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thesis1 概要へ戻る

contents 目次へ戻る 第1章 人間の始まりttplanningへ戻る
1)         今から46億年前、太陽と地球が誕生した。地球は太陽が誕生してから200万年後に誕生した。太陽系発生のメカニズムは「ビッグバン」の理論から説明されることは別の欄で説明した。

2)         地球が誕生してから3億年ほど、表面は高温で溶けた岩石からなるマグマの海で覆われていた。この長い間は、熱い地球の内部は、盛んに対流が起こり、重い物質は中心部へ、軽い物質は表面へと、密度の差によって分かれていった。マグマが冷えてくると、表面からだんだん固まり始め、岩石が出来た。これらの岩石が、最初の地殻を作ることになった。

3)         現在の地球上でもっとも古い岩石は、グリーンランドにある41億年前の水成岩で、その頃は、地球の表面はほとんど岩石からなっていたらしい。盛んに火山活動が行われ、同時に冷えた大気から降ってくる大量の水によって地表は侵食されていった。地球上のくぼみにたまった水は、しだいに量を増して、海となった。海水の温度は100C以下であったが、お湯の状態のため、周りの岩石から色々の物質が溶け込んでいった。最初の生物が誕生したのは、約35億年前である。(参考資料1.)この時の水の温度は高い状態であり、上空ではまだオゾン層が出来ていない時代であった。太陽から来る紫外線など、高エネルギー粒子から生命体のカギである核酸を守るには、シェルターとしての水が数メートルから10メートル程度の厚さが必要であった。最古の原始バクテリアは、酸素のほとんどない海水中で生きていた。

4)         26億年前になると、ランソウ類の仲間である原始的なシアノバクテリア類が初めて現れた。葉緑素(クロロフィル)を持ち、植物のように太陽のエネルギーを利用して、二酸化炭素と水から栄養分をつくりだし、酸素を放出する、光合成が始まった。

5)         シアノバクテリア類はまだ、はっきりした核をもたない原核細胞一つからなる単細胞生物であった。従って、世代が代わるときに、きちんとした遺伝子の配分・伝達ができない生物であった。しかしこれらは適応の幅が広く、極端な環境のもとにあっても耐え、広く繁殖してきた。参考資料2.

6)         15~16億年前になると、遺伝子が核に含まれ、細胞が正確に分裂して増えていく真核生物が出現した。クロレラ、クラミドモナス、アメーバ、ミドリムシなどである。シアノバクテリア時代は26億年前から10億年前くらいまで続いた。

7)         この時代に発生した酸素は、まず鉄と結びついて大陸の沿岸海域に膨大な縞状鉄鋼層を生み出した。鉄の酸化が終了すると、余った酸素は大気中にたまっていく。それまでの原始大気は、二酸化炭素、水蒸気、水素、窒素などからなっていたが、これに酸素が加わり、酸化性の大気へと変わっていった。

8)        大気中に酸素が増えると、太陽光の照射によって、上空にオゾンがつくられる。オゾン層は太陽からの有害な紫外線を遮断する。そのため、それまで水中10メートルの下で生活をしていたすべての生物は、浅い部分へ次第に上昇して生活するようになった。約6億年前、古生代の最初であるカンブリア紀の直前(図表1.)クラゲ,ウミエラ、ゴカイ類など無脊椎動物が爆発的に繁殖した。骨格、殻、歯などの硬組織がなく、扁平で大きく成長する体制の生物で、表皮を通して拡散により外界と物質交換をした。

9)     多くの動物にみられる左右相称、放射相称のクラゲ、ウミユリ、サンゴなど、原生生物の放射虫、オウム貝類や巻き貝などの軟体動物、シャミセンガイの先祖の腕足動物、節足動物の三葉虫なども、この時代に出現している

