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[宇宙の不思議・いのちの不思議] 第29号

[宇宙の不思議・いのちの不思議] 第29号

第3章 生物の不思議

[3-6]  進化論の流れ

4.日本人による進化論

進化論には多くの日本人が関わり重要な貢献がなされています。日本人が提唱した主な進化論だけでも次のようなものがあります。

(1)ウイルス進化説
中原英臣と佐川峻は1971年「ウイルス進化説」を提唱しました。生物の設計書である遺伝子が変化することにより進化が起こりますが、ほとんどの進化論では遺伝子の変化は突然変異によって起こると考えています。これに対して、ウイルスが遺伝子を変化させることによって進化が起きるというのが「ウイルス進化説」です。
現在では遺伝子組換え技術が発達して、ある生物の遺伝子に別の生物の遺伝子を組み込むことで品種改良などを行っています。その際、人為的にウイルスを運び屋として利用して遺伝子を組み替えています。この遺伝子組換えが自然界でも起きると考えるのがウイルス進化説です。
ダーウィンの進化論以降、遺伝子は親から子にしか伝わらないと考えられてきましたが、ウイルス進化説では、個体から個体へ水平的にも移動し得ると考えます。ウイルスの感染は親子に限らないからです。さらに同じ種同士に限定する必要もなく、例えば、鳥からブタへ、ブタから人へなど異なる種の間でも遺伝子が運ばれます。ウイルスは遺伝子の運び屋でもあると考えているのです。ただし、他の進化論と同様に、ウイルス進化説にも様々な批判、反論があります。

(2)今西進化論
今西錦司(1902~1992)は、ダーウィン進化論の進化の単位は「個体」と考えているのに対して、「種」が進化の単位であるととらえて、「種」は変わるべきときがきたら変わるというマクロ的な考え方を唱えています。

(3)木村資生の中立進化論
木村資生(1924~1994)は、突然変異の大部分は生物にとって有利でも不利でもない中立的な変異であり、生物にとって有利な変異は無視できるほど少ないと考えました。したがって生物の進化も、その多くは適者生存による自然淘汰で起きるのではなく、むしろ中立的な変異の中で、たまたま幸運な変異が偶然拡がって定着することによって進化が生まれると主張しています。この説は現在のところ多くの科学者の支持を得ているようです。

(4)不均衡進化論 
古澤 満によって1988年に提唱された「不均衡進化論」は生物の多様性の謎を説明できる重要な理論です。
ダーウィン説のように、突然変異が無作為にランダムに起こるのであれば、変異率はほぼ一定なので時代によって大きく変化しない筈です。ところがこれではカンブリア紀の生物の大爆発が何故起ったのか説明できません。また隕石の落下や氷河期など環境の劇的な変化に遭遇した際に、変異率が平常より大きくならなければ、これほど多くの生物が生き延びてこられなかったと考えられています。
突然変異の変異率は一定ではなく、状況によって変化すると考え、その仕組みをDNAの複製メカニズムの不均衡にあるとするのが古澤満の「不均衡進化論」です。


なお、日本人の進化論として、浅間一男の成長遅滞説や大野乾の遺伝子重複説などもあります。


<補足>

古澤満の「不均衡進化論」は進化論における重要なポイントを見事に捉えていますので少々補足します。 

「ポイント1」

細胞が分裂して2つの細胞に分かれる場合、元のDNAが複製されて2つのDNAが生じます。今までは2つのどちら側にも全く同じ遺伝情報が伝えられると考えられていました。ところが、一つのDNAには元のDNAがそのままの形で保存されますが、もう一つではDNAに変異が起き易いように複製方法を変えていることが解かりました。一方だけ敢えて複雑でエラーの起き易い複製方法が取られているのです。

「ポイント2」
変異が起き易い側のDNAの変異率は可変であることが解かりました。酵素の働きを制御することで変異率が変化するため、生物が自分で変異率を変える事が可能になっているのです。


