分子古生物学者である著者が、身近な話題も盛り込んだ講義スタイルで、生物学の最新の知見を親切に、ユーモアたっぷりに、ロマンティックに語るロングセラー『若い読者に贈る美しい生物学講義』。養老孟司氏「面白くてためになる。生物学に興味がある人はまず本書を読んだほうがいいと思います。」、竹内薫氏「めっちゃ面白い! こんな本を高校生の頃に読みたかった!!」、山口周氏「変化の時代、“生き残りの秘訣”は生物から学びましょう。」、佐藤優氏「人間について深く知るための必読書。」、ヤンデル先生(@Dr_yandel)「『若い読者に贈る美しい生物学講義』は読む前と読んだあとでぜんぜん印象が違う。印象は「子ども電話相談室が好きな大人が読む本」。科学の子から大人になった人向け! 相談員がどんどん突っ走っていく感じがほほえましい。『こわいもの知らずの病理学講義』が好きな人にもおすすめ。」、長谷川眞理子氏「高校までの生物の授業がつまらなかった大人たちも、今、つまらないと思っている生徒たちも、本書を読めば生命の美しさに感動し、もっと知りたいと思うと、私は確信する。」(朝日新聞書評)と各氏から評価されている。今回は書き下ろし原稿を特別にお届けする。
私たちの寿命と死なない生物
私たちには寿命があって、かならず死ななければならない。それはいかんともし難い事実だが、生物全体を見渡したときには、かすかな慰めも存在していた。
たしかに、私たちには寿命があるけれど、寿命のない生物も存在する。死なない生物も存在する。そう思われていたからだ。そして、その死なない生物の代表が細菌だった。
ところが、近年、その雲行きが怪しくなってきたのである。
老化とは何か
じつは老化という現象は、進化によって生じたと考えられている。それを説明するために、まずは老化というものが存在せず、永遠の若さを保っている生物の集団を想像考してみよう。
その集団の個体は、生殖年齢(たとえば16歳)に達すると子どもを産み始め、その後はいくつになっても子どもを産むことができる。寿命というものはない。ただし、不慮の事故で死ぬことはある。そんな集団だ。
事故に遭う確率を一定とすれば、その集団に属する個体の毎年の死亡率は、年齢にかかわらず一定になる。
たとえば20歳の個体の一年間の死亡率が1パーセントだとすれば、100歳の個体の死亡率も1パーセントになる。死亡率は年齢とともに増えていかないのだ。ただし、年齢が上がるにつれて、生きている個体数は減っていく。毎年、事故のせいで、一定の割合の個体が死んでいくからである。
ここで、この集団にときどき有害な突然変異が起こる場合を考える。
すると、生殖年齢に達する前に有害な効果が発症する突然変異は、ほとんど集団に蓄積していかない。生殖年齢に達する前に死んだり生殖能力が損なわれたりすれば、その突然変異は次世代に伝わらないからだ。
一方、生殖年齢に達した後で発症する突然変異は、次世代に伝わる可能性が高い。有害な効果が発症する前に、すでに子が生まれているので、その子に有害な突然変異が受け継がれている可能性があるからだ。
その結果、この集団では年齢が高くなるほど有害な効果がたくさん発症するようになり、永遠の若さは急速に失われていく。その結果、老化や寿命が進化していくことになる。
「単細胞生物に寿命はない」が定説だった
ところで、このような老化や寿命は、単細胞生物より多細胞生物で進化しやすい。多細胞生物の細胞は、次の世代に伝えられる生殖細胞(精子や卵など)と、次の世代には伝えられないが実際に生命活動を行う体細胞という2つの種類に分けられる。
生殖細胞で発症する有害な突然変異は、次の世代に引き継がれにくい。生殖細胞に不具合が生じたり死んだりすれば、その突然変異は次世代に伝わらないからだ。
一方、体細胞で発症する有害な突然変異は(生殖細胞のゲノムを通じて)次の世代に引き継がれる可能性が高い。そのため、生殖細胞と体細胞が分かれている生物では、老化や寿命が進化しやすいと考えられる。