10)       (陸上植物の出現)水中から陸上へと生物界が広がったのは、古生代デヴォン紀である。地球上に生物が現れてから30億年もの間、海中生活を送る間に原始バクテリアから魚類にまで進化してきた。電子顕微鏡でやっと見える小さなものから体長3mに及ぶものまで現れた。4億年前、古生代シルル紀からデヴォン紀初期と考えられる、この頃リニア目といわれる貧弱なシダ植物が地上に現れた。造山運動で海が囲まれて内陸湖となり、それが干上がって、植物は陸上に追い上げられたのである。デヴォン紀にはリンボク、フウインボク、ロボクなどの大型の木生シダ類が進化し、石炭紀になって大森林を形成した。

11)    (陸上動物の出現)動物も陸上への進出が始まった。最初に陸上で生活を始めたのは、クモやヤスデのような無脊椎動物であった。肺魚の類の魚類も淡水に現れた。これら動物が陸上で生活するためには、環境に対応して体の構造を変えなければならなかった。植物は光合成によって、二酸化炭素を吸収して酸素を排出し、動物は呼吸によって酸素を吸収して、二酸化炭素を吐き出すようになった。デヴォン紀中期から後期に現れた魚、ユーステノプテロンは発達した骨格とヒレを持ち、時々水上に出て陸上を動きまわったらしい。これが四足動物の祖先となったのである。

12)   (恐竜の繁栄)23000万年前から6500万年前の中世代に、爬虫類と裸子植物が著しく栄えた。水中から陸上へ進出した生物の中には空を飛ぶ者も現れた。爬虫類のなかでは特に恐竜類が栄え、翼竜のように空を飛ぶ爬虫類もいた。恐竜の祖先と考えられているのは、約22800万年前、中世代三畳紀の初期に現れたユーバルケリアの類の槽歯類という爬虫類であった。

13)     (恐竜の絶滅)生命の歴史の中で、6億年間に6度の大量絶滅が起こっている。注目されるのは、54300万年前、25100万年前、6500万年前の大量絶滅である。それぞれ生物の生存に及ぼした地球規模の環境変化その他があった。6500万年前、中世代白亜紀末期に、恐竜とアンモナイトが絶滅した。この原因として一番有力な説は、小惑星の地球への衝突、あるいは火山活動の活発化による気象の変化が考えられている。しかし白亜紀末の2000万年前から次第に減少していったという説もある。

14)     (哺乳類の進化)恐竜絶滅の前である、約6500万年前から新世代に至り、哺乳類と被子植物が栄えた。哺乳類の祖先は2億年前くらいに遡り、中世代三畳紀後期にすでに現れていた。中世代末期に恐竜が滅びると、哺乳類は陸、海、空のすべての空間を埋めるように、環境に適応しながら進化を始めた(適応拡散)。

15)    (猿人の出現)一般にいわれている人類の起源は約380~300万年前のアウストラロピクテス・アファレンシスまでに遡る。多くの猿人の化石はアフリカ中央から東部にかけて見つかっており、人類の起源もアフリカと考えられている。最近の発掘された猿人の骨は、中部チャドで見つかった600~700万年前の猿人トゥマイがあり、エチオピアで見つかった人骨化石が現代人(ホモサピエンス)の祖先として最古の16万年前の化石とみられている。人類であることの第一条件は直立二足歩行である。アウストラロピクテス・アファレンシスの骨格はほぼ完成された直立二足歩行の骨格であった。

16)    (ホモ・サピエンスの出現)一般には、人類は類人猿から進化を始めたといわれている。それは猿人を経て原人、旧人と進化し、約10万年前に新人が出現した(クロマニヨン人、オモ人、ボーダー洞窟人、プレエドモスト人、ワジャク人等が化石として発掘されている)からである。しかし、最近の遺伝子工学の発達から判ってきたことは、動物としての形は猿人に類似しているが、脳の発達過程を見ると全くの別動物とみるべきだろう(筆者)。

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1)(DNAの構造解明)

ジェームス・ワトソンとフランシス・クリックがDNA(デオキシリボ核酸)の二重ラセン構造を発見したのは1953年のことであった。それからの20世紀後半の生物学は驚異的な発展をとげた。(参考資料3、4、5

