「形」を知ると、身体のしくみと進化が見えてくる!――「キリンと人間、どこが違う?[夏前に知っておきたい皮膚の話]」 郡司芽久
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「形」を知ると、身体のしくみと進化が見えてくる!――「キリンと人間、どこが違う?[夏前に知っておきたい皮膚の話]」 郡司芽久

 キリンと人間はまったく違う動物――それは本当でしょうか? 生き物を知るうえで比較はとても大事です。動物学者で「キリン博士」こと郡司芽久さんが、動物の体の「形」の謎やユニークな進化についてわかりやすく解説します。浅野文彦さんのイラストも必見!
 今回のテーマは「皮膚」。皮膚は身体の表面を覆う「膜」ではなく、生命活動を支える重要な「臓器」なのです。紫外線が強くなるこの季節、大切な皮膚の働きについて知っておきましょう。
 *当記事は連載第5回です。第1回から読む方はこちらです。

解剖学を学ぶと、どんな良いことがありますか?

 2019年から2年間、首都圏にある某大学で非常勤講師として「動物解剖学」という講義を受け持っていた。受講しているのは、生命科学系の学科に所属する大学2年生。理系ではあっても、医学部や獣医学部などではなかったので、いわゆる医療従事者を目指す学生たちではなかった。そのためだろうか。初年度も2年目も、初回の講義でこんな質問を受けた。
「解剖学を学ぶと、どんな良いことがありますか?」

 この学生たちに限った話ではなく、解剖学というと「医師や獣医師を目指す人たちが学ぶもの」というイメージが強いようで、専門性が高く小難しい学問、一般人には縁遠い知識と思われがちな気がする。
 こんな質問を受けると、つい、「教養というのは、何か良いことがあるから身につける類のものではない」とか「新しい知識を得ることは、それ自体がとても良いことだ」とか、説教くさい言葉が口から出てしまいそうになるが、それで学問に取り組むモチベーションが上がるとも思えないので、グッとこらえ、こう答えていた。
「生まれてから死ぬまでずっとお付き合いをする『身体』なのだから、長い人生の中で、少しくらい興味をもって学ぶ時間を作ってもいいんじゃない?」
 自分の身体の中にはどんな器官があるのか。それらはどんな風に働いているのか。どんな進化を遂げてきたのか。「自分の『命』が何によって支えられているのか」を知ることは、あらゆる人間にとって大事なことであると思う。
 どこで何をしていても、自分の身体から離れることはできないのだ。
 そんな想いを踏まえて、前述したような質問をする学生たちには、「解剖学を学んで良いことがあるかはわからないけど、講義が全部終わったとき、〝ああ、受講してよかったな〞と思ってもらえるようにがんばるので、どうぞよろしくお願いします」と伝えていた。
 この連載においても、同様の気持ちで執筆に取り組んでいる。

 その大学での私の講義は全15回で、筋肉や骨格の基本構造に始まり、消化器系(胃腸)、循環器系(心臓・肺)、脳神経系、内分泌系(ホルモンを分泌する器官)にいたるまで、全身をざっと一通り学べるような構成をとっていた。
 そのなかで、「解剖学を学んでも、特段役に立つこともないでしょう?」とでも言いたげな学生たちが、口をそろえて「知ることができてよかった」と言っていた講義がある。それが、「皮膚」について解説した回だ。講義後の質問や感想も多かった記憶がある(講義では、質問や感想を紙に書いてもらって回収する形式をとっていた)。ある女子学生からもらった「肌のケアには気を配っていたけれど、自分は肌のことを何も知らなかったし、知ろうともしていなかったと気が付いた」という感想は、特に印象に残っている。
 というわけで、今回のテーマは「皮膚」である。

身体を覆う「最大の臓器」

 いったい、皮膚とは何なのだろうか?
 一部の研究者や医師は、皮膚を「人体の中で最大の臓器」と称することもある。身体の表面にあるサラッとした皮膚には、〝臓器〞というヌメヌメした血なまぐさい響きの言葉は似つかわしくないように感じるかもしれない。しかし、心臓や肺がなくなったら生きていけないのと同様に、ヒトは皮膚を失ったら生きていくことはできない。皮膚というのは、単なる〝身体の表面を覆う膜〞ではなく、外部から加わるさまざまな刺激から身体を守り、生命活動を外側から支える重要な臓器の1つなのだ。

