コラム KAZU'S VIEW

2024年11月

いきものは諸行無常そのものか：福岡伸一の動的平衡論的生命観：

「最後の講義,福岡伸一」[1]というテレビ番組を見た.タイトルの「最後の講義」というキーワードが目に止まった.このキーワードのコラム[2]をかつて書いたことの記憶が甦った.番組の内容は,「生命とは何か？」をメインテーマにして,「生命は機械ではない〜生命は流れだ〜」,「1年前の自分は別人である」,「命に刃を向けた人間」をサブテーマとした講義の再放送版であった.福岡は,「生きている」ということは「動的平衡」によって「エントロピー増大の法則（注1）」と折り合いをつけていること.すなわち,生物は時間の流れに徒に抗するのではなく,それを受入れながら,共存する方法を採用していると主張していた[5].「生物とは動的平衡である.」[3]という分子生物学の視点からの生命観に関心を持ち,その内容に引き込まれると共に,自分なりの解釈を試みたくなった.

福岡[5]は,デカルトに起因する機械論的生物視観に対して,「生命は,機械のようにいくつもの部品を組み立てただけでは成り立っていない.」とし,生命の仕組みと機械のメカニズムの違いを「時間」に着目して説明している.すなわち,機械の組み立てには時間と順序は関係しない.どの部品から組み込んでも良いし,組立に要する時間の長短に関わらず同じものができる.一方,生命では,その部品となる遺伝子上の設計図にある二万数千種のタンパク質の1つ1つを試験管で合成することはできるが,これらのタンパク質をどのように組み合わせても生命を立ち上げることはできない.ところが,生命は現にこれらタンパク質を使って「生きている」.生命では,「全体は部分の総和ではない」と主張する.そして,生命の存在にはタンパク質間にエネルギーと情報の出入りの存在が考えられ,この2つを組み合わせるためにタイミング（時間）が必要となることを示唆している.このように部品（タンパク質）,エネルギー,情報が不可逆的特性をもつ時間という「流れ」との取り合わせによって生命現象という「効果」を生み出している.従って,生命を「それぞれ特有の機能を持った部品の集合体」と認識することは,「時間」という要素を見落とすだけでなく,部品を変えれば効率や効果が向上すると言った機械論的期待を持つ誤りを犯す危険を指摘している.これは,ES細胞やiPS細胞（注2）等による多機能性細胞を用いた再生医療に対する警鐘を伴っている.その背景には,生命現象が遺伝子というパーツとタイミングの組合せが,時間軸上で組織化され,その効果が「1度限り」の,「不可逆的」な現象であることに対して,時間をコントロールしようとする目論見の危うさの指摘である.そして,その指摘は,多機能性細胞の分化プロセスの未解明状況という基礎研究段階の不十分さに基づいているという主張である[5].更に,彼の警鐘は「脳死」と「脳始」について,臓器移植や再生医療に対する技術・経済的視点から,私たちは自ら寿命を「脳始」と「脳死」という両側から縮めているに過ぎないと「命に刃を向けた人間」のテーマの中で問いかけている(注3).