「生命40億年の歴史概観」で述べたように、生命は地球が形成されるときに集まって出来た元素(103)が何らかの理由で、環境に適応しながらはじめには無機化合物が、それから有機化合物が出来,生物へと進化していったのが始まりである。最初の生物はバクテリアのような単細胞であった。しかし単細胞であっても、この中にはすでにDNAという遺伝を担う化学物質が含まれていたのである。DNAの二重らせん構造の発見によって、われわれ人類も、その本質は化学物質にすぎないことを思い知らされた。現在生きているすべての生物は、最初に誕生した生命体の子孫であることを、理解しなければならない。

2) (生物は皆同じDNAで進化)

現在の地球上には、人間も含めて約1400万種以上もの生物が存在している。

これらはすべて35億年前のバクテリア等の単細胞生物から出発して進化してきたのである。バクテリアもヒトも生命としての基本条件を備えており、体を構成する元素は炭素(C),水素(H),窒素(N),酸素(O),リン(P),イオウ(S)であることは皆おなじである。さらに自己を複製するための情報をDNAによって行うことも同じである。

  生物はすべて細胞から出来ている。最初の原核生物は細胞膜の中に核を持たない単純な構造であった。地球の環境が変化するにつれて、原始真核生物から真核生物へと進化し、細胞膜の中に核とミトコンドリアが取り込まれていった(参考資料6

ミトコンドリアは動物、植物とも共通に持つ構造で、動物の場合は肺で吸収された酸素が血流を通して各組織に運ばれ、ミトコンドリアにたどり着き、そこでブドウ糖その他のエネルギー源から取り除かれた水素と結びついて水になる。こうして細胞内にエネルギーを供給する重要な役割を持っている。さらに葉録体を細胞内に取り込んで、太陽エネルギーを直接吸収して成長するようになったのが植物性細胞である。動物性細胞はさらに環境に応じた進化を続け、生物体が種々の機能を持つように進化していった。

  このように生物はすべて、環境の変化に応じて多細胞となり、次第に複雑な構造を持ち、環境に対応できるように進化していったが、どのようにして進化が起こるのかはDNAの構造が解明されるまで、明らかではなかったのである。

3)(遺伝のメカニズム)

  生物の遺伝はDNAによってなされるが、ダーウィンの進化論は表現形質(観察された外見)上での議論であった。DNAの構造がわかり、遺伝のメカニズムがわかってきたからといって、彼の進化論が間違っていたわけではない。最近の生物学が急速に進歩したために進化論の詳細がわかってきたのである。DNAの塩基配列やタンパク質のアミノ酸配列などの分子構造から進化の機構が極めて明確になってきた。

  生物の体をつくっているタンパク質はアミノ酸によってつくられ、アミノ酸は遺伝子の塩基に対応している。ヒトとウマとのヘモグロビンのアルファ鎖という構造をみると、141個の中で18個だけが違っている。両者の祖先が8000万年前に分かれているので、アミノ酸が約700万年に1個の割合で変化したことになる。これはDNAの塩基でいうと、1個のアミノ酸は3個の塩基に対応してつくられるので、423個のどこか1個が700万年ごとに変わっていったのである。人間をはじめ哺乳類の遺伝のもとになる塩基の数は30億個位ある。423個で700万年に1個変わるから、約30億個では2年に1個変わることになる。

  突然変異という現象が知られている。これは生物が厳しい環境におかれ、同じ環境に長い期間置かれているうちにいくつかの遺伝子が間違った形でコピーされて子孫に反映されていくと考えれば良い。数百万年、数千万年の期間を考えれば、多くの生物が環境に応じて次第に変化していったであろうことは、容易に想像することができる。

