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2017年9月16日土曜日

「豆知識集16」ダイエット・健康に関するQ&Aその8

この記事では『「ダイエットと健康」に関するQandA』、特に「普段何気なく体で起こっている事」に関する疑問について私なりにまとめています。相変わらず長文ですが、ご興味のある方は下記「続きを読む」よりどうぞ。尚、この記事に書かれている事は私個人の意見であり、他の方の考え方を否定するつもりはありません。色んな考え方があって良いと思うので押し付けもしません。同調したい方のみ同調して下されば幸いです。
(記事作成日時:2017/9/16)


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Q.人間はどうして酸素を吸って二酸化炭素を吐くの?

A.植物は光を浴びる事でエネルギーを作る事ができます。それが「光合成」です。植物は光のエネルギーを利用して水と二酸化炭素から炭水化物を作り、それをエネルギーにして生命活動を維持する事ができます。しかもその植物内に存在する炭水化物は植物以外の生物にとってもエネルギーとなり、様々な生物を育むための食料にもなっています。また光合成の結果として外へは酸素を排出します。生物の多くはこの酸素を利用してエネルギーを作っており、地球上に存在する酸素の殆どは数十億年という非常に長い時間をかけて植物が作り出したものです。

では「植物が太陽光と水と二酸化炭素を利用したのはそもそも何故なのか?」についてですが、それはたまたま当時の地球に光、水、二酸化炭素が適度に存在しており、それを利用した方が効率が良かったからです。実際、植物が大量の酸素を作り出す以前では、現在よりも「酸素を必要とせず、酸素が大量に存在する環境下では生きられない」という生物がたくさん存在していました。それが酸素の発生によって大量に死滅(現在でも酸素を必要としない生物は存在する)し、酸素を利用する生物が繁殖し進化、それが現在までの様々な生物の基礎になったと言われています。つまりもしも地球が光、水、二酸化炭素が適度に存在しない惑星だったら、植物はおろか、それ以降の様々な生物は生まれなかったでしょう。

現に例えば地球とよく似ているとされる金星では、二酸化炭素が大量に存在する事で強力な温室効果が発生し、その影響で水が蒸発した灼熱地獄(400~500℃と言われている)になっています。また火星は地球よりも小さいため、酸素や二酸化炭素などの大気を留めておけるできるほどの質量・重力がありません。たまたま地球が植物が存在する環境に適しており、その植物が作り出した酸素を利用する方法は効率が良かったのです。だからこそ植物以外の様々な生物もその酸素を利用するようになり、人間も酸素を利用しているという訳です。

ちなみに我々にとってなくてはならないこの酸素ですが、現在でも実は人体にとって有害なものです。呼吸によって取り込まれた酸素が体内に入ると、エネルギーを生み出す代謝の過程で「活性酸素」になります。活性酸素は反応性が高く、人間にとって有害な微生物や栄養素等を無害化する免疫機能を一部司っていますが、大量に存在すると自身にとって必要不可欠な細胞や栄養素等まで無害化しようとしてしまいます。それを生物は様々な酵素の働きによってコントロールしているのです。高濃度の酸素が存在する環境ではこの活性酸素による酸素中毒を引き起こす事もあります。




Q.人間はどうして言葉を話せる?声が出せる?

A.人間が声を出し、言葉を発する事ができるのは「二足歩行」が関係していると言われています。二足歩行をした事で声道(音が通る道の事で、喉頭、咽頭、口腔、鼻腔からなる)が長くなり、声道にある各器官を動かす範囲が広がった事で多種多様な声を出す事ができるようになったのです。もちろんそれには「他者との意思疎通の必要性」も関係しています。我々の祖先は個人での行動よりも集団での行動の方が大きな事ができるという事を学習しました。集団での行動ではその集団が大きいほど複雑な意思疎通が必要になり、その環境に適応するために言葉を使うコミュニケーション能力が発達したのです。また複雑に動く声道をコントロールしているのは脳ですが、これも二足歩行によって支える事のできる脳の重量が増え、言語に割く事のできる容量を確保できた事も大きく影響しています。人間以外の動物の脳では言葉に割く余裕がないのです。