 それではまず、ヒトの皮膚の構造と働きについてお話ししていきたい。
 私たちの身体を覆う皮膚の厚さは、およそ2ミリ。最も分厚い背中の皮膚でも、約4ミリである。鋭い刃物で切ってしまったり、ひどくすりむいてしまったりしたら、簡単に破れてしまうような薄い膜だ。
 じつは、この薄い膜の中には、役割や構造が異なる3つの層が存在している。一番表層にあるのが「表皮」、その下が「真皮」、そして最も深層にあるのが「皮下組織」である。

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 表皮は、厚さ0.1〜0.2ミリの非常に薄い組織で、身体の全体を覆うラップのようなものである。3層のうちで最も薄いけれど、最も多くの役割を担っている。
 なかでも一番重要なのが、防御機能だ。表皮の中でも最も表層にある「角質層」は、病原体などの異物が体内に侵入するのを防ぐ役目をもつ。怪我した場所が化膿してしまうのは、表皮が削れて防御機能が低下し、細菌が繁殖してしまうからだ。
 この角質層は、死んだ細胞が折り重なってできた硬い層で、いわゆる〝垢〞として剥がれ落ちる部分である。表皮では、新しい細胞を作ることができるのは深層部だけで、細胞は新たな細胞に押し出される形で徐々に表層へ移動していく。深層で作られた細胞が体表面に達するころには、すでに細胞は死んでいて、硬い角質層を形成するのである。細胞が生まれてから表層で垢となって剥がれ落ちるまでの一連の流れを、「ターンオーバー」と呼ぶ。化粧品の宣伝文句でこの言葉を耳にしたことがある方も多いかもしれない。ヒトの場合、ターンオーバーの期間は1か月ほどだ。
 体表面の角質層には、体内の水分が蒸発するのを防ぐ役割もある。もし角質層を完全に失ってしまったら、水分の喪失により24時間以内に死んでしまう、と言う人もいる。水場を離れ、陸上で生活する生物にとって、角質層はきわめて重要な構造なのだ。なお、水中で生きる魚や両生類の仲間では、乾燥対策が不要であるため、角質層は未発達である。これらの動物では、体表面を覆う粘液が病原体などから身体を守る役割を担っている。彼らの身体がヌルヌルしているのは、きちんと理由があるのだ。
 さらに角質層には、紫外線を吸収・散乱し、皮膚を守る働きもある。紫外線が肌に悪いというのはいまや常識かもしれないが、単に日焼けやシミを引き起こす「美肌の大敵」というだけではない。生きた細胞のDNAを傷つけ、まだ寿命にいたっていない健康な細胞を死にいたらせたり、場合によっては細胞のガン化を引き起こしたりする非常に有害なものである。すでに死んでしまった細胞でできている角質層は、紫外線の悪影響が少ないうえに、紫外線を跳ね返したり、吸収したりする働きをもつ。こうして、角質層より深部にある生きた細胞に紫外線が届かないよう、守っているのだ。
 とはいえ、すべての紫外線を吸収・散乱できるわけではない。そのため、過剰に紫外線を浴びてしまうと、深部の生きた細胞まで紫外線が達し、細胞は死んでしまう。日焼けで皮膚がむけるのは、角質層より深い部分にある細胞が死にいたり、剥がれ落ちるからである。肌を気にする女性だけでなく、男性にとっても、紫外線対策は重要なのだ。
 表皮に含まれるメラニン色素も、有害な紫外線を吸収する働きをもつ。メラニン色素の量が多いほど、肌の色は黒くなり、紫外線への対抗性も強くなる。日焼けのあとに肌が黒っぽくなるのは、大量に浴びた紫外線の刺激が引き金となり、より多くの紫外線を吸収できるよう、表皮の中でたくさんのメラニン色素が作られるためである。
 いわゆる黄色人種や黒人に比べると、白人はメラニン色素が少なく、紫外線が原因となる表皮の皮膚ガンの発症率も高いことが知られている。メラニン色素は髪や眼球にも存在し、ブロンドヘアや青みがかった瞳はメラニン色素が少なく、紫外線の影響を受けやすい。
 地域ごとに異なる日差しの強さが、人類の進化を通じて、肌の色や目の色の多様性を生み出してきたのである。