前記した遺伝子を担うDNAの二重ラセン構造について、どうしても説明しておく必要がある。(図表3.)に示したように、糖とリン酸でできた主鎖に4種類の塩基(A:アデニン、G:グアニン、C:シトシン、T:チミン)の二つが組み(AT, GC)それぞれ対面する形で結合し、逆平行の二重ラセンをつくっている。このDNAは細胞が分裂するときにみえるようになる染色体の中に存在している。さらに「タンパク質」という物質が、生物体内で重要な役割を果たしていることがわかっている。タンパク質は細胞が必要とするものをつくったり、大きな物質を細かくしたりする「酵素」の働きをすることもわかっている。

  前にも述べたようにアミノ酸からタンパク質がつくられるが、このアミノ酸は上記したA,G,C,T4個の塩基が3個組み合わせで出来ている。アミノ酸は20種類あるが、この種類や数、およびその並び方でそれぞれちがった機能を持つタンパク質が出来る。DNAの塩基3個が、アミノ酸1個を指定する「遺伝暗号」となっている。3個の塩基とアミノ酸の対応関係をあらわしたものを「遺伝暗号表」といい、ほぼすべての地球上の生物で共通のものが使われる。

  実は、サルとヒトでヘモグロビン分子のタンパク質の鎖1つで比較したアミノ酸配列のデータがある。これをみるとヒトはチンパンジーにもっとも似ていて、ゴリラ、テナガザル、アカゲザルと続いている。ある生物がもつDNAのセットは「ゲノム」とよばれる。ヒトの場合、常染色体22本とX染色体、Y染色体の計24本の染色体(24本のDNA分子)に含まれる約30億対のDNAの塩基配列が、ヒト・ゲノムである。

 世界中で生物の遺伝子の分析が行われ、とくに米国、ヨーロッパ、日本で生物の設計図、ゲノムの解明が進められた。人間のゲノム、ヒトゲノムも解明され、明らかになった。最近、種々の生物のゲノム解析が進み、遺伝子が明らかになってきた。ヒトと他の動物との違いはどこにあるのかを比較するために、遺伝子の数が明らかにされた結果をみよう。

その結果は、何と、人と他の動物との遺伝子の数はそれほど差がないことが判ったのである。例えば生物の遺伝子数は(参考資料10より引用)

    生物            遺伝子数

   ヒト                46

    フグ                 3

  イネ                 3

    シロイヌナズメ      225000

  線虫               19000

  ショウジョウバエ        14000

    酵母                6000

  大腸菌               4000

    結核菌               4000

となっている。

生物の染色体の数は(参考資料11. より引用)

                生物          染色体数(二倍体)

     アメリカザリガニ(Cambarus clarkii)   200

     キンギョ(Carassius auratus)          100

     サトウキビ(Sacchurum officinarum)    80

     チンパンジー(Pan troglodytes)         48

ヒト(Homo sapiens                46

キュウリ(Cucumis sativus)            14

     アカイエカ(Culex pipiens)              8

     サルノコシカケ(Fomes annosus)        7(一倍体)

インドホエジカ(Muntiacus muntijah)   6(オスは7)

となっている。

 このように遺伝子の数がヒトと他の動物、特にチンパンジーなどと比較してほとんど変わらないだけでなく体の構造上の遺伝をつかさどるアミノ酸配列も全く同じであった。これは何を意味するのか? 

 人間は、果たして生物の中で特別の動物だろうか? それを考察するには人間と他の動物との相違点を調べればよい。哺乳類は2億年以上前に爬虫類から進化し、多様化を進めてきた。ヒトだけがもつ遺伝子はどの程度あるのだろうか?ところが「ほとんどない」のが正解であるという。(参考資料7,8

  ヒトとマウスではゲノムにある遺伝子の99%が相同(ヒトのインスリン遺伝子とマウスのインスリン遺伝子では塩基配列が少し違うが、インスリン遺伝子に違いはない、これを相同と呼ぶ)で、これらは共通の祖先から受け継いだものである。

 ヒトは哺乳類の進化と霊長類の出現から始まったと考えられている。霊長類には各種のサル、チンパンジー、オランウータンなどの類人猿、ヒトも含まれる。この歴史をたどる道は、化石の発掘結果しかない。類人猿の化石は1000万年以上も前の、アフリカの地層から発見されている。人類の祖先がチンパンジーやゴリラの祖先から分かれたのは、1000万年前ごろと思われている。

