ゾウの時間 ネズミの時間―サイズの生物学

この本のテーマは「動物（人間も）にとって時間とは何か」という、とても深い問いかけだと僕は受け取りました。「時間」など存在しない・・・などと主張する学者がいたりしますが、そんなことは到底信じられません(ｷｯﾊﾟﾘ！）。

でも、人間にとっての時間とネズミにとっての時間は同じ速さで流れるのだろうか？と考え出すと・・・途端に自信がなくなります。物理学の時間はきちんと定義されており、いつでも計測できるはずですが、ネズミと人間とでは時間の重みが違うのかもしれない・・・

動物は、哺乳類に限っても、様々な形状や大きさをしており、脳が大きかったり、足が速かったり、体重が何トンもあったり、逆に数ｇしかなかったり、実にバラエティーに富んでいます。にもかかわらず、どんな動物でも一生の間に心臓が脈打つ回数は２０億回と決まっているとは驚き以外の何物でもありません。（人間で計算すると寿命はおよそ７０年ですね。）

寿命の長い動物（例えばゾウ）の心臓はゆっくり動き、寿命の短い動物（例えばネズミ）の心臓は早く脈打つということから考えると、ネズミにとっては時間の流れは僕らよりずっと早いのかもしれませんね。

実は体重が重いほど心臓の動きがゆっくりになる、正確には心臓が一回脈打つ時間（Ｔ）はその動物の体重（Ｗ）の０．２５乗に比例するという経験則があるそうです。

　　Ｔ＝Ｃ1×Ｗ＾0.25　・・・（式１）　[ただしＣ1は実験で求められる定数]　

この式から、体重が２倍になると時間Ｔは１．２倍になることが分かります。また、式１のＴの値を２０億倍すると体重がＷの動物の寿命になります。体が大きい動物ほど長生きです。例えば体重が１００万倍違うと（例えば10トンと10g）、寿命は３２倍違うことになります。

この本は様々な動物に共通する、体の大きさと時間や速度の関係をひも解くという試みです。

体重とエネルギー代謝量

動物の安静時の標準代謝量Ｅsは体重Ｗの０．７５乗に比例することが知られています。

　　Ｅs＝Ｃ2×Ｗ＾0.75　・・・（式２）　[ただしＣ2は実験で求められる定数]　

体重が２倍になっても標準代謝量は２倍までは増えない（正確には１．６８倍）ということですね。

体重と食事の量

体重が重い動物ほど沢山餌を食べるのは当然ですが、肉食獣の場合は食事の量は体重の０．７５乗に比例します。体重が２倍の動物の食事の量は２倍より少ないのですね。体重の重い動物ほど体重当たりの食べる量が少なく余裕のある生活ができそうです。

成長効率

食べた食料の内、何％が肉になるかを調べると、恒温動物では食べ物の２％しか成長には使われないことが分かります。変温動物だと２１％が成長に使われます。牛の肉はぜいたく品ですね。これからはカエルやヘビの肉を食べるのが効率的なのかも。昆虫もよさそうです。

歩く速さ

動物がゆっくり（走らずに）歩く速さは体重が重い動物ほど早い。歩幅が大きくなるからでしょう。意外にも、体重と歩く速さの関係式は、哺乳類と昆虫とで同じになります。

走るコスト、飛ぶコスト、泳ぐコスト

同じ距離を移動するに必要な体重当たりのエネルギーは、体重が重いほど低く、同じ体重なら、
　　　　走る　＞　飛ぶ　＞　泳ぐ
の順にエネルギーがかかる。意外にも鳥が飛ぶのは動物が走るのより効率がよい。泳ぐ魚は最も効率が高い。ちなみにジェット機は鳥より効率が低い。

泳ぐことの効率の高さは魚だけでなく、哺乳類、例えばイルカでもいえます。だからイルカは水槽の中でくるくると泳ぎ回っていても、実はエネルギーをあまり余分には使っていません。陸上の哺乳類が動物園の檻の中で走ったりしないのは、エネルギーを無駄使いしないためでしょう。

呼吸・循環器系

動物をトレッドミル上で走らせて、最大の酸素消費量を求めると、やはり体重Ｗの０．７５乗に比例します。この最大酸素消費量を体重Ｗで割ると、単位体重当たりの最大酸素消費量が求められますが、これは体重Ｗの－０．２５乗に比例することになります。「体重Ｗの－０．２５乗に比例する」ということは体重が軽いほど体重当たりの酸素消費量が多いということです。例えば、体重が３００ｋｇのウシより体重が３０ｇのネズミの方が１０倍も単位重量当たりの酸素消費量が多いのです。

酸素は細胞内のミトコンドリアでＡＴＰ（アデノシン３リン酸）の合成に使われますが、このＡＴＰが筋肉のアクチン－ミオシン系に作用して筋肉を縮めます。

実は動物の筋肉が縮まる速さを調べると、筋肉の収縮速度は体重Ｗの－０．２５乗に比例します。体が小さい動物ほど筋肉の収縮が早いのです。それで単位体重当たりの最大酸素消費量が体重Ｗの－０．２５乗に比例することになる訳です。

つまり体重が軽い動物の細胞ほど沢山の酸素を消費してＡＴＰを合成するわけですが、実際にネズミの細胞内のミトコンドリアの数は牛の細胞内のそれの数より多いそうです。

ここまで読んできて分かるのは、体重の軽いネズミは体の大きいゾウよりも細胞内でＡＴＰを沢山合成しなければならず、そのためには血液の循環も早くなければならず、心臓の鼓動が早くなって、その結果として寿命が短いのかもしれないということです。


ここまで、体重Ｗの０．７５乗とか、体重Ｗの０．２５乗とか書いてきましたが、これは各々、体重の３／４乗、体重の１／４乗と同じ意味でした。この３／４とか１／４とかいう分数がなぜ現われるのかは本の後半部分で議論されています。

でもこのレビューも大分長くなったので、詳しく知りたい方はこの本を読んでみてくださいね。