安敦誌


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常在ウィルス仮説

生物と無生物のあいだ」という新書を読んで、最初のうちは「文章がうまいなぁ」というような感想しかなかったのだけれども、最近どうも引っかかる部分が出てきた。ウィルスに関する話なのだけれども。そしてあることを思いつき、自分でも非常に驚いた。それが「常在ウィルス仮説」である。あるいは生物学界では常識なのかもしれないが、門外漢が独立に発想したということでご容赦願いたい。

「生物と無生物のあいだ」には、分子生物学に関する基礎的な知識がいくつか描写されていたが、そのうちのいくつかは私の知らないものだった。そのうちのひとつが肺炎双球菌に関するもので、強い病原性を持つS型と、病原性を持たないR型があるという。そして、熱処理によって殺したS型菌を生きているR型菌に混ぜると、R型菌の一部がS型菌に変わり、肺炎を引き起こすようになるのだという。

この現象を本書では「S型菌はたとえ死んでいても、何らかの作用をもたらしR型菌をS型菌に変える能力を持つ」という表現をしている。この表現はDNAの発見以前の、遺伝物質が存在する状況証拠が徐々に明らかになる様子を説明したくだりであるので、物語の主役はDNAであり、これはこれで正しい表現だろうと思う。けれどもここで少し見方を変えると、「R型菌は、たとえ死んだS型菌からでも情報を取り出して利用する能力と持つ」とも言い換えることができる。

人間をはじめ、ミミズなどでもいいのだけれども、口から肛門まで続く、消化管を備えた生物は、他の生物由来の有機物を摂取して、自らの体を構成する有機物を調達する際にも、一度低分子レベルに分解してから再構成するという「無駄」なプロセスを経由しているし、このあたりの状況も本書に書かれている。これは、多種多様で偏りのある高分子材料の単位ではなく、100種類程度の基本的な低分子物質に分解することで、バランスの取りやすい汎用材料を調達するというメリットがあるというのが第一ではあると思う。けれどもそれだけではなく、タンパク質などに含まれている不必要な情報を丁寧に消去して生態内部に取り入れるという、生態情報セキュリティ上の問題も含んでいるように考えていた。

ところが、この双球菌の情報の取り込み方は、細胞の内部と外部を隔てる生態情報ファイヤーウォールの働きとして、あまりにも杜撰なように思えた。ただ死んだ細胞を混ぜただけなのに、生きた細胞の遺伝子が置き換えられてもいいものだろうか。もちろん、原始的な単細胞生物と、高度な多細胞生物では生存戦略が基本的に違うから、この手の違いはあって当然かもしれない。けれども、この点がどうにも心に引っかかっていた。生物は、もっとうまくできているはずだ。そうでなければ、人間が観察できるような旺盛な繁殖はできないはずだ。

そこで話をさらにややこしくするのが、ウィルスの話だ。DNAこそは生命の本質で、その本質とは自己複製能力にあるとされる。けれども、これも本書に書かれているとおり、自己複製能力はDNAの構造だけでは非常に貧弱であり、DNAによって符号化され、RNAを通じて複合化されるタンパク質の一種である酵素によって、積極的に複製や修復のプロセスを伴うことではじめて、人間のような高度な生物の存在が可能となっている。つまり、自己複製子としてのDNAは、DNAを複製したりDNAを復号してアミノ酸からタンパク質を合成するような酵素とセットになっていることが前提となる。

ウィルスの場合、DNAやRNAは存在するが、タンパク質などの系は細胞に侵入するための最小限のものしか持っておらず、DNAなどの遺伝情報の複製に必要な酵素は、そのほとんどを侵入先の細胞から借用する。そしてウィルスに侵入された細胞は、ウィルスを散々複製した挙句に機能不全に陥って死滅してしまう。この段階では、当初とは桁違いの数のウィルスが複製済みということになる。

本書の中でも著者の福岡さんは、「結論を端的にいえば、私は、ウイルスを生物であるとは定義しない」と述べている。けれども、その理由は自己複製に必要なシステムの一部しかもっていないという上記の理由ではなく、ウィルスの自己複製能力を認めた上で、「生命とは自己複製するシステムである、との定義は不十分だと考えるのである」としている。つまり、生命とはもっとダイナミックでなくてはならない、という趣旨であると思う。

根拠は異なるものの、私もウィルスを生命とは考えない。ただ、そうなると、「では何なのだ」という疑問が当然に沸いてくる。ウィルスは生物ではない。しかし、単なる物質ではない。それは一体何なのか。