 ヒトと類人猿との基本的な違いは何であろうか?最初のアウストラロピクス、その脳の大きさは、類人猿とほとんどおなじ400cc程度だった。二足で歩行していたことには間違いない。野獣などの外敵の多い地域では樹上で寝ていたと思われる。食料は植物が中心だったが、石器をつくり、火を利用し、道具を使用するようになった。動物を採り、魚貝類を採り、集団で作業をするようになった。これはある種の言語によりお互いに意志伝達が出来るようになっていったことを意味している。

 このようにヒトだけが類人猿とは違う高度な活動をするようになった遺伝子とは何か? 最近の研究結果によると、遺伝子の退化がヒトを生み出したことがわかってきた。ヒトでは、150もの退化器官が知られている。例えば、尾骨、犬歯、盲腸、副乳、体毛などである。ヒトの遺伝子で退化したものに、GLO(グロノ・ラクトン・オキシダーゼ)という酸化酵素がある。体内でビタミンCを合成するための遺伝子である。長期間の間にビタミンCは外の食料によって採取できることが分かったために退化したらしいのである

<人間とサルとはなにが違うのか?>

ヒトが高度な行動をするために、不用な器官や機能を退化させたと同様に、ヒトの脳の容積拡大が大変重要なことになる。(図表4.のように、300万年前からヒトの脳容積はチンパンジーと同じ400ccから現在の約1500ccまで次第に拡大してきている。(参考資料9.)ヒトだけが脳容積を拡大したのは何故だろうか?

 チンパンジーをはじめとする類人猿では脳を除く全身でシアル酸のグリコリル体(CMAH)が見られるが、ヒトでは全身にこれが見つからない。この化合物は脳の発達に何らかの悪影響を及ぼすと推測されている。ヒトの系統でいつごろグリコル体をつくる酵素の遺伝子が失われたのかを集団遺伝学的な方法で推定すると、300万年前となる。これは図表4を極めてよく説明できる。

 

 脳の容積が拡大する前のヒトの祖先は、アフリカ東部から徐々に世界へ広がっていった。190~160万年前にアフリカを出たトゥルカナ、175万年前のドマニシ(グルジア)150~100万年前ウベイディア(イスラエル),110万年前の中国、80万年前のチェブラーノ(イタリア), 78万年前のアタプエルカ(スペイン)3万年前の日本、1.5万年前のアラスカ、1万年前の南米、等々化石の発見・解明によってわかっている。

  このように、世界中へ広がった知恵を持ったヒトの祖先は、その地域で言葉をつくり、集団生活のグループを作り、生活の基本をつくっていったのである。この後の第2章以降で、人間の行った歴史の概要をたどる。

 

<参考資料>

1.リチャード・フォーティ著  「生命40億年全史」  

  渡辺政隆 訳                2003331日第4刷  草思社

2.山村紳一郎・中川悠紀子 著 「進化論の不思議と謎」

  小畠郁生 監修       平成1721日第8刷 日本文芸社

3.樺山紘一他 編集委員    「クロニック 世界全史」

                1994115日第1刷 講談社

4.福田徹也 著        「ゲノムは人生を決めるか」

                2001415日初版  新日本出版社  

5.ジョン・リレスフォード著  「遺伝子で探る人類史」

  沼尻由紀子 訳       2005820日第1刷 講談社

6.林 純一 著        「ミトコンドリア・ミステリー」

                20021120日第1刷 BLUE BACKS 

7. Newton 20007月 7日 「すべてはDNAから始まる神の設計図」

8. Newton 2002210日  「進化からDNAへ」

9. 別冊日経サイエンス    「崩れるゲノムの常識」

                2004107日    日本経済新聞社

10. 現代用語の基礎知識    2001年版        自由国民社

11.  江島洋介 著        図解 バイオサイエンス 平成17430
     
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