声を発する際には「声帯」と呼ばれる膜に息を当て、それを振動させる事で音を発しています。例えば声帯は強く緊張させるほど振動しにくくなり、響きがなくなって力んだ声(いわゆる喉声)になります。また吐き出す息の量が多いほど声帯の振動、すなわち声も大きくなりますが、息が必要以上に多いと声帯を緊張させて維持する必要が出て来るのでやはり喉声になりやすくなります。逆に声帯を開いていくと裏声のような掠れた声、息が漏れた声になります。その状態では声帯を脱力させる事はできますが、脱力させ過ぎると今度は声帯が緩み、振動しにくくなってしまいます。つまり聞こえの良い大きな声を発するには「脱力した状態でピンと張っている声帯に適切な量の息を当てる」事が重要だと思われます。

尚、声帯から発せられた音は声道にある各器官(鼻腔など)に反響させる事で音を大きくする事ができます。これを「共鳴」などと言います。我々素人では声を大きくするために息の量を増やそうとしますが、それだと簡単に声帯を痛めてしまいます。それが「声が枯れる」という事です。プロの歌手や声優ではその反響を上手く利用する事で、喉にとって負担とならないよう楽に大きな声を出しているのです。また敢えて反響させる場所や強さを変えたり、口の中・唇・舌の形によって更に多種多様に音を変える事ができます。これにより人間は言葉を話す事ができ、声に個性が出るようになります。声を仕事としている人はそれらを自在にコントロールする能力に優れており、だからこそあれだけ多種多様な声を出す事ができるのです。


Q.どうして心臓は勝手に動く事ができる?

A.心臓には「心筋」と呼ばれる特別な筋肉があります。心筋は腕や足などに存在する骨格筋と同じ「横紋筋」ですが、他の筋肉とは違って自分の意志では動かす事ができず、脳からの命令がなくても自動的に動く事ができます。これは何故かというと、心臓の中には自発的に電気信号を発する事のできる細胞が存在しているからです。通常の骨格筋にはそれがありませんから動かすには脳からの電気信号が必要なのです。ちなみにその電気信号を発する細胞の代わりとなるのがペースメーカーです。

血液は心臓で作られている訳ではなく、骨髄で作られています。その骨髄で作られた血液が心臓のポンプによって循環しているのです。また心臓を動かすためのエネルギーもその血液を通して送られているため、体のどこかで大量の血液が失われたり、心臓の血管が正常に機能しなくなると心臓の筋肉を動かす事はできなくなります。それが「心停止」です。心臓が動かなくなった時に行う心臓マッサージは元々体に残っている血液を循環させ、脳や心臓などの細胞をできるだけ延命させようとする事、電気ショックは動かなくなった心臓の筋肉に電気信号を与え、再び自発的に動かそうとする事が目的です。

尚、「心臓は自分の意志ではコントロールできない」と言いましたが、完全にコントロールされていない訳ではありません。例えば恐怖や怒りを感じたり、緊張したり、驚いたり、あるいは体調が悪化した時などでは心臓の鼓動が速くなる事がありますよね。そのように感情や体調によって心臓の鼓動の速さは変える事ができるのです。それを利用すれば、例えば意図的に恐怖体験を思い出す事で心臓の鼓動を早くしたり、深呼吸をして気持ちを落ち着ける事で心臓の鼓動を緩やかにする事もできます。すなわち心臓の動きを完全にコントロールする事はできなくても、自分の意志でコントロールしようと努力する事はできるのです。




Q.どうして体を動かす事ができるの?

A.脳から送られた電気信号は神経を通して筋肉へと送られ、その筋肉が収縮する事で骨を引っ張ります。それによって関節が動き、また全身にある関節を複雑に動かす事で体全体が動いているように見えるのです。

尚、脳から発せられた電気信号はまず脊柱(背骨)の中にある脊髄(太い神経の幹)を通り、そこから枝分かれした神経を通して全身へと送られます。つまり脳や筋肉が健康でも脊髄が健康でなければ体は動かないという事です。脊髄を損傷して体が動かなくなるのはこれが理由です。指先や足先にある神経は例え損傷しても時間をかけて修復する事ができますが、脳や脊髄は一度でも損傷すると二度と修復させる事ができず、現在でも確実な治療法は見つかっていません。損傷した脊髄の場所によって麻痺の出る部位が変わり、例えば一番脳の近くにある首の頚椎を損傷した場合、頚椎から下の部位全てに麻痺が出る(筋肉を動かす事や皮膚からの触覚はもちろん、体温調節などの機能も失われる)事になります。

ちなみに「反射」とは筋肉に対する電気刺激が脊髄までしか行かず、その脊髄で処理されて再び筋肉に電気信号が帰ってくる事を言います。つまりそれができれば脳から複雑な命令を出すよりも素早く体を動かす事ができる訳です。例えば熱せられた鍋の蓋に不意に手で触れてしまった時、その手を咄嗟に引くと思います。これを脳が考えてから命令を出していたらとても間に合わず、手を引くのが遅れて火傷をしてしまいます。咄嗟に手を引く事ができるのは脳が関与せず反射的に体を動かしているからで、そうして普段から自分の身を守っているのです。


Q.どうして年を取るの?死ぬの?