動的平衡論の提唱者として,福岡はルドルフ・シェーンハイマー(Rudolph Schoenheimer:　1898-1941年)を上げている[5],[12]. シェーンハイマーは,安定同位体の重窒素を使用して生物が摂取するエサをマークし,生体内での代謝を追跡する方法を確立した（注4）.この方法を使って彼は,成熟した実験ネズミを使った3日間の実験結果から,餌として取り込んだタンパク質が高速でネズミの体内でアミノ酸に分解され,多数のアミノ酸が新しく作り出されて結合し,タンパク質が組上げられていること.これと同時に,新たに作り出されたタンパク質の量だけ既存のタンパク質は分解され,体外に排出されていることを実験期間中のネズミの体重の無変化から結論付けた.更に,餌として与えられたアミノ酸のロイシンは,体内でロイシンとしてだけではなく,グリシン,チロシン,グルタミン酸などの別のアミノ酸（注5）として合成されていることが明らかとなり,分子レベルでの分解・合成が行われていることの査証とした.また,この入れ替わりの現象は,タンパク質だけではなく貯蔵物と考えられていた体脂肪でも見られることを明らかにしている(注6).つまり,体内の体脂肪の在庫は,常に新しいものとの入れ替えが行われているということになる. R. Schoenheimerは,彼の実験結果を踏まえ「生命とは代謝の持続的変化であり,この変化こそが生命の真の姿である」という認識概念を提唱し,これを「The dynamic state of body constituents:身体構成成分の動的な状態」と称した.この概念を拡張して福岡は,自らの「動的平衡」を生命の説明に用いて「生命とは動的平衡にある流れである」という命題を試みている[5].その試みは, R. Schoenheimerの「動的状態」とエルヴィン・ルドルフ・ジョセフ・アレキサンダー・シュレジンガー（Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger: 1887-1961年）(注7)の「エントロピー増大の法則に抗い，秩序を維持できるのが生命の特質である」という省察[12]とを「融合」することのように思われる.人の体を構成する37兆個の全ての細胞の中で,全ての分子は高速で分解され,食物として摂取した分子と置き換えられる.こうして生物の体を構成する細胞の分子は,常に作り替えられ,更新されていく.「1年前の自分は別人である」と言うことになる. 皮膚や髪の毛が更新されていく姿は分りやすい現象である.また,体の中で最も堅い骨でさえ, 骨を作る骨芽細胞(造骨細胞)と,骨を分解する破骨細胞の関係がサプリのテレビCMのモデル画像を通じて広く,一般的に認知されている.

仏教思想の1つに「諸行無常（ショギョウ・ムジョウ）」がある. この世の現実存在（森羅万象）である「諸行」はすべて,すがたも本質も常に流動変化し,「無常」のものであり,一瞬といえども存在は同一性を保持することができない.言い換えれば,あらゆるものは刹那,一瞬のきわめて短い時間の間にも変化をくり返している,としている[15].このことを福岡は,人体を構成する37兆個の細胞の中の分子レベルの現象として,アミノ酸の「合成」と「分解」との動的平衡状態を「生きている」とし, 生命をそのバランスの上になり立つ「効果」であると定義した[5].この生命システムに対する見方は,従来の「合成」面でのDNAの自己複製機能を中心とする認識に対し,ユビキチンシステム（注8）という細胞内タンパク質分解やオートファジー（Autophagy:自食作用)（注9）などの研究成果を根拠とした「分解（破壊）」側面を強調する主張である.その上で, 「自らを壊すことは,エントロピー増大の法則に対抗するために,生命が進化の出発点で選び取ったたったひとつの方法」という認識に至っている[3]. そして,合成速度と分解速度の「あやういバランスを保つこと」を「いきること」,「生命は分子の淀み」と表現している.さらに,分解で失った部分を,常に補充するためにエネルギーと情報を環境から取り続ける宿命が,分子レベルで生物は,地球上のあらゆる生物,無生物とつながっている. 従って, 体を構成している分子は生物の所有物ではなく,実は「環境」のもので有り,生物は互いに他を支えつつ,律している[20]と結論づける.つまり,生物は「利他的で,相補的」な存在だとし, 従来の分子生物学における自己複製機能に力点を置く「利己的遺伝子」の生命観と対峙させている.「分解」と「合成」の振り子の振幅の大きさを,生きることの指標とすると,振幅がゼロになった時が「死」ということなる.その振幅の大きさは,環境から取り込むエネルギー（食物や知識・情報など）量とこれを合成と分解の速度に変換するための機構（変換プロセス）になろう.不可逆的な時間の流れを1個人の人生という軸上で考えると,老齢段階に入った我が身としては,老化が合成と分解の振り子の振幅の減衰段階と認識できる.これに対して「抗う気持ち」と「共存する気持ち」の振り子が,私の人生の今の苦なのかも知れない.そんな思いを抱きながら,後者の変換機構の解明に関心を持って今後の分子生物学の動向を注視したい.「今日の我に明日は勝つ」や「変わりゆく僕らが美しい」（注10）という生き方を見据えながら.