細胞分裂の際、この2つの作用によって、親と同じ細胞と、親と若干異なる細胞の2つが生まれ易くなり、多様性が生じることになります。
もし親と異なる方の細胞に問題があれば自然に消え去り、親と同じ細胞が存続することになります。すなわち安全パイを残したままで多様性を作り、環境変化への適合を試すことが出来るように巧妙に仕組まれています。

したがって下記が可能になります。
◎生物の今の形態が環境に適合している間は低い変異率で推移して敢えて大きな変化はしない。
◎環境が激変した場合は高い変異率で推移して、様々な変種を増やして適合可能性を高める。

一体誰がこんなに巧妙な仕組みを考えたのでしょうか?
私には偶然とは思えません。
なお、変異率をどのようにして変異させるのか、その仕組みは解かっていません。


5.進化論の論点

以上のように様々な進化論を概観してきましたが、全て仮説であり、どの進化論も問題点を内在しており総括的かつ完全な進化論はまだありません。
進化論は、生命の不思議を読み解くうえで極めて重要です。そして進化論を論ずる上で、大きな論点があります。

(1)進化は偶然の結果か? それとも必然か?
ダーウィンの進化論では、偶然の突然変異によって発生した変種が、生存競争と自然淘汰によって選択され遺伝すると考えています。(適者生存)
一方、偶然ではなく、ある目的に沿って進化すると考える進化論もあります。ラマルクの「用不用説」もその一つです。他にアイマーの「定向進化説」、今西錦司の「今西進化論」なども同様です。

(2)進化の単位は個体か? それとも種か?
ダーウィンの進化論では、突然変異によって個体が変化し、それが徐々に種の中に拡がっていくと考えます。そしてその拡がりのメカニズムの説明に苦労しています。
一方、今西進化論では、個体ではなく種が変化すると考えています。

(3)協調と共生
ダーウィンの進化論では、生存競争すなわち適者が非適者を打ち負かし、競争を勝ち抜いたものが生命を次世代に引き継ぐとしています。
しかし実際には、種の中の競争や、種と種の間の生存競争の例は多くはないようです。むしろお互いに協調し、助け合いをし、共に住み分けをして共生、共存している例の方が多くみられます。既に[3-2] 生物の戦略 6.食べ分けの不思議、8.共生 で一部の例を挙げました。
種の中の協調ならまだしも、異なる種間でも協調・共生が多数行われているのです。しかしそのメカニズムは解かっていません。

(4)進化の速度が時代によって異なるのは何故か?
ダーウィンの「突然変異」は、無作為かつランダムに変異が起きるというのですから、時代によって変わらずいつも同じ程度のDNAの変異率の筈です。しかしカンブリア大爆発のように、ある時期に極めて高い変異が発生するのは何故なのか説明できません。
既に述べたように古澤満の「不均衡進化論」は、DNAの複製メカニズムの不均衡を提起してこれを見事に説明しています。しかし変異率を制御する具体的な仕組みは解かっていません。


<私見>

遺伝子の変化は、偶然の突然変異だけで起きるのではないことが判ってきました。飢餓状態に置かれた細胞が頻繁に遺伝子を改変する事例が実際に見つかっています。環境によって遺伝子の変化が促進されるのです。これは古澤満の「不均衡進化論」を裏付けていると私は思っています。
  
私は、生物の進化は物質レベルの単純で機械的な法則だけで進化してきたのではないと考えています。ダーウィンやその他の進化論もそれぞれ一面を捉えていると思いますが、様々な要因が絡み合って複雑に進化してきたと考えています。

基本的には、偶然の突然変異だけではなく、ある目的に沿って進化を模索してきたと考えています。その目的のひとつは、何としても「生き延びる」ことです。生き延び、子孫に引き継ぐために、その環境下で生物にできる最大限の努力・変化を能動的に模索し積み重ねることです。努力が実った場合、その生物はより良き方向へ変化し、進化して生き延びます。

すなわち生物は、DNAや細胞など物質だけで構成されるのではなく、眼には見えない情報あるいは意志を伴っていると考えています。そう考えないとこれまで述べてきた膨大な不思議がほとんど解消されないのです。