鳥インフルエンザというのがしばらくマスコミを騒がせていたが、鶏がぐったりして死んでしまうことに何の問題があるのかということが、案外知られていないように思う。生物学や医学に一定の興味のある人なら知っているとは思うが、それは、鳥の間で感染力と病原性を持つウィルスは、わずかな変異で人間に対しても感染力と病原性を持つと考えられているからである。

そして、変異によって人間界に進出したウィルスについては、それに対する免疫力をもっている人間がほぼ存在しないという事情があり、ひとたび感染が始まれば、疫病として世界中に広がると考えられている。第一次世界大戦の最中に流行したインフルエンザである、スペイン風邪などもそうした突然変異種による大流行であると考えられている。鳥インフルエンザは、そうした世界的な疫病の前段階であり、慎重な追跡が必要であると考えられている。

ここで重要なのは、ウィルスは種の壁を越える可能性があるということだろう。世界で最初に構造が解明されたウィルスの名前は「タバコモザイクウィルス」というのだけれども、これは栽培中のタバコの葉がモザイク状に変色してしまう、「タバコモザイク病」という植物の伝染病の病原体として同定されたので、こうした名前になったのだということも、本書に書かれていた。つまり、植物にすらウィルスは存在する。

通常の遺伝では、単細胞生物では細胞が単に分裂して増殖するし、高等生物では同種の個体間で減数分裂した配偶子を出し合って胞子や受精卵を作り、次の代に遺伝情報を遺伝する。このプロセスでは、限られた種の中でしか、遺伝情報を伝えることができない。これに対して、ウィルスは、同種間での感染がほとんどではあるらしいのだけれども、必ずしもそれには限定されないようでもあるらしい。

ここで、「病原性」とは何だろうということを考えてみたい。私たちの消化管、わかりやすくいえば腸の中には、通常でも総重量にしてキログラム単位の常在菌が住んでいるのだという。たいていは役に立たない居候であり、一部は人間の食物の消化を助ける有益菌であり、ときどき毒を撒き散らす菌が入ってくると人間は病気になる。そういう悪さをする菌に限って「病原菌」と呼び、そういう性質を特に「病原性」と呼ぶ。

微生物が研究される動機は、ひとつは医学的な興味であり、これは当然に病原菌に限定される。病気の発生というわかりやすい現象を観察して区別しやすいという事情もあるだろう。もうひとつの動機は、純粋に分子生物学的な興味だろう。ここでは、特に人間や動物の体内環境との関係性を問われることは少なく、ある条件で数が増えたとか減ったとか、形がどうとか中身がどうとかということを専ら研究される。

こういう学問の視野から半ば外れたところに常在菌がいるが、最近は病原菌を駆逐する勢力という意味で、常在菌が少しずつ注目され始めている。ところで、細菌学より歴史の浅いウィルス学では、どのような事情になっているだろうか。私は実際のウィルス学の状況を全く知らないのだけれども、細菌学の歴史をそのままなぞっていると仮定すれば、今はまだ病原性のウィルスや、その機構の純粋な研究の範疇にとどまっていると考えるほうが妥当だろう。

だとすれば、ウィルスにも、ただ増殖はするが無害であるという、人知れず感染と増殖を繰り返している、常在ウィルスというものがあってもいいのではないだろうか。今では、「あってもいいのではないか」という以上の確信を持って、そういうものがあるはずだと思い始めている。

なぜなら、ウィルスによって生命を脅かされるような目に遭っている高等生物が、なぜ単純な酵素でウィルスのDNA, RNAによる侵入を許してしまうのか。なぜR型菌はS型菌の遺伝情報を取り込んで利用してしまうのか。そこには、生命を脅かすような遺伝情報を持ったウィルスもあるが、そうではないような遺伝情報を持ったウィルスもまた存在するからなのではないか。

すでに述べたように、通常の繁殖プロセスでの遺伝情報のやり取りというのは、非常に限定的なものでしかない。そして、高等生物の寿命は非常に長い。本当に高等生物は、数ヶ月から数年に一度の遺伝情報交換だけで、高度な生命活動を維持しているのだろうか。遺伝による遺伝情報の伝達が静的(static)な情報交換だとすれば、体細胞の一部の遺伝情報だけを置き換えるウィルスは、動的(dynamic)な情報交換なのではないか。DNAによる「プロセス間通信」なのではないか。そのような便利なツールが存在するとすれば、生命がそれを利用していないと考えるほうに無理があるように思う。

これに加えて、ウィルスには通信に有利な特徴があまりにも多い。ひとつに、ウィルスは死なない。それは単なる物質であり、しかもすぐさま乾燥してしまい、遺伝情報が壊れにくい。DNAやRNAの断片は、丁寧にも結晶質の殻に包まれている。そしてウィルスはあまりにも小さく、風に乗ってどこまでも飛んでいく。そして時には生物種の壁も越えるから、渡り鳥の体内に仮の宿を借りて、海を越えて大陸を渡ってから繁殖することもできる。