汗と皮脂

 表皮の下にある真皮は、皮膚の弾力を生む。いわゆる〝肌のハリ〞を生んでいるのがこの部分である。コラーゲンでできた硬い繊維と、柔らかく弾力性のある繊維が複雑に絡みあうことで、「皮膚自体を支える強固さ」と「さまざまな運動を可能にする柔らかさ」を両立している。
 この真皮には、表皮にはない大きな特徴がある。毛根や汗腺、皮脂腺、感覚受容器など、さまざまな器官が存在しているのだ。これらの器官は、「皮膚の付属器」と呼ばれ、皮膚とともに身体を守る働きをもつ。たとえば、汗腺から分泌される汗は、水分蒸発の気化熱によって体温を下げる役割を担っているし、皮脂腺から出る皮脂は、体表を油分でコーティングし、乾燥を防ぐ機能をもつ。
 お風呂上がりや洗顔後、化粧水や美容液で肌を潤し、最後に乳液やクリームをつけるのは、お風呂や洗顔で落ちてしまった皮脂の代わりに油分の膜を作ることで、肌の水分が蒸発しないようにしているのである。皮膚の働きを知っていれば、「化粧水と乳液のどちらを先につけるべきか」を推測することもできるのだ。
 ちなみに、ヒトが皮脂によって乾燥を防ぐのとは逆に、皮脂を使って「防水加工」を施す動物もいる。一部の鳥類の仲間は、皮脂腺から出る皮脂を羽毛に塗りつけ、水中でも羽毛がびしょびしょに浸水してしまわないようにしているのだ。水族館でペンギンを眺めていると、潜水前に、尻尾の付け根にある皮脂腺にくちばしをこすりつけ、全身を毛づくろいして防水加工を施しているシーンを見ることができる。

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 さて、毛根から生える「毛」にも、重大な働きがある。体温を下げる働きをもつ汗腺とは対照的に、体温を維持するのに大きな役目を果たしているのだ。空気をたくさん含むふわふわした〝冬毛〞を生やしたり、毛を逆立てて空気を含む毛の層を分厚くしたりすることで、寒さが厳しい季節でも体温を保てるようにしている。空気をたくさん含んだダウンジャケットを着て寒さを防ぐのと同じだ。
 ヒトでは、体毛は一部分を除いて退化し、ほとんどなくなってしまっているが、多くの哺乳類の身体は毛で覆われている。鳥類の羽毛も、ヒトの毛と同じ構造をもつ相同器官(由来が同じである器官)である。哺乳類や鳥類など恒温動物の仲間にとって、体温の維持に役立つ体毛・羽毛はきわめて重要な存在なのだ。
 ちなみに、寒さを感じたときに鳥肌が立つのは、かつて毛を逆立てて寒さをしのいでいた名残だろうと考えられている。寒さを感じると、毛を逆立てる際に働く「立毛筋」が収縮して毛穴が閉じ、皮膚の表面にプツプツした〝鳥肌〞ができる、というわけだ。

 前述した汗腺と毛には、切っても切れない関係がある。汗腺のなかには、毛穴に汗を出す「アポクリン汗腺」と、体表に直接汗を出す「エクリン汗腺」の2種類が存在しているのだ。ヒトの場合、エクリン汗腺は全身に分布しているが、アポクリン汗腺は脇の下や耳の穴の中など身体のごく一部にしか存在していない。
 アポクリン汗腺から分泌された汗には、脂質やタンパク質が含まれていて、皮膚や毛にいる細菌によって分解されると強烈な臭いを放つようになる。いわゆる「脇の臭い」だ。緊張で手のひらに汗をかいても、脇の下のような臭いを発しないのは、手のひらにあるのがエクリン汗腺だからだ。
 エクリン汗腺が体温調節に役立っていると言われる一方で、アポクリン汗腺の働きはいまだよくわかっておらず、体臭の原因という好ましくない理由だけが知られている。アポクリン汗腺は思春期になると活動を始めるため、なんらかの性ホルモンの影響を受けている可能性が指摘されている。哺乳類の多くは「臭い」を使って自分の縄張りをアピールしたり、ほかの個体の健康状態や発情のタイミングを知ったりする。私たちの身体にあるアポクリン汗腺は、もしかしたら臭いを使ってコミュニケーションをとっていたときの名残なのかもしれない。
「臭いだけの器官なんて、なくなってしまえばいいのに」と思うかもしれないが、アポクリン汗腺の一部は、進化の過程で形を変え、ヒトを含む哺乳類にとって必要不可欠な器官になったと言われている。それは、哺乳類最大の特徴である〝授乳〞を支える「乳腺」である。赤ちゃんを育てるミルクを出す乳腺の起源が、嫌な臭いを発するアポクリン汗腺だなんてあまり信じたくないかもしれないけれど、脂質やタンパク質などさまざまな有機物が含まれた液体を分泌するという点で、乳腺とアポクリン汗腺はたしかによく似ている。
 そして、皮膚の中で最も深部にある「皮下組織」は、いわゆる〝皮下脂肪〞だ。皮下脂肪という名前からは、「皮膚の下にあるもの」と考えてしまいそうだが、真皮と皮下組織の間には明確な境目がないため、皮下組織も皮膚の一部として扱われている。
 脂肪組織は柔らかく、熱を通しにくいという特徴があるため、皮下組織は「身体に何かがぶつかった際に衝撃を和らげる役割」を果たすとともに、「体内の熱が外に逃げないようにする断熱材」としても働いている。
 厚さたった2ミリの皮膚の中には、これほどたくさんの役割が存在しているのだ。