(注1)エントロピー増大の法則とは,「宇宙の全ての現象は,乱雑さが増える方向にしか進まない.そして,自発的に元に戻ることはない.」[3],[4].
(注2) ES細胞 （胚性幹(ハイセイカン)細胞: Embryonic Stem Cell)は,ヒトや動物の発生初期段階である胚盤胞（ハイバンホウ：受精卵が子宮内膜に潜り込むことができる状態に変化した受精卵）から取り出して作成される幹細胞であり, ほぼ無限に培養でき,身体のあらゆる細胞（脳,内蔵,皮膚など）に分化できる「多分化能」の特徴を持っている[6].福岡は,「分裂して数を増やすこと（培養）ができるが,分化の時計を止めたままでいられる細胞」と表現している[5]. ES細胞は,受精卵から作り出されるため,倫理的問題が指摘されている.一方,iPS細胞（人工多能性幹細胞:induced Pluripotent Stem Cell）は, 皮膚や血液などの体細胞に多能性を司る4つの遺伝子を導入し,いわば細胞の時計の針を巻き戻すように,内部細胞塊に近い状態に戻すことで樹立する.つまり,人為的にES細胞を作出できる.従って,受精卵を破壊して細胞を取り出すES細胞と比較すると,倫理的懸念が小さい点がメリットと言える.また,患者自身の体細胞から作成できるため,他者由来のES細胞に対し,細胞分化した細胞を移植した時に拒絶反応が起きにくいという利点もある[6].
(注3)機械論的生物視観の問題点として,福岡は「脳死」と「脳始」をテーマにしていた.これは,臓器移植や再生医療に対する技術・経済的視点からの警鐘と考えられる.「死」についての議論は,シェリー・ケーガン(Shelly Kagan)[7]が,「人体機能」と「認知機能」に分けて,それぞれの機能停止と死の判定の関係をケースごとに興味深い論考をしている.従来,一般的な死の判定は,「心臓(脈拍)停止」,「呼吸停止」,「瞳孔反射の停止(瞳孔拡大)」の医師による判定によって行われて来た[8],[9].これは,ケーガンのいう「人体機能」の停止を意味する.ところが,医療技術の発展が臓器ごとの機能停止タイミングのコントロールを可能としたことで,いわゆる脳死（認知機能の停止）と心臓死（人体機能の停止）に死が分かれることになった.その結果, 我が国では,1997年6月に臓器移植法が成立し,本人が臓器提供を希望していれば脳死の判定後に,「死亡」とみなされるようになった背景がある.一方,生命誕生時点についてみると,受精卵が出来て,これが細胞分裂を繰り返し,子宮外でも生存できる可能性のある胎児となるまでには約22週間かかるとされる[10]. 最初の神経細胞が現れるのは受精後21日前後で,神経細胞が組織化され,シナプスという連結ができて脳が形成されるのは,受精後25〜27週頃になる. 「脳が始まるときが人間の出発点」と定義すると,それ以前は,まだ人格のない細胞の塊に過ぎないということになり, 胚盤胞から取り出して作成される幹細胞を利用する 再生医療,ES細胞などのさまざまな細胞の利用を可能とする. 従って,先端医療や最先端生物学は,私たちの寿命を延ばしてくれるわけではなく,私たちの寿命を「脳始」と「脳死」という両側から縮めているに過ぎないと,福岡は主張する[11].
(注4) R.Schoenheimerは,通常の窒素の原子核は中性子7個と陽子7個の重量（質量数）14であるが,中性子8個と陽子7個の重量15の重窒素を,タンパク質を構成するアミノ酸に挿入し,マーカーとして食物として取り込んだ後のアミノ酸のロイシンを追跡する方法を確立した.この方法を使って,成熟した実験ネズミに普通の餌とロイシンを含む餌を与え,ネズミの全ての臓器,組織そして排泄物の中に含まれる重窒素の行方を調査した.ここで,実験ネズミを成熟ネズミにした理由は,成長過程の若いネズミの場合は,摂取したアミノ酸が身体の一部に組込まれることが考えられる.しかし,成熟したネズミなら体が大きくなること（体重等の増加）がないからである.実験結果は,重窒素でマークされたアミノ酸量は,尿中に排泄されたものが投与量の27.4％,糞中が2.2%,体内のタンパク質に56.5％に残ったと言うものであった.なお,実験期間中の実験ネズミの体重変化はなかったという[12].