それに対して単細胞生物は、体細胞がなくて生殖細胞しかない生物と考えることもできるので、老化や寿命が進化しにくいのである。
実際、これまでは、単細胞生物である細菌には寿命がないと考えられていた。細菌は無限に細胞分裂を繰り返しながら、永遠に生きていくと思われていたのである。
しかし、近年、細菌にも老化や寿命があるらしいことがわかってきた。寿命が発見されたのは大腸菌という細菌である。
大腸菌が2つの娘細胞に分裂すると、片方の娘細胞だけに封入体と呼ばれる異常なタンパク質の集合体が見られる。封入体がある娘細胞がさらに2つの孫細胞に分裂すると、片方の孫細胞の封入体はそのままだが、もう片方の孫細胞の封入体は増加する。分裂を繰り返してある程度封入体が蓄積すると、大腸菌は死んで溶解してしまうのである。
まだ詳しいことはわかっていないのだが、調べた大腸菌に寿命があることは確かなようだ。現時点では、すべての細菌に寿命があるのかどうかはわかっていないが、もしそうだとすると、すべての生物には寿命があるのかもしれない。
生きている限り、死からは逃れられないのだろうか。
(本原稿は『若い読者に贈る美しい生物学講義』の著者更科功氏による書き下ろし連載です。※隔月掲載予定)
更科 功(さらしな・いさお)
1961年、東京都生まれ。東京大学教養学部基礎科学科卒業。民間企業を経て大学に戻り、東京大学大学院理学系研究科修了。博士(理学)。専門は分子古生物学。武蔵野美術大学教授、東京大学大学院非常勤講師。『化石の分子生物学』(講談社現代新書)で、第29回講談社科学出版賞を受賞。著書に『宇宙からいかにヒトは生まれたか』『進化論はいかに進化したか』(ともに新潮選書)、『爆発的進化論』(新潮新書)、『絶滅の人類史』(NHK出版新書)、共訳書に『進化の教科書・第1~3巻』(講談社ブルーバックス)、6万部突破のロングセラー『
若い読者に贈る美しい生物学講義』(ダイヤモンド社)などがある。
くつろいで受けられる生物学講義――著者より
ある農家に怠け者の男がいた。男は働くのが面倒でたまらないので、自分の代わりに田畑で働いてくれるロボットを作った。
ところが、ひと月経つと、ロボットは壊れてしまった。仕方なく、男はまたロボットを作った。ところが、そのロボットも、ひと月経つと壊れてしまった。
そこで男は、新型のロボットを作った。新型のロボットは、田畑で働くだけでなく、ひと月経つと新しいロボットを作って、それから壊れた。だから、男は、一日中家で寝ていられた。
そんな折、男は作られるロボットが、少しずつ違うことに気がついた。
たとえば、性能が1のロボットが作ったロボットの性能は、1.1になることも0.9になることもあった。しかしロボットの性能が、急激に変化することはなかった。
そのうちに、たまたまロボットを2体作るロボットができてしまった。ところが、男の家には、ロボットを動かす燃料は1体分しかない。
ロボットは、毎日農作業が終わって家に戻ると、燃料タンクから自分で燃料を入れることになっていた。そのため、農作業が早く終わったロボットが、先に家に戻って燃料を入れてしまう。すると、もう1体のロボットは燃料を入れることができない。そのため、燃料切れになったロボットは、家の隅に転がったままになった。
そんなことが繰り返されていくうちに、ロボットの農作業はものすごく速くなった。生き残るのは、いつも性能が高いロボットだけだからだ。仮に、毎月性能が1.1倍になったとすれば、4年で、ほぼ100倍になる。ロボットは、急速に変化していき、もはや怠け者の男にはコントロールできないものになってしまった。
ついにロボットは、自分で燃料を採掘するようになり、とうとう地球を支配するにいたった。もはや人間の姿は、どこにも見当たらなかった。
以上の話は『若い読者に贈る美しい生物学講義』の中に書いた話(の一部)である。ロボットが2体ずつ作られて、そのうちの1体だけが生き残るなら、そのときの状況に適応している方が生き残ることになる。これは自然選択と呼ばれる現象で、ダーウィンが進化のメカニズムとして見つけたものだ。
