ちょっとヨクナレ ~読書と日記~

自然科学、歴史、ノンフィクション等の読書記録

DNAに対する理解は、ここまで進んだ。「エピジェネティクス――新しい生命像をえがく (岩波新書)」  

エピジェネティクス――新しい生命像をえがく (岩波新書)
仲野 徹



エピジェネティックな特性とは、DNAの塩基配列の変化をともなわずに、染色体における変化によって生じる、安定的に受け継がれうる表現型である p21


DNAの二重らせん構造がワトソンらによって提唱されたのが1953年。
遺伝のメカニズムを解明する鍵を人類は手に入れた。
そして、キャリー・マリスがDNAの効率的な増幅方法であるPCR法を発表したのが1987年。
少量の分析試料を劇的なスピードで増幅させることで、DNA分析をごく限られた研究者の世界から、
一気に商業ベースへ引き込んだ。
その結果、DNAさえ分かれば全てわかるかのように思われていたが、
その背後で研究され、見出されたのがエピジェネティクスという仕組みである。

単純に言えば、
DNAに対して「修飾」がなされることで、
その遺伝子の発現が活性化されたり抑制されたりすることである。

従来の遺伝子だけだと、単に親から受け継いだ遺伝子を次世代に渡すのみだった。
だが実際には、ある個体が生きている間に、
様々な要因―栄養状態や環境圧等々―によりDNAに「修飾」が加えることによって環境に最適化したとき、
その活性化/不活性化という「修飾」も、遺伝子と共に次世代に受け継がれうる。

「親から受け継いだ遺伝子のみ」が遺伝されるのではない、という点で、
エピジェネティクスは極めて重要な知見なのである。

ただ誤解されやすいのは、ラマルクの用不用説の復活ではない、という点だ。
受け継がれるのが生殖細胞由来の遺伝子である(ただ、それに修飾が伴う)という点については変更がないため、生きている間に獲得した形質が、そのまま生殖細胞に修飾を及ぼすわけではなく、引き継がれもしない。
ただ、生殖細胞に及ぼされた修飾のみが影響し得るのである。

この点について、本書では、次のように説明している。

一方で、用不用的な獲得形質と、環境因子は区別して考える必要がある。薬物や栄養状態という外界からの影響は、体細胞だけでなく、同じような変化を生殖細胞に及ぼす可能性がある。このような場合には、生殖細胞に生じたエピジェネティックな変化が遺伝しうることが示されている。/略/しかし植物では少し話がちがってくる。生殖細胞のできるタイミングの違いとDNA脱メチル化のちがいから、獲得されたエピジェネティックな変化が比較的容易に次世代に伝わりうるのである。


エピジェネティクスの概念を理解するには、具体例でみる方が早い。
本書では「くわしく調べられているわけではない」が、たぶんエピジェネティクスによるものというちょっと弱い事例ではあるし、エピジェネティクスに依らずともに説明が可能なのでちょっと苦しいが、
一読して最も分かりやすいのが、ロバとウマ、ライオンとトラの異種間交配だ。

ロバとウマは、交雑が可能である。
ただ、
♂ロバ×♀ウマ=ラバ、
♀ロバ×♂ウマ=ケッティ と、呼び名が違う。

それは、次のような違いがあるからだ。
ラバ:ロバに似る。大きい。粗食に耐え、おとなしい。
ケッティ:ウマに似て、扱いにくい。

同様に、ライオンとトラも交雑可能であるが、これも
♂ライオン×♀トラ=ライガー
♀ライオン×♂トラ=タイゴン と、呼び名が違う。
ライガーはトラに似た模様で、ネコ科で最大サイズになるが、
タイゴンは両親よりも小さく、模様も様々である。

いずれもDNAの種としての比率は、
ロバ1/2 + ウマ1/2
ライオン1/2 + トラ1/2 と同じであるのに、
なぜ親が♂か♀かで、形質が異なるのか?

DNAのみで説明する場合、
♂の性染色体にのみ存在する遺伝子による限性遺伝の結果とも言えそうだが(もちろん僕の的外れな考えもしれない)、
これも生殖細胞時、ゲノムに対して何らかの情報の追加(ゲノム刷り込み)が♂♀で異なり、
それが表現型に影響を及ぼした、と考えられる。

本書では、こうしたエピジェネティクスについて、
執筆時点で判明しているメカニズムや事例等を踏まえながら解説していく。
ただ全体的に内容が専門的で、
特に第2章、エピジェネティクスの分子基盤としてメカニズムを解説している個所が、やや難儀。
正直なところ、1度はここで読むのを挫折した。