DNAや遺伝子は、極めて単純化され要約された物質レベルの遺伝情報ですが、私はその背後に見えない情報(言わば生命体情報)がリンクしていると考えています。そしてこの情報が、日常の細胞分裂や成長を実質的に制御し、また環境や個別状況の変化に適宜対応します。もし環境の激変が起きた時は、生命体情報が総動員されて、あらゆる観点から変化・進化を模索すると考えています。
具体的には第5章「宇宙のしくみ」で私の仮説としてご紹介いたします。


 

第3章「生物の不思議」はここまでに留めたいと思います。生物の世界は、宇宙やミクロの世界に比べても不思議がさらに満ち満ちています。一言で言えば、現状の科学は生物の実体を調査している段階であり、生物の本質にはほとんど迫れていないと言って良いと思います。


次回は第4章に進みます。
第4章では、「いのちの不思議」を眺めていきます。





これまでの目次と号、発行月日を以下に掲げます。

   「宇宙の不思議・いのちの不思議」
      メールマガジン目次

 <目次>   <号>      <発行日>

はじめに    第1号      2014.1.02


第1章 宇宙の不思議

  
[1-1] 太陽系の姿        
第2号~第3号  2014.1.16~1.30
[1-2] 銀河の姿             
第4号      2014.2.13
[1-3] 銀河のなりたち        
第4号      2014.2.13
[1-4] 宇宙の姿           
第5号~第6号  2014.2.27~3.13
[1-5] 相対性理論         
第7号      2014.3.27
[1-6] ブラックホールの不思議    
第8号      2014.4.10
[1-7] 次元の不思議        
第9号      2014.4.24
[1-8] ダークマターの不思議   
第10号     2014.5.08
[1-9] ダークエネルギーの不思議 
第11号     2014.5.22


第2章 ミクロの世界の不思議

[2-1] 量子論とは?        
第12号     2014.6.05
[2-2] 物質の根源は?       
第13号     2014.6.19
[2-3] 素粒子の影武者        
第14号     2014.7.03
[2-4] 量子論のポイント       
第15号     2014.7.17
[2-5] 超ひも理論          
第16号     2014.7.31
[2-6] ミクロの世界の不思議    
第17号     2014.8.14


第3章 生物の不思議

[3-1] 生物の多様性        
第18号~第19号 2014.8.28~9.11
[3-2] 生物の戦略        
第20号~第21号 2014.9.25~10.09
[3-3] 小さな変わり者        
第22号~第23号 2014.10.23~11.06
[3-6] 生物とは何か?       
第24号~第25号 2014.11.20~12.04
[3-8] DNAと遺伝       
第26号~第27号 2014.12.18~2015.1.1
[3-10] 進化論の流れ       
第28号~第29号 2015.1.15~1.29


第4章 いのちの不思議

第5章 宇宙のしくみ <仮説>

第6章 タイトル未定

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by jiriki-tachikawa | 2015-01-29 00:00 | 不思議メールマガジン

[宇宙の不思議・いのちの不思議] 第28号


[宇宙の不思議・いのちの不思議] 第28号

第3章 生物の不思議

[3-6]  進化論の流れ

ここまで驚くほど多様な生物を眺めてきました。そして生物の様々な不思議を見てきました。どのように考えたら不思議を解くことができるのでしょうか?
その一つと見做されているのが進化論です。

永い間、全ての生物は神によって創られたと考えられていました。神の創造説です。そして19世紀以降、「進化論」が発達してきました。
進化論というと「ダーウィン」を思い浮かべる方が多いと思います。確かに「ダーウィンの進化論」は、生物が進化していることを科学的に論じて、進化論の発端を拓き大きな功績を残しました。そして進化論によって生物の多様性が説明できるようになってきました。しかしダーウィンの進化論で説明できないことも多々あります。

これまでに多くの研究者によって実に沢山の進化論が提案されており、まさに百花繚乱状態、まだ発展を続けている最中なのです。特に、ここ10数年、遺伝子科学や分子生物学の発達で新しい知見が拡がっています。しかし、進化の謎は深く、現在においても究極の進化論には至っていません。