A.古くなった細胞を新しい細胞に作り変える際には「元となる細胞(自分の細胞に関する情報が書かれた染色体及びそれを構成するDNA)」の複製を行っています。しかし細胞の複製を繰り返していくと次第にエラーが起こるようになり、複製に失敗したり、あるいは正常な細胞よりも劣化した状態で作られてしまう事があります。年齢を重ねていくとその頻度が増え、異常な細胞が正常な細胞の邪魔をしてしまいます。それが能力的にも見た目にも現れるようになり、それが「老化」と言えます。

尚、複製を行う際にはテロメアと呼ばれる染色体の末端にある構造を利用すると言われています。テロメアはテロメラーゼと呼ばれる酵素によって延長する事ができますが、このテロメラーゼは生殖細胞以外の細胞では殆ど見られません。またテロメアは複製を行う度に短くなっていくという特徴があり、次第に細胞の正常な複製ができなくなっていきます。これが細胞の老化に繋がります。テロメアを伸ばす確実な方法は現在でも存在しません。ですが、癌に深く関係する事は分かっており、そちらの研究で進展があれば今後寿命を延ばす方法も見つかる可能性はゼロではありません。

ちなみにその他では、例えば頭(脳)ごと別の体に移植する方法、脳に人工血液を循環させ続け遠い未来待つ方法、全身を冷凍保存させ遠い未来で生き返らせる方法、脳の中身をデータ化し全身を機械化またはデータのまま仮想世界で暮らす方法などが考えられているそうです。人類の探究心は尽きそうにありませんね(笑)




Q.どうして人間には毛が生えている?必要なもの?

A.人間も含めた哺乳類では毛の生えた種が多い事から、おそらく我々哺乳類共通の祖先が毛を生やす遺伝子を持っていたのです。その遺伝子が現在まで残っているからこそ、我々にも毛が生えていると考えるのが自然です。

毛が存在する意味を無理矢理にでも考えてみると、例えば鼻毛や耳毛には空気中の異物を体の中へ入れないようにする防御の役割、眉毛には額から落ちる水滴などから目を守る役割や表情を作る役割、睫毛には異物から目を守る役割(一種の感覚器のようになっており、触れると反射で目を閉じる)があると思われます。また髪の毛では擦り傷や切り傷などから頭を守る役割、脇毛や股間付近の毛では臭い(フェロモン?)を増大する役割(その他では急所の保温や迷彩等)、背中・胸・腕・スネなどの毛は水などを弾きやすくする役割や皮膚感覚を増大する役割があると思われます。

ちなみに我々人類の祖先はかつては顔から体まで全身に毛が生えており、その毛が一部退化した際にたまたま残った部分が現在に至っているだけという説もあります。いずれにしろ、何故毛が生えているのかについての明確な理由は現在もよく分かっていないのです。


Q.どうして目が回るの?

A.目から入ってきた色や光に関する情報は電気信号へと変換され、それが脳で処理される事で初めて映像として認識する事ができます。つまり脳で映像を認識するためには対象となる映像を目の中心でしっかり捉える必要があり、目は常に対象を中心に捉えようと動いているのです。よって目の前の映像が猛スピードで動いた時にはそれを必死に目の中心で追おうとするため、それに釣られて目が左右に痙攣するようになります。これがいわゆる「目が回った状態」です。この状態になると自分が回るのを止めてもしばらく目が左右に痙攣したままになります。それによって視界が左右に揺れ続ける訳です。

また人間は様々な情報を元に自分の体の状態(地面や天井はどこにあるのか、自分は静止しているのか、自分はどの程度の速さでどの方向に移動しているのか、体の各部位はどこに位置しているのかなど)を把握していますが、視覚から得られる情報はその多くを占めています。そうして目が左右にブレてしまうと、脳へ送られる映像もそれに合わせて大きく揺れるようになります。その結果、そのメチャクチャな映像を処理しようとして脳が混乱状態となり、自分の体が今どういう状態なのかが分からなくなります。それにより目眩などを引き起こして立っていられなくなるのです。