エピジェネティクスを理解するためには避けて通れず、
また以降の各事例を適切に読み取るにも欠かせないのだが、
メカニズムの説明はどうしても細かなDNAの分子レベルの話となるとともに、
まだ未解明な部分もあって、理解が追いつかない。
ただこれは著者のせいでなく、エピジェネティクスという分野そのものの問題だろう。

だが、遺伝やDNAを理解するうえでは、今後避けられないテーマでもあることから、
ぜひ読み飛ばしつつも、とりあえず一読することをお勧めする。

本書を読みつつ気になったのが、これも僕の読み間違いかもしれないが、
昨今話題の「遺伝子組み換え」。
DNAの組み替えはもちろん可能だが、こうしたDNA修飾についてはどこまで配慮しているのだろう。

【目次】
序章 ヘップバーンと球根
第1章 巨人の肩から遠眼鏡で
第2章 エピジェネティクスの分子基盤
第3章 さまざまな生命現象とエピジェネティクス
第4章 病気とエピジェネティクス
第5章 エピジェネティクスを考える
終章 新しい生命像をえがく
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進化の痕跡は、目の前にある。「「退化」の進化学―ヒトにのこる進化の足跡 (ブルーバックス) 」  

「退化」の進化学―ヒトにのこる進化の足跡 (ブルーバックス)
犬塚 則久



発生や進化の過程で退行的変化をとげて形や機能が縮小したものを「退化器官」、機能しなくなったがかろうじてのこっているものを「痕跡器官」という。

「退化」は器官が小さくなったり、数が減ったり、形が単純化したりすることだが、決して進化の逆ではない。むしろ進化にともなっておこるので、退化は進化の一部だといってもよい。

自分の体の形、感じ方、考え方こそがスタンダードであると思いがちである。
しかし、もちろん人種、体の形や機能、身体的な性・精神的な性など、
様々な面において多様性が在る。
むしろスタンダードなんかないといって良いくらいで、
人類史は一面、そうした多様性の認識・受容史であると言ってもよいだろう。

さてこのうち、特に身体的な多様性(一部に精神面に及ぶものもあるけれど)については、
その原因が「人類の進化」に辿れるものも、少なくない。

歯の「親知らず」、犬歯、腕の長掌筋の腱の有無。
人によってその有無や程度は異なるが、
これらの差異も全て、人類に進化する過程で生じた退化的変化である。

本書では、概論的な第1章から始まり、以降各章において、
様々な進化のタイミングごとに生じた退化器官・痕跡器官を紹介する。

例えば第2章では、4億年前の動物の陸上進出による退化器官。魚類との比較が主だ。
次に、第3章では2億年前、動物のうち哺乳類たるための退化器官。
以降、第4章 7000万年前のサル、
第5章の3000万年前の類人猿、
第6章の700万年前の陸上の二足歩行、
そして第7章の250万年前から「ヒト」に進化したときと、
それぞれのタイミングにおける進化の過程、何が退化したかということが細かく紹介される。

こうした視点からの研究を比較解剖学というが、
その観点からの本は意外に少なく、本書のような新書で、平易かつ包括的に説明してくれるのは嬉しい。
図も多く、
おそらく本書を読めば、
誰でも自分の腕や耳、眼や歯など、とりあえず表面的に分かる部位をチェックして、
自分の変異具合を確認してしまうだろう。

【目次】
第1章 「退化」の進化学
第2章 上陸して――4億年前から
第3章 哺乳類から――2億年前から
第4章 サルとなって――7000万年前から
第5章 類人猿より――3000万年前から
第6章 木からおりて――700万年前から
第7章 ヒトになる――250万年前から
第8章 男と女のはざま――誕生前から
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オスとメスが在る、理由。「オスとメス=性の不思議 (講談社現代新書)」  

オスとメス=性の不思議 (講談社現代新書)
長谷川 真理子



野鳥観察を案内している時に、
オスの方が派手で囀り、メスが地味という話をすることが多い。
その際、
一般的には「オスが争う」というパターンが多いため、
メスを獲得するための競争手段として、オスは派手になる。
一方メスは、抱卵・産卵時に目立つわけにはいけないので地味なのが多い、と大雑把に説明している。

だが、なぜ話はもっと複雑だ。
なぜ「オスが争う」ことが多いのだろうか。

またそもそも、なぜオスとメスがあるのだろうか。

こうした疑問について、ゼロから説明してくれるのが本書である。

オスがある理由として、遺伝子をシャッフルするためだというのはよく耳にする。
だが一歩進んで、なぜオスが争うのが多いのかとなると、すっきり説明している本は少ない。

これは雌雄によって繁殖に要するための時間とエネルギー、
すなわち雌雄の「潜在的繁殖速度」の差や、
雌雄の配偶努力と子育て努力の差異が影響しているのだが、
これについて様々な事例を踏まえて平易に解説してくれるのが本書である。