以降、進化論の流れと要点を概観していきます。


1.ダーウィン以前の進化論

「ダーウィン」以前にも進化論の芽生えがいくつかありました。その中から「ラマルク」の進化論に触れます。
ラマルク(1744~1829:フランス)は、良く使われる器官ほど発達して大きくなり、逆に使われない器官は退化して小さくなると考えました。「用不用説」です。
キリンは高い木の葉を食べようとして次第に首が長くなってきた、そしてモグラや深海魚の目は使われないために退化したと説明します。
そして「用不用説」によって変化した機能は子孫に遺伝すると考えました。


2.ダーウィンの進化論

チャールズ・ダーウィン(1809~1882:イギリス)が1859年に出版した「種の起源」によって、進化論が大変な脚光を浴びることになりました。それまでは聖書に書かれているとおり、全ての生物は神によって一度に創造され、そして人間は神に似せて創造された魂を持つ特別な存在であると考えられていました。

ダーウィンの進化論を超要約すると、全ての生物には共通の祖先がいて、その祖先から長い時間をかけて少しずつ変化し枝分かれして、現在の多様な生物の繁栄に至ったというものです。その骨子は:
(1)生物には自然に変種が現われる。(突然変異)
(2)変種は生存競争と自然淘汰によって次世代に受け継がれるかどうかが選択される。(適者生存)

「種の起源」では、飼育栽培における変種、自然のもとでの変種、生存競争、自然選択、地質学的遷移、変異の法則など、当時の様々なデータを基にして結論を導いています。
ダーウィンの進化論は宗教界の反発を受けながらも、様々な幸運も味方して、途中で潰されることもなく現在にまで生き延びています。そしていくつか問題点があるものの進化論の源流として認められています。

なお、ダーウィンの「突然変異」は、無作為かつランダムに変異が起きるというものです。すなわち、生物はランダムに変異を繰り返し、たまたま環境変化に適し他を圧倒できた種が繁栄し、数十億年かけて現在見られるような多様性が実現したという考えです。


3.ダーウィン以後の進化論

多様な生物やその現象の中には、ダーウィンの進化論で説明できないものも沢山あります。それらを踏まえて様々な進化論が発表され、またいくつかの重要な発見が行われました。その中の主なものだけ簡単に触れてみます。

(1)メンデルの遺伝の法則
グレゴール・メンデル(1822~1884:オーストリア)は、エンドウマメの膨大な交配実験から「メンデルの法則」を発表しました。すなわち、両親から受け継いだ2つの遺伝因子の組み合わせによって子の遺伝形質が決まり、その際、優性遺伝因子が劣勢遺伝因子に対してより多く遺伝するというものです。

(2)突然変異の発見
ド・フリース(1848~1935)は、オオマツヨイグサを栽培している過程で突然変異が起きることがあり、それが遺伝することを発見しました。

(3)遺伝子の発見
モーガン(1866~1945:アメリカ)は、遺伝子は細胞の中にある染色体に含まれていることを1915年に実証しました。そして1953年ワトソンとクリックによって、遺伝子の具体的構造すなわちDNAの存在が初めて明らかにされました。
進化とは、DNAが変化してそれが子孫に受け継がれることであり、これ以降、DNAの変化を中心にして進化が論じられるようになりました。

(4)細胞内共生説

生物の最小単位である細胞の中には1個の「核」があり、核の中にDNAが保護されて存在し、次世代に遺伝していきます。一方、細胞の中の小器官である葉緑体やミトコンドリアの中にも、核とは別に個別のDNAが存在することが1962年に発見されました。
これらの事実を体系化して、1967年アメリカの女性科学者マーグリスは、「細胞内共生説」を発表しました。ミトコンドリアと葉緑体は、太古の昔は独立した単細胞生物(原核細胞)だったが、あるとき別の細胞に寄生して共生するようになったというものです。寄生された細胞は真核細胞へ進化して機能と性能を飛躍的に高めていきました。そして植物や動物などの多細胞生物に進化していきました。