この話では、自然選択が働き始めたときに、ロボットの急速な変化が始まった。それは、もう元には戻れないような、根本的な変化であった。この瞬間にロボットは生物になったのだと、私は思う。
これまでは、生物とはどういうものかを考えるときに、物質的な側面から考えることが多かった。たとえば、地球の生物の体のなかでは、いつも物質やエネルギーが流れている。この流れを代謝というが、これを生物の定義の一つとすることが多い。
しかし、宇宙にはどんな生物がいるかわからない。たとえば、ロボットの体の中には、いつも物質やエネルギーが流れているわけではない。スイッチを切って寝ていれば、物質もエネルギーも流れない。それでも、宇宙のどこかに、さっきの話のようなロボットがいたら、それは生物と言ってもよいかもしれない。地球の常識から言えば、金属でできたロボットは生物ではないけれど、それは宇宙の常識とは違うのではないだろうか。
もしも、宇宙全体で生物を定義できるものがあるかどうかわからないが、もしあるとすれば、それは「自然選択」だろう。どんな形をしていようが、どんな物質でできていようが、どんな振る舞いをしようが、とにかく自然選択によって作られたものが生物なのではないだろうか。生物は自然選択によって、周囲の環境に適するようになったものだ。つまり、その環境の中で、なかなか消滅しないようになったものだ。つまり、生き続けるようになったものなのだ。
だから、本来生物は、生きるために生きているのであって、生きる以上の目的はないのだろう。生きるために大切なことはあっても、生きるよりも大切なことはないのだろう。まあ、生きていれば、それだけで立派なものなのだ。
『若い読者に贈る美しい生物学講義』では、従来の生物の見方に収まらない話も盛り込んでみた。
内容を簡単に紹介すると、まず生物とは何かについて考える。その中で、科学とは何かについても考えていく。生物学も科学なので、その限界を理解しておくことが大切だからだ。それから実際の生物、たとえば動物や植物などの話をしてから、生物に共通する性質、たとえば進化や多様性について述べる。最後に身近な話題、たとえばがんやお酒を飲むとどうなるかについて話をする。「講義」という言葉が入っているが、くつろいで受けられる講義にしたつもりである。
楽しんでもらえると、よいのだけれど。
■新刊書籍のご案内
☆6万部突破のロングセラー!!☆
出口治明氏
「ドーキンス『進化とは何か』以来の極上の入門書。」
養老孟司氏
「面白くてためになる。生物学に興味がある人はまず本書を読んだ本がいいと思います。」
竹内薫氏
「めっちゃ面白い! こんな本を高校生の頃に読みたかった!!」
山口周氏
「変化の時代、“生き残りの秘訣”は生物から学びましょう。」
佐藤優氏
「人間について深く知るための必読書。」
生命とは、進化とは、遺伝とは、死とは、多様性とは、生き延びるために必要な生存戦略とは――。本書は、読者に向けて、生命とは何かを平易な言葉で伝える、いままででいちばんわかりやすく、いちばん感動的な生物学の本となる。後半の病気に関連した部分は、医学的な解説ではなく、生物としてどのような現象が起こっているのかを解説する。
生物とは何か、生物のシンギュラリティ、動く植物、大きな欠点のある人類の歩き方、遺伝のしくみ、がんは進化する、一気飲みしてはいけない、花粉症はなぜ起きる、IPS細胞とは何か…。最新の知見を親切に、ユーモアたっぷりに、ロマンティックに語る。あなたの想像をはるかに超える生物学の授業! 全世代必読の一冊!!
きっと、どんなことにも美しさはある。そして美しさを見つけられれば、そのことに興味を持つようになり、その人が見る世界は前より美しくなるはずだ。きっと生物学だって、(もちろん他の分野だって)美しい学問だ。そして、この本は生物学の本だ。もしも、この本を読んでいるあいだだけでも(できれば読んだあとも)、生物学を美しいと思い、生物学に興味を持ち、そしてあなたの人生がほんの少しでも豊かになれば、それに勝る喜びはない。(本書の「おわりに」より)