こんにちわ！じまろーです。
「動的平衡」生命はなぜそこに宿るのか
福岡伸一著
本書は、分子生物学者である著者が、「生命とは何か」について、身体のメカニズムを元に、分かりやすい例えを使って解説された本です。
「動的平衡」って題名からは、想像できないくらい読みやすく、分子生物学の理解が深まります。
そして、この「動的平衡」こそが、本書のすべてを物語っているのです。
この本は、下のような疑問をお持ちの方におすすめです。
こんな方におすすめ
- 「動的平衡」って何？
- 分子生物学ってどんな学問？
- 身体のメカニズムに興味あり。
動的平衡とは？
まず、動的平衡を理解するのに、最適な実験を紹介します。
ユダヤ人科学者のルドルフ・シェーンハイマーは、1930年代後半から1940年にかけて、ある実験をしました。
それは、アミノ酸にアイトソープ（同位体）を使って標識をつけ、そのアミノ酸をマウスに3日間与え、そのアミノ酸の行方をトレースするというものでした。
当初、シェーンハイマーは、アミノ酸は体内で燃やさ、エネルギーとなり、残りは呼気や尿となって排泄されると予想していましたが、実験の結果はその予想を鮮やかに裏切っていました。
標識のついたアミノ酸は、瞬く間にマウスの全身に散らばり、その半分以上が、脳、筋肉、消化管、肝臓、膵臓、脾臓、血液など、ありとあらゆる臓器や組織を構成するタンパク質の一部となっていたのです。
そして、その3日間、マウスの体重は増えていなかったのです。
これは、マウスの身体を構成していたタンパク質は、3日間のうちに、食事由来のアミノ酸に置き換えられ、その分、身体を構成していたタンパク質は捨てられたということです。
つまり、生体を構成している分子は、すべて高速で分解され、食物として摂取した分子と置き換えられている。身体のあらゆる組織や細胞の中身は、こうして常に作り換えられ、更新され続けている。だから、私たちの身体は、分子的な実体としては、数か月前の自分とは、まったくの別物になっている、というのです。
動的平衡とは
「分子」は、環境からやってきて、一時、淀みとして私たちを作り出し、次の瞬間にまた環境へ解き放たれていく。つまり、そこにあるのは、流れそのものでしかない。その流れの中で、私たちの身体は変わりつつ、かろうじて一定の状態を保っている。
シェーンハイマーは、この状態を「動的な平衡」と呼んだ。
著者は、これを「20世紀最大の科学的発見と呼ぶことができる」と、言っています。
「動的平衡」により、私たちは、動きながら常に分解と再生を繰り返して自分を作り換えています。それゆえに、環境の変化に対応でき、また自分の傷を癒すことができるのです。一見不変のように見えて、実は常に動きながら平衡を保ち、かつ、わずかながら変化しつづている。それが私たちなのです。
汝とは、汝の食べたものそのものである
「汝とは、汝の食べたものそのものである（You are what you ate.）」という西洋のことわざがあります。
このことわざを分子レベルで理解させてくれる話がもりだくさんです。
タンパク質と消化
まずは、消化の話です。消化管の中で繰り広げられていることが、目の前に起こっているかのように理解できます。
タンパク質とは
アミノ酸がいくつも連結した高分子化合物。生体を構成するアミノ酸は10種類あり、その組み合わせにより、タンパク質の種類は数千万種と言われている。
タンパク質は貯蔵できないため、外部から常にタンパク質の補給をしなければいけない。成人の1日あたりのタンパク質所要量は60g。
タンパク質の消化
食物を食べると、膵臓からドクドクと消化酵素が出てくる。1日あたり60～70g。つまり、食べた食品タンパク質とほぼ同量か、それ以上の消化酵素が食品タンパク質を、その構成単位であるアミノ酸にまで分解する。これが消化。