ちなみに平衡感覚を司る三半規管は脊椎動物全般にあるため、人間と同じように目が回る事があります。種にもよりますが、例えば犬、ネズミ、カンガルー、象などの哺乳類、トカゲなどの爬虫類、カエルなどの両生類、サメなどの魚類には三半規管があるため、「通常の生活ではあり得ないような高速回転」をさせる事ができれば、目を回して真っ直ぐ歩く事ができなくなるでしょう。哺乳類以外では鳥類にも三半規管がありますが、地上で暮らす動物とは違って相当に発達しており、全く目が回らない訳ではありませんが非常に目が回りにくいと言えると思います。

一方、昆虫ではそのような三半規管が存在しないため、重力の方向や太陽の方向を間違えて多少体の向きを変えるような事はあっても、人間のように目が回ってふらつくような事はおそらくありません。また猫などのように視力自体は良くなくても近くの動体視力に特化しているような動物では、高速な映像にも対応する事ができ、目が回りにくくなっています。




Q.寝返りって何のために行うの?

A.我々大人は睡眠中に寝返りを打つ事ができます。これは無意識下で行われる行動であり、体の一部分に負担が集中する事を防ぐ役割があると言われています。しかし大人では当たり前に行われる寝返りも、生まれたばかりの子どもでは自分でする事ができません。子どもでは寝返りを自分で打つ事ができるまで親に手伝ってもらい、それを習慣化させる事で次第に自分で寝返りを打つ事ができるようになります。自分の睡眠時間を削ってまで寝返りの練習を手伝ってくれた親には感謝しなければなりませんね。

逆に言えば幼少期のそういった細かな教育は、大人になってからの睡眠の質に大きな影響を与えるという事です。睡眠は1日の内最も多くの割合を占める生活習慣の一つであり、良い睡眠習慣を積み重ねている人とそうでない人では、自分が気づかぬ内に大きな差が生まれているのです。睡眠時間を十分に確保しているのに何故か疲れやすかったり、朝起きたら体のどこかが痛かったりしませんか?大人になってから寝返りの癖を直すのはそう簡単ではありません。子どもの将来を案じるのであれば、寝返りがしっかりできるよう小さい頃に教育しておきましょう。

ちなみに人間以外でも地面に伏せて寝るような種では寝返りを打つ事があります。ただし人間のようにお腹を上や横へ向けて寝るなどはせず、弱点であるお腹をできるだけ見せないように寝返りを打ちます。飼っている犬や猫、あるいは鳥がお腹を見せて寝る事があるのはその環境が安全だと知っているからで、野生の動物ではまず見る事はできません。


Q.どうして眠くなるの?

A.人間は夜暗くなってくると自然に眠くなりますが、これにはメラトニンというホルモンが関係していると言われています。メラトニンは太陽光による影響を受け、太陽が沈んでくると分泌量が増えていきます。つまり体内時計のような役割があり、夜暗くなると睡眠に入るための準備を始めるのです。これにより眠気をもたらします。またメラトニンは睡眠の必要性があるほど分泌量が増えます。つまり脳や体が疲れている状態で睡眠を取る必要がある時にはメラトニンの分泌を加速させ、より深い睡眠へと誘います。この事からメラトニンは「睡眠導入ホルモン」とも呼ばれており、深い睡眠を取るために必要不可欠なホルモンです。ちなみにメラトニンは人間以外の動物、植物、微生物にも存在するホルモンで、前述のようにやはり体内時計のような役割を果たしていると考えられています。

尚、眠気を感じさせる原因は他にもあり、例えば血糖値が高くなった時、様々な理由で脳に血流・酸素・栄養が不足・または脳以外の場所にそれらが集中している(満腹時、運動直後、興奮した後等)時、脳が活性化されておらず詰まらない事をしている時、単純に睡眠が足りておらず脳が疲れている時などが挙げられます。またいわゆる「アクビ」は脳が「眠い状態と起きている状態の境界」にいる時、反射的に起こる呼吸動作と言われています。つまりアクビは眠気に耐えようとする動作なので、死ぬほど疲れていて眠い時やすぐにでも睡眠に入りたい時では実はアクビは起こらない事があります。