そして、この「潜在的繁殖速度」や配偶努力と子育て努力については、
各種ごとに、その生態や生息環境によって大きく異なる。
実はその違いが、鳥類における一夫一妻・一夫多妻・乱婚・ヘルパー等々の、
様々な婚姻関係の存在に繋がっていく。

そうした世界を理解する入門書として、刊行からやや年月は経過しているものの、
本書はかなり有用である。

また本書では10章以降、それまでの生物界のオス・メスに対する知見を踏まえ乍ら、
人間の男女の差異と意味について考察していく。
若干素直な生物学から離れるが、
著者が示す、人間には通常のオス・メスに対する知見は単純に当てはめられず、
「文化」が遺伝子シャッフルの役割を担っているという指摘は、卓見だろう。
この最終章に至るだけでも、本書を読む価値は有るというものだ。


【目次】
●性はなぜ誕生したか
●バクテリアのセックス
●なぜ雄と雌しかいないのか
●生き物たちの奇妙な性
●雄なしで子どもをつくる方法
●雄の性的魅力
●なぜ雌どうしは闘わないのか
●他の雄を近づかせないために
●雌はどんな雄を選ぶのか
●雌雄から男女へ
●男はもともと浮気?
●どんな社会、どんな男女関係を築くべきか
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形には、全て意味がある。「ウニはすごい バッタもすごい - デザインの生物学 (中公新書)」  

ウニはすごい バッタもすごい - デザインの生物学 (中公新書)
本川 達雄



動物の形・構造は、無意味に決まっているのではない。
各種ごとに、哺乳類なら足の形・長さ、臓器、歯、眼等々、
全ての形質が、その生活環境に適したものとなっている。
僕たち人体を見ても、体の各所には、それぞれ「そう在るべき理由」がある。

種においては、その種が生息する環境に左右されるが(例えばダーウィンフィンチは、ガラパゴス諸島という環境に生息しているからこそ、嘴等の進化が起こっている)、
その分類群を上位に上げる、
つまり視点を、種→属→科→目→綱と移せば、
そこには共通項が見えてくる。

(例えばホオジロ、ホオアカ、カシラダカという種ごとに、それぞれの生活環境に適した形質等があるが、
これらの種を包括するホオジロ属には大雑把に言えば主に地上で植物食傾向の強いスズメ大の鳥としての共通項がある。
そしてホオジロ属の上位、ホオジロ科になればより大きなグループの共通項が、
その上のスズメ目になればセキレイ科やカラス科も含む共通項があり、
その上には鳥類としての共通項が有る、というわけだ。

本書は、「ゾウの時間 ネズミの時間―サイズの生物学 (中公新書)」で話題となった歌う生物学者、本川 達雄氏が、
サンゴなどの刺胞動物から昆虫、軟体動物、脊椎動物などの各動物について、
多くの研究を踏まえて、
「なぜそのような形なのか」「なぜそのような機構なのか」
それによって、どのようにその分類群にとってメリット(または妥当性)があったのかを、
詳細に説明してくれる一冊。

例えば昆虫の毛細血管の直径が0.2マイクロメートルという話がある。
この長さは、酸素分子の平均自由行程(自由に飛び回っている分子が隣の分子とぶつかるまでに動く距離)の2倍だが、
仮に直径が平均自由行程と等しければ、血管の外壁にぶつかって酸素は拡散しない。
逆にさらに太ければ、空気がより撹拌されやすくなり、水分も失われやすくなる。
この直径は、酸素は入るが水分は失われない絶妙な太さであるという。

また昆虫の体、クチクラによって硬いが、
その硬さは、オルトキノン酸によりタンパク質分子が架橋されているためという。
その過程で水分も失われ、より強度を増す。
このキノン化が進めば茶色が濃くなるためタンニングとも言われるが、
多くの昆虫(特に甲虫)の茶色は、このタンニングが寄与しているらしい。

こうした視点は、なかなか他書で得ることは少なく、本川氏ならではと言えるだろう。

もう一点、特に気になったのが棘皮動物(ウニやヒヒトデ)で五角形が多いことについてだ。
本書では1976年のD.G.スチーブンソンの研究を引く。

三角形、四角形、五角形、六角形を平面に描き(想像していただきたい)、
この頂点に餌を採る触手があるとする。
この時、図の上部から流れに乗って餌が来た場合、
四角形や六角形は頂点が重なる場合があり、下流に位置する頂点は効率が悪くなる。
働く頂点の効率が良いのが奇数であり、3と5なら3は少なすぎるため五角形が多い、という。