(5)ドーキンスの利己的遺伝子説

ダーウィンの進化論では、生物は生存競争に勝ち残り、自分自身の子孫を増やしていくことが進化の原動力であると捉えています。ところがダーウィンの進化論では説明できない現象もいろいろあります。生物によっては自己犠牲的な行動や利他的な行動をとる例が沢山あります。例えば、キツネに狙われたヒバリの母親は子供のヒナを助けるために、けがをしたフリをしてキツネの注意を自分に向けさせます。自らを危険に晒してでも子供を救う行動をとります。また、ミツバチの働きバチは子供をいっさい作らず一生を集団のために働き通します。また生物によっては自分の子供を自ら殺すこともあります。

リチャード・ドーキンス(1941~ イギリス)は、1976年「利己的遺伝子説」を発表し世界中にセンセーションを巻き起こしました。個体でなくDNA自身が生き延びることが生命の最大の目標であり、そのために個々の個体が死んでも、あるいは他の個体をサポートしてでも、ひたすら自身のDNAを増やそうとするという説です。すなわち、遺伝子は極めて利己的であり、生物は遺伝子であるDNAの乗り物に過ぎないというのです。なるほど生物の自己犠牲的な行動や利他的な行動や子殺しを説明できます。しかし反論や批判も多く出されています。


<補足>

私たちの体の中では日常的にDNAの変異が起きています。DNAの変異は複数の原因で起きます。宇宙線、放射線、活性酸素、化学物質、敢えて変異を促す仕組みなど様々ありますが、頻度の大きいものはDNAを複製する際のコピーミスによるもののようです。
DNAのコピーミスは、生殖細胞のDNA1文字に対して、1年で約10億分の5の確率と計算されています。ヒトのDNAには約30億文字が含まれるので、1つのDNAに1年あたり15個程度の変異が起きている計算になります。
一方、変異したDNAを自動修復する機能も備わっています。DNAポリメラーゼなどが自動的に修復を行いますがうまく修復できない場合もあります。
いずれにしてもDNAの変異は、生物を進化させてきた原動力であると考えられています。
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by jiriki-tachikawa | 2015-01-15 07:30 | 不思議メールマガジン

[宇宙の不思議・いのちの不思議] 第27号


[宇宙の不思議・いのちの不思議] 第27号

第3章 生物の不思議

[3-5] DNAと遺伝    

7.遺伝子とからだ    

米国のビクター・マキュージック教授(1921~2008)によって、人間の遺伝子情報をまとめた「遺伝子カタログ」が発表されています。それによると、からだの特徴に関係する遺伝子は実にたくさんあります。
例えば、身長に関する遺伝子は807個、肌の色122個、鼻の形68個、まぶたの形124個,近視266個、味覚81個などです。ひとつの遺伝子がひとつの特徴に直結するのでなく、複数の遺伝子の総合作用によってからだの特徴が決まることが多いようです。


8.遺伝子と性格

人間や動物には性格や心のタイプがあります。温和な性格、攻撃的な性格、まじめな性格、周囲に馴染まない性格、浮気性など様々な性格があります。性格や心のタイプに関しても遺伝子が関与するようです。そしてこの場合も複数の遺伝子によって影響を受けるようです。
例えば、抑うつ症に関する遺伝子は298個あり、自閉症180個、不安障害63個、パニック障害31個、攻撃性122個などのようです。これらは、ホルモン(ドーパミン、メラトニン、セロトニンなど)の分泌に関係します。
一卵性双生児の研究などから、人間の性格のおよそ2/3に対して遺伝子が関与することが判ってきています。


9.DNAの不思議

DNAに関しても解からないことが沢山あります。

(1)DNAの解読
ヒトのDNAは「ヒトゲノム計画」によって既に10年以上前に解読されています。また、チンパンジー、ニワトリ、マウス、トリ、フグ、イネなど様々な動植物のDNAが続々と解読されています。
しかし解読といっても、DNAの4文字の並びが解った段階であり、その意味や機能が全部解明されたわけではありません。部分的に機能の推定はできても、遺伝子の暗号が全部解けたわけではないのです。

(2)遺伝子のonとoff
60兆個の人間の細胞は、全て同じDNAを持っているのに、個々の細胞は、筋肉、皮膚、骨、神経、内臓、毛など様々な細胞に分化していきます。これらの細胞の種類は270種類以上あります。何故、同じDNAを持っているのに機能も形も異なる多種類の細胞に分化していくのでしょうか?