これらの特徴から大胆に想像を膨らませば、日本人の体細胞は、渡り鳥を通じてシベリアのモンゴル人と年に一往復のウィルス通信をしている可能性もあることになる。そして、そうしたウィルスは「つつがなく」遺伝子の組み込みと自己複製を完了することができ、結果的に人間の意識には気付かれない「常在ウィルス」として活躍していると仮定できる。それならば、鳥と人間のウィルスの間に、ある程度の「互換性」があっても、なんら不思議ではないことになる。

ここで「コンピュータウィルス」の話を少し考えてみる。現代のいわゆる「ウィルス」は多様化しすぎて本物のウィルスとのアナロジーは崩壊してしまっているが、初期のプログラムコードに自己複製のためだけのコードを埋め込むタイプのプログラムは、寄生先のプログラムの機能を自己複製の前提としており、まさにウィルスと同じようなシステムとなっていた。

そうしたコンピュータウィルスは、当初は純粋に技術的な好奇心と、ちょっとしたいたずら心で作られていたため、自己複製するという以上の機能を持っていなかった。そして、期待外れにたいして増殖しなかったものもあれば、適度に増殖しつつ、誰にも気付かれないようなものもあった。しかし、一部のコンピュータウィルスは、貪欲に増殖しすぎたか、増殖に使うプロセスにエラー回避などの安全機能が省かれていたために、自己複製の「副作用として」寄生先のシステムに損害を与えることがあった。これは、病原性のコンピュータウィルスと考えることができる。

この、徐々に機能面で進化したコンピュータウィルスが、「副作用としての病原性」をまず最初に備えたという事実は、非常に興味深い考察材料となる。つまり、何か目的があって進化したわけではないウィルスにとって、病原性とはあくまでも「副作用」であったのではないか。もちろん今日ではそれに限られない可能性はある。それはそれとしても、「副作用のないウィルス」というものも、ひょっとしたら存在するのではないか。そしてもしかすると、「副作用のないウィルス」あるいは「副作用の少ないウィルス」は、インフルエンザのような病原性を持つウィルスより多数を占めるのではないか。そしてその先にある予想として、「病原性だけではなく、生体にとって有益性のあるウィルスも存在するのではないか」ということも考えられる。

ウィルスは、人類と独立した生物でも、単に自然界に存在する有害物質でもなく、人類のような高機能生命体が自らの必要によって作り出した、特殊な情報交換装置なのではないか。きわめて精巧にできた、ボトルメールなのではないか。ときどき怪文書が出回り被害を受けるが、本来はもっと有益な使われ方をしているのではないか。そして、ウィルスを受け入れるのは細胞側にあらかじめ組み込まれた基本機能のひとつなのではないか。そういう、本来高等生物が放出した情報交換装置だからこそ、生物的な技術を駆使しながらも単独では生物たり得ないのではないか。

こう考えれば、ウィルスにまつわるさまざまな不思議に、より納得できる説明が付くように思うが、どうか。ざっくばらんに言ってしまえば、「人間は、理由があって風邪をひいている」ということになる。

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こういう妄想を寝床で考え始めてしまって、BLOGに書き残すまでは眠れないという性分は困ったものだ。そしてそれが仕事に全く関係しないとなれば、なおさらのことだろう。もう寝よう。
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by antonin | 2007-11-24 01:42 | Trackback | Comments(10)
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Commented by oki_mo at 2007-11-24 05:46
ブログに書いてる間に、子供ちゃんが寒くなったら、あんとの布団に足を入れられないじゃない!
・・・というか、妄想を活字に変換させて、スッキリして寝るあんとを想像します(笑)
Commented by antonin at 2007-11-25 01:23
>妄想を活字に変換させて、スッキリして寝るあんとを想像

うひゃうひゃひゃ。図星。

コドモちゃんが足を突っ込んでくるのって明け方だからね。
まだ大丈夫。
Commented by ら。 at 2007-11-25 14:34 x
アンチウイルスソフトの更新時にはPCがメモリ足りなくて重くなるようなもんですかな。昔のPCはインストール前にアプリを全部落とすことを推奨していたり・・・。旧姓のHN時分に似たようなことを悶々と考えてみたことを思い出しました。もちろん話の種程度の考察でしたが、ひとり鼻息を荒くしたものです。むっはー!ほめおすたしす!・・・怪しすぎる・・・。
Commented by antonin at 2007-11-25 22:43
どうもどうも。