消化管内は、食べた食品タンパク質と、これを解体しようとする消化酵素がほぼ等量、グジャグジャに混じり合ったカオス状態にある。そして、消化酵素もまたタンパク質なので、最終的に消化酵素は、消化酵素自身も消化する。そしてアミノ酸になる。消化管内でひとたびアミノ酸にまで分解されると、それはもともと食品タンパク質だったのか、消化酵素だったのか見分けはつかない。つまり、私たちは食べ物とともに私たち自身を食べているということになる。
肥満のメカニズム
肥満になるメカニズムが、大変興味深くおもしろいのでざっくりまとめさせていただきます。
食べ物が体重となる流れ
基本的に、すべての栄養素は、エネルギー源として燃やされるとき、最終的にブドウ糖になる。
ブドウ糖は、血液に乗って各組織の細胞に栄養を届ける。そこで酸素と結びついてエネルギーを放出する。
このエネルギーが、細胞の代謝の原動力・体温の源。エネルギー消費が進み、血液中のブドウ糖が減っていき、血糖値が低下すると空腹感を覚えるようになっている。
逆に必要以上のブドウ糖が、血中に存在すると、そのブドウ糖を脂肪に変えて細胞内に蓄えるよう指令が飛ぶ。
その指令を受けて、脂肪細胞がブドウ糖を取り込みはじめ、体重が増えることになる。
その指令が、膵臓から分泌されるインシュリンである。できるだけ、脂肪を蓄えないようにするには、インシュリンを制御する必要がある。
そして、膵臓からインシュリンが分泌されるメカニズムは下のとおりです。
インシュリンの動き
食べ物が消化され、消化管から吸収されたブドウ糖は、血管に入り、血管は集合して大きな流れとなって膵臓になだれこむ。
ここで膵臓のランゲルハンス島は、血液中のブドウ糖の濃度、つまり血糖値をモニタリングしている。
血液中のブドウ糖が余剰にあると、「ただちにブドウ糖を回収・蓄積せよ」とインシュリンが放出される。
インシュリンは、脂肪細胞と結合し、脂肪細胞に指令を伝える。
つまり、できるだけインシュリンが出ないように「だましだまし」食べることができれば、その分、脂肪細胞が受け取る指令が少なくなります。これが太りにくくなる方法なのです。
インシュリンの制御
ドカ食いすると、血糖値が一気に上昇します。つまり、ゆっくり食べることがインシュリンの放出を抑えられる方法です。
それには、スローな食べ物を選んで、スローに食べればよい、とあります。
スローな食べ物とは、下のものです。
- よく噛まないといけないもの。
- 消化・吸収がゆっくりと進むもの。
- GI値が小さいもの。
GI値
GI値（グリセリック・インデックス）は、どれくらい血糖値を上げるかを数値化したもの
なんとなく、GI値が低いものがいいってのは知ってたんですが、それがすっと腹落ちしましたね。
飢餓ことが人類700万年の歴史
ヒトは、約700万年前から、一貫して飢餓状態であった。
常にお腹を空かせ、朝起きれば、今日はどのように食糧を手に入れるべきかにばかり頭を悩ませていた。だから、たまに大きな獲物を捕まえることができた日には食べられる限りを食べ、身体も蓄えられるだけ蓄えた。
この生活が、余分のエネルギーを貯蔵する生化学的メカニズムを進化させた。
私たちの身体は、基本的にそのときのまま、今に至っている。
時代は飽食の時代。オーバーカロリーの危険性にさらされることはあっても、栄養素が欠乏することはほとんどありえない。（糖質、タンパク質、脂質の三大栄養素はもちろん、ビタミン、ミネラルにおいてもそうである）
この余剰のエネルギーを蓄えるメカニズムのおかげで、現代は、糖尿病や生活習慣病などにかかる人が多くなっているのです。
「生命」とは？
そして、ついに結論です。
著者のマウス実験からの気づき
膵臓の働きについて研究していた著者は、膵臓が分泌する消化酵素をうまく分泌できないマウスを作ろうとしました。
それは、消化酵素を包みこむ皮に一番多く含まれるタンパク質（GP2と言う）を持たないマウスを作ることでした。
苦労の末、GP2というタンパク質を持たないマウスを作り出しました。
