脳科学

腸内に寄生する微生物の働き
40億年前に地球上に原始細胞(バクテリア)が出現しました。
10億年前には多細胞生物が出現しました。
30万年前から現代にかけて、人類の出現と科学や文化の発展がありました。

40億年の生命の歴史のほんの一点に過ぎない人類の歴史の中だけで、この複雑な生命体が進化を遂げたとするとは考えにくいことです。 初期は、単細胞微生物が長い歴史のなかで進化し、しかもそれは海中の藻や地上の植物との共存関係の中で進化し続け、やがて多細胞動物との共生関係の中で急速に進化したのです。しかもその進化は人類(宿主)との共生の中で、宿主自体の神経系・脳とのコミュニケーションを図りながら、宿主自体の進化を応援したのです。

「寄生と共生」をもっと具体的に説明すると、寄生は宿主の利益にかなうものでなければ、淘汰されてしまいます。微生物は宿主とのコミニュケーション能力を身につけ、宿主の生存に寄与していたのです。反対に時には宿主の生存を脅かす働きもしました。トキソプラズマや狂犬病ウイルスなどがそうです。宿主は自然淘汰(病の発生による死滅)と云う反撃の手段をもって不利益な遺伝子を淘汰しました。

微生物の生存本能が、自然選択による試行錯誤を長期にわたってくり返すことによって、微生物にシグナル分子とレセプター分子の能力を獲得させたのです。シグナル分子は腸管の神経系に働きかけ、ホルモンや消化管ペプチド・サイトカインなど神経伝達物質に似た働きをします。さらに神経系統の軸索を通じ脳に影響を与えます。少なくとも内臓感覚・筋肉感覚が関与する意識に深くかかわっていると考えられます。

近年腸内環境が健康に与える影響がたびたび話題に上ります。宿主の免疫力・遺伝子伝達にも大きくかかわっていると云う研究報告もあります。また、胎児が出産時母体から受け取る腸内細菌フローラが一生の健康に大きくかかわることが実証されております。

生命の歴史、グリア細胞の不思議

脳細胞は1000億個余あると云われます。この内、記憶だとか思考に関係するニューロンは約4分の1の約250億個です。残りが最近注目されているグリア細胞です。このグリア細胞はニューロンの修復・ごみ処理・血液からの維持要素の供給などを受け持ちます。

ところが以前から分かっていた神経系統への伝達経路にも関与して、慢性的痛みの元凶だとも言われております。更に情報伝達機能がニューロンと全く異なり電気的に探索できるものではありません。以前にもお伝えしたことがあると思いますが軸索細胞の化学的な変化によって発生する電荷を次の細胞に伝達するという原始的やり方に基づいております。しかし伝達スピードを上げるための絶縁など驚くべき巧妙な機能を併せ持っているのです。

このような万能性から最近の研究ではニューロンが死滅した場合これを短期的に補完する機能が発見されております。

痛みの元凶とニューロンを補佐する機能を併せ持つ、ある場面では悪玉でありある場面では善玉だと云う不思議な存在なのです。

精神障害や認知症にも深く関与し、慢性的痛みの発生に関与するグリア細胞の機序は私たちの健康に重要な役割を持ち、今後の研究の発展に重大な関心を持つ必要があります。

旧来の脳科学の研究はニューロンの研究に重点が置かれグリア細胞には注目が向けられておりませんでした。これはニューロンのはたらきが電気的にとらえやすいことからきていたのでしょう。グリアの働きは多岐にわたり、単純に電気的にとらえられるものではありません。

グリア細胞にはアストログリア、オリゴデンドログリア、ミクログリアがそれぞれの役割を分担しております。神経軸索は電気信号が導線を伝わるような機能ではなく、活動電位と云って神経軸索の表面にある「電位依存性ナトリウムイオンチャンネル」が開く際に神経軸索の内側に向けて電位変化が生じます。その結果、それが刺激になり、変化したすぐ隣に存在する別の「電位依存性ナトリウムイオンチャンネル」が開きます。そうすると、またその範囲に電位変化が生じて、それが次々と隣へ伝わります。

この様な電位伝達は効率は悪くスピードが遅い筈です。ところがオリゴデンドログリアは軸索に巻き付き、巧みな絶縁機能を発揮し、アストログリアと協同して新幹線並の伝達速度を実現するのです。

ミクログリアはニューロンの廃棄物処理と修復機能を受け持ち、アストログリアは血管から脳細胞に養分を供給する役割を演じているのです。すなわち、グリア細胞は原始からニューロンの高度な脳の働きに至る橋渡しをすると同時に、自己の機能向上も果たしているのです。グリア細胞は人類以前の進化過程でも動物に備わった原始の細胞なのです。

以上を踏まえるとグリア細胞が生命力に溢れていることが理解できるでしょう。マウスの実験では脳が虚血状態に陥ってもグリア細胞は数時間は生き残ることが証明されております。グリア細胞は虚血条件に対して格段に高い抵抗性を持ち、培養常態では酸素もブドウ糖も無くても10時間位は平気で生き続けられるのです。