ここなんざ、「怪しすぎる・・・」の連続ですので、最近では特に気に留めてもいません。
ところでアンチウィルスソフトって利いてるんですかね。アンチウィルスソフトが原因でシステムが不安定になることは何度も経験しているのですが、アンチウィルスソフトによってウィルスの侵入が防がれたという事例は経験がないんですよね。
Commented by 鬼港一輪 at 2007-11-27 10:03 x
私は、生命倫理の立場から、生命の定義を①染色体上の遺伝子(ゲノム)によって自己複製する存在である。②何らかの化学的エネルギーを活用しながら、自らの生命システムを用いてエネルギーを生産して存在している。③酵素(タンパク質)を用いて物質代謝を行うものである。

Commented by 鬼港一輪 at 2007-11-27 10:03 x
上記の内容に加えて④少なくとも物質透過性を有した膜状構造による表層系を持つ細胞を最小の単位とする生命体のこと。で生物の定義が完成すると考えています。

発生順には、ゲノム→生命→DNA→細胞生物と考えています。

で、遺伝情報には、進化・平行存続・淘汰の3種があり、人間では、
自己複製子レベルでの遺伝情報の変異には①細胞分裂時におこる、DNAの塩基配列における複製みす。②ウイルス、プラスミド、トランスポゾンなどが関与するDNAの塩基配列における置換変異や、挿入や欠失などに起因する変異。③呼吸時の活性酸素や日光中の紫外線などによるDNA塩基配列における欠失などの要因による変異があげられます。

つまり、セントラルドグマという生命現象は、ウイルス祖系とプラスミド祖系とトランスポゾン祖系の関与なしには発生でいなかったのです。

私は、ウイルスとは嫌熱嫌酸の性質に適合した極寒の地域にかろうじて残存した可動性遺伝子が、生命体に寄生して増殖する術を体得した結果として今日に至っているのではなかろうかと推測しています。
Commented by antonin at 2007-11-28 19:24
>鬼港一輪さん

コメントありがとうございます。
生物学の専門的な教育を受けた方だと知らず、適当なことを言って失礼しました。

「セントラルドグマ」を、単に「中央的な教条」と勝手に理解していました。フランシス・クリックが予想して、のちに実験的に確かめられたというDNAからたんぱく質への変換プロセスをセントラルドグマと呼ぶのですね。
「プラスミド」や「トランスポゾン」などについても知りませんでした。

もう少し調べ物をしてから、別記事にて返信を付けさせて頂きたく思います。
Commented by 鬼港一輪 at 2007-11-28 23:18 x
いいえ。恐縮です。

生命誕生以前に、RNAワールドという時代があったものと推定されています。始めはどっちが鋳型jかわからない状態です。
しかし、そのうち、すくなくとも①遺伝情報の宿主としての「ゲノム」、②酵素としての「リボザイム」、③遺伝情報を写し取ってリボソーム祖型へと運ぶ「メッセンジャーRNA祖型」、④個々の遺伝情報に対応したアミノ酸をリボソーム祖型へと運ぶ「トランスファーRNA祖型」、⑤メッセンジャーRNA祖型が伝達した情報を基にトランスファーRNAが運んで来たアミノ酸を連結してタンパク質を合成する「リボソーム祖型」とのそれぞれ5つの役割を分担することによって原始生命システムは創造されました。
Commented by 鬼港一輪 at 2007-11-28 23:29 x
生命の根本原理は、「まず、核酸ありき。」であって、生命とは、自己複製子の安定した増殖のために創造されたシステムの1つであると言えます。
つまり、生命が誕生する以前から存在したRNAワールドの残影として、ゲノムに寄生する時以外は浮遊している「ウイルス」、細胞内に内在するにも拘わらず宿主ゲノムの近辺に外在する「プラスミド」、宿主ゲノムの中に内在し続ける「トランスポゾン」が存在しているのです。

ウイルスこそは、生命誕生の鍵を握る可動性遺伝子の末裔の1つなのです。
Commented by antonin at 2007-11-29 02:02
なるほど。おかげでかなり理解できました。

「RNAワールド」なども含めて、知らないキーワードを多数紹介していただいて、大変勉強になりました。wikipediaに詳しい解説が多数あったので、とりあえずの知識は得られました。

単体で自己複製するRNA探しなども行われているのですね。海洋中の有機物濃縮に絡んでスノーボールアース仮説なども顔を出していて、非常に興味深いです。

こういうツッコミが得られると、妄想をネットに公開した価値があったというものです。ありがとうございます。ブルーバックスでも探して読んでみるかな??
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