普段は、細胞の中の遺伝子はほとんどが眠っており、いわばスイッチoffの状態になっています。すなわち遺伝子の機能が発現されません。個々の細胞ごとに、DNAの中のどの遺伝子を、どのような条件、タイミングでonにして機能を発現し、いつoffにするのかが巧みにコントロールされているようです。そのための情報は一体どこにあるのでしょうか? そして、そのコントロールのしくみも、ほとんど解っていないのが現状です。

(3)遺伝子のためのマニュアル
電気製品でも機械製品でも、設計書だけでは物づくりはできません。製造マニュアル、保守マニュアル、操作マニュアル(取扱説明書)などもないと製品を正しく製作し維持することができません。細胞の場合それらは一体どこに書かれているのでしょうか? 
DNAの設計書には、極めて簡略化された必要最小限の文字しか書き込まれていません。これらの文字は、設計書や説明文書というよりは、単なる「目次」や「標識」程度のとても簡素な情報といった方が近いように思えます。これだけで極めて複雑な生物を製造、維持するのは無理ではないかと私は考えています。


<補足>

人のDNAは、約30億個の文字から構成されています。これは約750メガバイトに相当しますから、音楽CD僅か1枚分の情報です。これだけで60億個の細胞からなる人体を作っていくのです。桁違いに情報量が不足していると思われます。
遺伝子のonとoffに関する制御情報はどこにあるのでしょうか? 製造マニュアル、保守マニュアル、操作マニュアルに相当する膨大な情報が全てDNAに書き込まれているのでしょうか? いや、そうとは思えません。これらは、いったい何処にあるのでしょうか?

(4)ニワトリが先か卵が先か?
一番初めの生物発生は、DNAが先か、タンパク質が先か、という問題もあります。DNAの設計書に基づいてタンパク質が合成されて様々な細胞が生まれます。
一方、タンパク質がなければ、DNAは自らのコピーを作成して新しい細胞を作ることもできないのです。どちらが先に発生したのでしょうか?

(5)DNAは単なる化学物質に過ぎない!
もっと基本的な難問があります。DNAは生命体にとって極めて重要な遺伝基本情報を担っています。しかしDNA自身は単なる化学物質ですから、仮にDNAを細胞の外に取り出してしまえば、それ自身が主体的に動き出すことはありません。DNAは細胞の中にあってこそ働きが生じます。
それでは、DNA情報に基づいて細胞を作り、栄養を吸収し、排泄し、細胞固有の機能を果たし、動き、増殖を行わせる主役は一体誰なのでしょうか? 肝心なことが解かっていないのです。

(6)宇宙生命体の遺伝スタイルは?
今まで地球で発見されてきた生物はすべて、同じDNA形式をとっています。細菌でも昆虫でも魚類でも人間でも、全てA、T、G、Cという4文字でDNAが構成されています。文字列の長さや組み合わせが違うだけです。
そもそも何故このA、T、G、Cという4文字が採用されているのでしょうか?
将来、他の惑星や衛星で生命体が見つかった場合、それらは地球と同じDNAスタイルなのでしょうか? それとも全く異なるシステムで遺伝情報を伝達する生命体もあるのでしょうか? 


DNAと遺伝に関する不思議は尽きません。
DNAや遺伝子を調べれば調べるほど、その巧妙さに驚愕します。人智の及ぶ範囲をはるかに超えていると考えるのは多分私だけではないと思います。


富士健康クラブ 
   関口 素男
    sekiguch@m-net,ne.jp
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by jiriki-tachikawa | 2015-01-01 01:28 | 不思議メールマガジン

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