンジンを実現するために必要なのは、混合率やバルブ開閉のタイミングなどの緻密な制御である。 ……ということは、より高度な「知的な」エンジン制御コンピュータが必要ということになるが、それは安価で途上国でも手に入れやすい燃料で走るクルマという(一つの)目標と相反するものにならないか。 コンピュータを必要としない、メンテナンスの楽な機械的な制御でエンジンの効率化が図れるともっと良いのではないか。

二つ目は、この先何年、化石燃料を燃やし続けることができるか、という点である。 太陽や風力など、先進国はもちろん、途上国でも大規模な発電施設なしに電力を手に入れる手段が、今後拡充されていくだろう。 そうなったとき、クルマの動力も必然的に内燃機関から電気駆動に移り変わる。 そうなれば、エンジンの効率化を追求するのは無駄な努力にならないか。 ホイール内モーター駆動の電気自動車に至っては、駆動系のエネルギーロスすら考える必要がないのだから。

海の生き物の心を読む

茂木健一郎 科学のクオリア/ゲスト:中村宏治(水中写真家)


*1 実際には、フェロモンの発散補助と、腕と腋がスレないようにする効果があるようだ。

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Last-modified: 2010-05-05 (水) 13:46:45 (3330d)