著者はそこから花で五弁花が多いのも、上記の仮説を援用できるのではないかとする。
花弁がカタパルトとして各方向から花の中心に誘導するにあたり、
全方向に効率的なのは五角形だから、五弁花が多いのではないかという
「滑走路仮説」を提唱する。
なるほどと思ったが、僕はさらに、
花弁にある紫外線による蜜標(ネクターガイド)を、効率よく全方向に示すには
五弁花が良いのではないかと思う。
いずれにしても、「五角形」という形は、それと関わりある餌なり昆虫なりの移動性と
大きな関係があるのだろう。

本書は、こうした様々なヒントを提供してくれるもの。
かなり細かな話題もあるが、分かりやすく解説してくれており、
動物の構造に興味があれば、読んでおいて良いだろう。


【目次】
第1章 サンゴ礁と共生の世界 ―刺胞動物門
第2章 昆虫大成功の秘密 ―節足動物門
第3章 貝はなぜラセンなのか ―軟体動物門
第4章 ヒトデはなぜ星形か ―棘皮動物門Ⅰ
第5章 ナマコ天国 ―棘皮動物門Ⅱ
第6章 ホヤと群体生活 ―脊椎動物門
第7章 四肢動物と陸上の生活 ―脊椎動物亜門 


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眼を通して進化を視る。「眼が語る生物の進化 (岩波科学ライブラリー (37)) 」  

眼が語る生物の進化 (岩波科学ライブラリー (37))
宮田 隆



脊椎動物の系統でみると、まず分岐点②で赤緑色オプシン遺伝子の祖先となった遺伝子と青色オプシン遺伝子の祖先遺伝子が別れ、それぞれで遺伝子重複を繰り返して、最後に青色オプシン遺伝子側から、分岐点③で白黒遺伝子すなわちロドプシンが出現する。したがって白黒の視覚はカラーの視覚より後になって進化したことを物語る。一見奇妙に思えるかもしれないが、事実はそうである。



生物の各部分―臓器や手、歯、何でも良いが―は、知れば知るほど見事な構造と機能を有している。
もちろん進化の賜物であり、よくよく見れば「無用の長物」的な構造も残っていたりするけれど、
そのシステムには驚嘆するばかりだ。

中でも僕が最も驚異的と感じているのは、「眼」である。
光によって外界を把握するために備えられた複雑な構造。
単眼・複眼、ピンホールカメラのような構造とヒトのようなレンズ眼。
生物群ごとに、それぞれが住む環境と認識すべき(把握すべき)外界情報にあわせて、多種多様な進化を遂げている。

チャールズ・ダーウィンをして、
「眼が自然淘汰で作られたと考えることは、正直言って不合理であると思われる」と言わせた「眼」。
(ただし、以降にそれでも下等な動物から高等な動物までの目を比較すれば、自然淘汰によって徐々に進化してきたことが分かる、と説明はする。)

本書はその眼について、特にレンズの蛋白質「レンズクリスタリン」と網膜の視物質オプシンを材料として、こけらの物質が様々な動物でどのような遺伝子によって作成されるか、
そしてその遺伝子は、いかなる分子進化によって進化してきたかを、
多くの研究成果を元に解説する。

冒頭の脊椎動物における視覚進化の歴史も、その成果の一つだ。

第1章では眼の形態的進化、いわばマクロな進化。
第2章では分子進化の中立説と自然淘汰の対立点、
第3章では前述のレンズクリスタリンについて、
第4章では視覚における性差の存在(また、性差による視覚障害の発生の差)
第5章では分子レベルでの進化史と、視物質の進化史について、
そして第6章では光を電気信号に変換するシステムの進化史について、
第7章で生物進化とDNAの変異についてまとめていく。

このとおり、第3章以下はかなりミクロな世界が中心となっており、
後半に従ってかなり難易度は増す。
増すのだが、これだけ分子レベルでの遺伝子進化の理解が進んでいる状況を読めるというのは、現代の特権である。

アンドリュー・パーカーの「眼の誕生――カンブリア紀大進化の謎を解く」(レビューはこちら)などのように、
現在、眼の進化は進化史を理解する上で重要なテーマとなっている。

だが、眼の進化においては、当然の遺伝子の変異を要する。
その遺伝子変異は、いかなるシステムによって成立したのかというミクロの面について説明する本は、なかなか無い。
本書はその研究の一端を、安易な単純化を行わずに解説してくれるもの。
その内容に食らいつく覚悟で読めば、得るものは多い。

【目次】
1 ダーウィンを悩ませた眼
2 眼の退化とレンズのタンパク質の進化
3 クリスタリンは酵素のコピーか酵素そのもの
4 メスより劣るオスの視覚
5 分子でたどる視覚の進化
6 断続的に進化したシグナル伝達系の分子
7 生物の進化にともなってDNAになにが起きたか
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