(注5)人体を構成するアミノ酸は20種有り,内,9種は人間が体内では作れない必須アミノ酸で,残り11種が非必須アミノ酸と言われている.なお, 必須アミノ酸は種によって異なる[5].
(注6)体脂肪には,窒素が含まれていないので, R. Schoenheimerは水素の同位体である重水素を用いて脂肪の動きを調べた[12].
(注7)エルヴィン・シュレディンガー/シュレーディンガーは,量子力学の「波動力学」やシュレーディンガー方程式などを提唱し,量子力学の発展を築き上げ, 1933年にイギリスの理論物理学者ポール・ディラック(Paul Adrien Maurice Dirac :1902-1984年)と共に「新形式の原子理論の発見」の業績によりノーベル物理学賞を受賞した. 1944年に分子生物学への道を開いたとされる「生命とは何か-物理的に見た生細胞」を著し[13],[14],この中で生命の特質をエントロピー増大則との関係で論考している[12].
(注8）ユビキチン (ubiquitin) は76個のアミノ酸からなるタンパク質で,他のタンパク質の修飾に用いられ,タンパク質分解,DNA修復,翻訳調節,シグナル伝達などさまざまな生命現象に関わるタンパク質である.至る所にある (ubiquitous) ことからこの名前が付いた.ユビキチンは不要なタンパク質の除去を始めとして,DNA修復,シグナル伝達など多彩な機能を持っている.標的タンパク質に対するユビキチンの付加は,ユビキチンシステムと呼ばれ,ユビキチン活性化酵素,ユビキチン結合酵素,ユビキチン転移酵素(ユビキチンリガーゼ) の3つの酵素によって行われる.2004年度には「ユビキチンを介したタンパク質分解の発見」の功績により,アーロン・チカノーバー(Aaron Ciechanover:1947年–),アーウィン・ローズ(Irwin A. Rose:1926-2015年) ,アブラム・ハーシュコ(Avram Hershko:1937年-)の3人がノーベル化学賞を受賞した[16],[17].
(注9)オートファジー(Autophagy) は.細胞が持っている細胞内のタンパク質を分解するための仕組みの一つである. 酵母からヒトに至るまでの真核生物に見られる機構であり,細胞内での異常なタンパク質の蓄積を防いだり,過剰にタンパク質合成したときや栄養環境が悪化したときにタンパク質のリサイクルを行ったり,細胞質内に侵入した病原微生物を排除したりすることで生体の恒常性維持に関与している[18].autoはギリシャ語で「自己」,phagyは「食べる」の意で,「自食（作用）」とか「自己貪食」などの訳語が使われる.近年オートファジーの研究は飛躍的に発展し,オートファジーが発がん,神経変性疾患,2型糖尿病等の生活習慣病,心不全,腎症,感染症,各種の炎症など,さまざまな重要疾患の発症を抑止していること,また発生・分化,老化,免疫などにおいて重要な生理機能を持つことが明らかになりなって来た.細胞を構成するタンパク質などの高分子は,時間がたつと何となく壊れるのではなく,一定期間後細胞によって能動的に分解されており,合成と分解のバランスによって生命は成立している.2016年のノーベル生理学・医学賞は,大隅良典（オオスミ　ヨシノリ）に「オートファジーの仕組みの解明」で授与された[19].
(注10) 「僕らはいきものだから」という緑黄色社会[21]の曲に,以下の歌詞がある.「僕らはいきものだから　かわってゆく　心も身体（カラダ）も・・・変わりゆく僕らが美しいのです」.この曲は,作詞・作曲が長屋春子（ナガヤ　ハルコ）で, 2024年度NHK全国学校音楽コンクール中学校の部の課題曲として書き下ろされたものである[22].曲を作った長屋は,その曲名に「生き物」を使わず「いきもの」と全てひらがなにしたのは,ひらがなの方が人間味を感じるから,というこだわりをインタビューで答えていた.ほのぼのとした共感を覚えた回答だった.