生命の歴史は自然の法則を物語っている
以上、腸内細菌とグリア細胞について述べましたが、いずれも原始につながっている点においては共通です。従って生命の歴史を知ることは 人間の生き方や基本的な考え方の重要なヒントになるのではないかと考ております。

未来, 脳科学

生命の誕生は40億年前と云われます。人類の出現が30万年前とすれば、生命の歴史40億年からすると、人類の歴史はわずか0.75%でしかありません。どう考えてもこれだけの期間でこの複雑な生命体が進化するとは考えにくいことです。 初期は、単細胞微生物が長い歴史のなかで進化し、しかもそれは海中の藻や地上の植物との共存関係の中で進化し続け、やがて多細胞生物との共生関係の中で急速に進化したのです。しかもその進化は人類(宿主)、この複雑な生命体との共生の中で宿主自体の神経系・脳とのコミュニケーションと云う高度な機能で宿主自体の進化を応援したのです。

単細胞微生物の合体により真核生物が誕生する(20億年前)

当時の細菌の中には酸素を利用してエネルギーを作り出すものがいました。原始真核生物のあるものはそのような細菌を体の中に取り込み,共生することにより酸素を利用できるように進化しました。それにより,それまで毒物であった酸素を利用して大きなエネルギー(酸素を使わない場合に比べて約20倍)を獲得する能力を身に付けたのです。また,光合成を行う細菌と合体し共生するようになったものも出てきました。このような進化は多くの試行錯誤の中から偶然生存に都合のよいものがでてきたと考えられています。

現在,初期の生命(生物)に関しては原始生命体と共通祖先(LUCA)という概念があります。時系列的には化学進化→原始生命体→共通祖先ということになりますが,原始生命体は化学進化のどこで生命の線引きをするかという概念であり,共通祖先は生物を遺伝子解析から系統づけた結果として生まれた概念です。両者は時間的なギャップと同時に概念の相違があります。生命は原始生命体に始まりますが,生物進化は共通祖先から始まるということです。

このことから,なんらかの原因で大きな細胞をもつ真核生物の中にシアノバクテリアや好気性バクテリアが入り込んだ(取り込まれた)と考えられています。現在主流となっている細胞共生説では,真核生物の細胞はそのようなバクテリアに安定した環境を提供する代わりに,彼らの産生する有機物やエネルギーを利用する共生関係が形成されたとしています。

現在の生物においても共生はごくあたりまえのことです。もちろん,最初から何かを補完しあう関係であったというより,一方的な寄生状態から始まった関係が多いと考えられます。

寄生生物が宿主から一方的に搾取する関係を続けていると,宿主の方にもそれに対する防御反応が発生します。また,あまりにも宿主に過大な負担をかけると宿主の死を招いてしまうことにもなります。つまり,一方的な寄生は長続きしないことになり,時間とともに共生関係に移行していくものと考えられます。最初の動物(多細胞動物)はカイメンであると考えられています。

人類の出現は従来20万年前とされていましたが、2017年6月、仏古人類学者のジャンジャック・ユブラン氏の原始人の頭蓋骨発見により30万年前と修正されました。

哲学者,John Zachary Young は以上述べた生命の進化の歴史を生命に本来備わった性格、つまり自然の法則について言い当てているのです。

Youngから学んだ断片

■ 生の営みの重要な特徴は、可能性のレパートリーに中からの「選択」によって生存を目指した活動を行いうる能力にある。バクテリアは可能性の小さなセットの中から生存を目指した選択をし、人間は可能性の高次元で多様なセットから選択している。

■ 生の営みは思考に先行している

■ 私の脳は一つのものであり、脳がなければ私は何者でもない。人格が脳から分離できないとすると両者のうちどちらが他方をコントロールしているかを問うことは無意味である。私達はそのような問題で頭を悩ますべきではなく、どうすれば自分と脳を最も長く記述できるのか、また生命の質を高めるためにどうしたら良いかのために私達のエネルギーを使うべきである。

■ 探索・目的・選択・決定が生命を支えるシステムに組み込まれている。選択し決定し行動する能力はすべての生物に共通の特徴である。

■ 生を営む存在は生存に方向付けられた活動を行っている。目的追求は明らかに「生物学的機構の本姓であり、客観的なシステム特性である」。

■ DNAは脳の内部あるいは背後にある行為者とみなされるべきだ。

■ 生を営む脳の活動は、自分自身の過去の来歴から情報を得て、生物体の生命の維持する企ての中で絶えず送り出す支持群に変えていく組織化されたダイナミックなシステムと考えるべきだ。この意味では単なる物質的対象ではない。

■ 人間の心は脳の働きでもあり神経細胞及びそれに関連する分子の相互作用で説明できる。自分自身は数多くの神経細胞集団の働き以上のものではない。

この投稿の目的は「腸と脳」体内の会話は如何にあなたの気分や選択や健康を左右するか—エムラン・メイヤー著の紹介でした。図らずも予備知識の説明にとどまってしまったのですが、いずれ本題に言及したいと考えています。副題に示された通り、あなたの肉体と精神の健康に必ず参考になる内容だからです。

追記:今週はメニューの「ツイート」に新しい記事を掲載します。ぜひご覧ください。