著者は、そのGP2というタンパク質が欠落しているマウスは、消化酵素が分泌できなくなって、栄養失調になるに違いないと考えていました。
しかし、マウスは、何事もなく成長したのです。栄養失調にも糖尿病にもかかることなく、血液を調べてもとりたてて異常がなかったとのことです。
著者は、最初、落胆しましたが、「ここに生命の本質があるのではないか」と気づいたのです。
さまざまな分子、すなわち生命現象を司るミクロなパーツは、ある特定の場所に、特定のタイミングを見計らって作り出される。そこでは新たに作り出されたパーツと、それまでに作り出されていたパーツとの間に相互関係が生まれる。
その相互作用は常に離合と集散を繰り返しつつネットワークを広げていく。この途上、ある場所とあるタイミングで作り出されるはずのパーツが1種類、出現しなければ、どのような事態が起こるだろうか。
生命は、何らかの方法でその欠落をできるだけ埋めようとする。バックアップ機能を働かせ、あるいはバイパスを開く。そして、全体が組み上がってみると、なんら機能不全がない。
つまり、生命とは機械ではない。そこには、機械とはまったく違うダイナミズムがある。生命の持つ柔らかさ、可変性、そして全体としてのバランスを保つ機能―それを、私は「動的な平衡状態」と呼びたいのである。
「生きている」とは
著者の文章は、すっと理解できる上に美しいです。ですので、またまた、そのまま引用させていただきます。
科学は、これまで人間に可能なさまざまなことをもたらしたが、同時に人間にとって不可能なことも教えてくれた。それは時間を戻すこと、つまり自然界の事物の流れを逆転することは決してできない、という事実である。（中略）
秩序あるものはすべて乱雑さが増大する方向に不可避的に進み、その秩序はやがて失われる（エントロピー増大の法則）。ここで私が言う「秩序」は「美」あるいは「システム」と言い換えてもよい。すべては、摩耗し、酸化し、ミスが蓄積し、やがて障害が起こる。つまりエントロピーは増大する。
生命は、そのことをあらかじめ織り込み、１つの準備をした。エントロピーの増大の法則に先回りして、自らを壊し、そして再構築するという自転車操業的なあり方、つまり「動的平衡」である。
しかし、長い間「エントロピー増大の法則」と追いかけっこしているうちに少しずつ分子レベルで損傷が蓄積し、やがてエントロピーの増大に追い抜かれてしまう。つまり秩序が保てない時が必ずくる。それが個体の死である。
ただ、その時にはすでに自転車操業は次の世代にバトンタッチされ、全体としては生命活動が続く。（中略）
したがって「生きている」とは「動的な平衡」によって「エントロピー増大の法則」と折り合いをつけているということである。
見事ですね。納得です。
まとめ
いかがでしょうか？
分子生物学の世界、おもしろいですよね。
地球ができてから、38億年にわたって連綿と維持され続けてきた生命。その中で、常に分解と再生を繰り返して自分を作り換えながら平衡を保ち、そして少しずつ進化してきたのです。私たちの生命は、思っている以上に奇跡的なものである。って実感しましたね。
この奇跡の生命を前に私たちができることは限られていると筆者は言っています。この言葉を最後に本記事を終えます。
私たちにできることは限られている。生命現象がその本来の仕組みを滞りなく発揮できるように、十分なエネルギーと栄養を摂り（秩序を壊しつつ再構築するのに細胞は多大なエネルギーが必要とする）、サスティナビリティ（持続可能性）を阻害するような人為的な因子やストレスをできるだけ避けることである。
本書では、ここで紹介した話のほかにも、「記憶はどこに保管されるのか？」「歳をとると、時間の経過を早く感じるのはなぜ？」なんて興味をぐいぐい引っ張られる話があり、それらを分子生物学的に説明されています。
これらは、ごっそり割愛させていただいていますので、興味のある方は、ぜひ本書を手に取って読んでみてください。