参考文献・資料
[1] NHK, 「生物学者 福岡伸一」,最後の講義,初回放送日：2020年3月19日, https://www.nhk.jp/p/ts/4N7KX1GKN7/ ,2024.11.13アクセス
[2] 石井和克, ランディ・パウシュ（Randy Pausch）教授の最後の講義を見て,コラム KAZU'S VIEW2017年07月, 2017年07月, https://ishii-kazu.com/column.cgi?id=169 ,2024.11.13アクセス
[3] 福岡伸一,公式サイト, https://www.fukuokashinichi.com/ ,2024.11.13アクセス
[4] Dreamscope,図解！エントロピー増大の法則とは？自発変化の方向を示す熱力学の金字塔, April 28, 2021, https://jp.dreamscope.me/blog/2021/4/entropy ,2024.11.20アクセス
[5] 福岡伸一,動的平衡〜生命はなぜそこに宿るのか〜, 小学館(2017)
[6] 宮岡佑一郎監修,ES細胞とは？iPS細胞との違いや活用が期待される分野を解説！INTERPHEX WEEK,再生医療EXPO,2024年05月16日, https://www.interphex.jp/hub/ja-jp/blog/article_016.html ,2024.11.20アクセス
[7] シェリー・ケーガン著,柴田裕之訳,「死」とは何か イェール大学で23年連続の人気講義 完全翻訳版,文響社 (2019)
[8] 公益社団法人日本臓器移植ネットワーク,臓器提供の種類-臓器移植解説集-, https://www.jotnw.or.jp/explanation/02/02/ ,2024.11.20アクセス
[9] 小谷みどり, 死をめぐる我が国の現状,Life design REPORT 2003.4,pp.16-23,
https://www.dlri.co.jp/pdf/ld/01-14/notes0304.pdf ,2024.11.20アクセス
[10] 国際幹細胞普及機構,たった1つの細胞「受精卵」が細胞分裂して胎児となる過程と,幹細胞の関わりについて徹底解説！2020/3/28, https://stemcells.or.jp/process-to-birth-and-stem-cells/ ,2024.11.20アクセス
[11] 福岡伸一, 第5章 命の終わりは「脳死」？　命の始まりは「脳始」？-生命観を問い直す-,academyhills 2009年04月06日 (月), https://www.academyhills.com/note/opinion/tqe2it000004wdzm.html , 2024.11.20アクセス
[12]　福岡伸一,生物と無生物のあいだ,講談社 (2007)
[13]フリー百科事典（ウィキペディア（Wikipedia））, エルヴィン・シュレーディンガー,　 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%AB%E3%83%B4%E3%82%A3%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%87%E3%82%A3%E3%83%B3%E3%82%AC%E3%83%BC ,2024.11.21アクセス
[14] シュレーディンガー著,岡 小天, 鎮目恭夫訳,生命とは何か: 物理的にみた生細胞,岩波書店(2008)
[15]フリー百科事典（ウィキペディア（Wikipedia））, 諸行無常,　 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%AB%B8%E8%A1%8C%E7%84%A1%E5%B8%B8 ,2024.11.21アクセス
[16]フリー百科事典（ウィキペディア（Wikipedia））, ユビキチン,　 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A6%E3%83%93%E3%82%AD%E3%83%81%E3%83%B3　,2024.11.21アクセス
[17] 田中啓二,拡大するユビキチンの世界,第57回日本電気泳動学会総会特別講演,生物物理化学2007,pp.53-81, https://www.jstage.jst.go.jp/article/sbk/51/2/51_2_83/_pdf , 2024.11.21アクセス
[18]フリー百科事典（ウィキペディア（Wikipedia））, オートファジー,　 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%88%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%B8%E3%83%BC　,2024.11.21アクセス
[19]吉森　保, オートファジーとは,
https://yoshimori-lab.com/research/%E6%AF%8E%E5%BA%A6%E3%81%82%E3%82%8A/#:~ 　,
, 2024.11.21アクセス
[20] 福岡伸一, 第2章 あらゆる生物・無生物とつながっている私たちの体-生命観を問い直す-,academyhills, 2009年03月11日 (水), https://www.academyhills.com/note/opinion/tqe2it000004wcqd.html ,2024.11.21アクセス
[21] フリー百科事典（ウィキペディア（Wikipedia））,僕らはいきものだから,　 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%83%95%E3%82%89%E3%81%AF%E3%81%84%E3%81%8D%E3%82%82%E3%81%AE%E3%81%A0%E3%81%8B%E3%82%89 ,2024.11.20アクセス
[22] NHK, 第91回　課題曲, NHK全国学校音楽コンクール2024, https://www.nhk.or.jp/ncon/music_program/kadaikyoku_j2024.html , 2024.11.20アクセス

令和6年11月
以上