幾何学模様の着圧ソックス

 皮膚というのは、とにかく多様な器官だ。模様1つとっても、シマウマの縞模様、ヒョウの斑点模様、パンダの白黒模様など、じつにさまざまである。
 キリンの幾何学模様は、哺乳類のなかでも際立ってユニークなものの1つだろう。いったいどうしてあんな模様になってしまったのか、その理由が気になる人は多いようで、「キリンの模様には何の役割があるんですか?」というのは、私がよく受ける質問ランキングの上位に入る。なお、堂々の1位は、連載第2回でも言ったように、「キリンのツノにはどんな働きがあるんですか?」だ。短くて丸っこく、可愛らしいツノの役目を知りたい人は、連載第2回を読んでみてほしい。
 さて、キリンの特徴的な模様には、どんな秘密が隠されているのだろうか。これまでの研究により、「個体識別を容易にして、コミュニケーションに役立っている」や「寄生虫を回避している」などさまざまな仮説が提唱されてきたが、最も支持されている仮説は「捕食者に見つかりにくくするカモフラージュ機能をもつ」というものだ。
 身長4〜5メートルにもなる大人のキリンはあまりに巨大で、身を隠せるような場所もないため、模様のカモフラージュ効果などほとんど期待できないだろうが、身長2メートルほどの幼いキリンであれば話は別だ。母親が食事に出かけているあいだ、小さな仔キリンたちはアカシアの木陰に身を隠して休む。アカシアの葉や枝の隙間から地面に降り注ぐ陽の光が作る影の形は、キリンの幾何学的な模様とよく似ているらしい。木陰の茂みにしゃがんでじっとしていたら、視覚を頼りに獲物を探すハンターからは見つけにくくなるだろう。模様の形が幼いキリンの生存率に影響を及ぼす、という研究成果もある。
 また、キリンの模様は、母親によく似ることも知られている。模様がよく似た大人のキリンの足元に寄り添えば、身体が大きな母親の方に目が行き、仔キリンが見つかりにくくなるかもしれない。親子間の模様の類似度が子の生存率に与える影響ははっきりしていないが、木を隠すなら森の中、キリンを隠すならキリンの中だ。

 キリンの皮膚には、もう1つ、とても面白い特徴がある。ヒトの皮膚に比べるとずっと硬く、弾力に欠けているのだ。
 キリンの皮膚も、ヒトと同じく表皮・真皮・皮下組織の3層構造をしているのだが、肌の弾力を生み出す「真皮」の部分にわずかな違いがある。肌のハリや弾力を生む弾性繊維がほとんど含まれず、代わりに硬いコラーゲン繊維が大量に存在しているのである。これがキリンの皮膚の〝硬さ〞の原因だ。
 特に四肢の皮膚は、真皮のコラーゲン繊維含有量がきわめて高く、ほとんど伸び縮みしない。そして、まるできつくて伸びないスキニーパンツのようにパツパツで、タイトに四肢を締め付けている。解剖の際、メスで皮膚に切れ目を入れると、皮膚の下に押さえ込まれていた筋肉がせり上がり、切った皮膚の断面を再び合わせることはできなくなってしまうくらいだ。
 このきつくて硬い四肢の皮膚には、どんな意味があるのだろうか。ヒントは、「むくみ防止の着圧ソックス」だ。

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 そもそも〝むくみ〞というのは、血液や水分が身体の一部分に滞留することで起こる。たとえば、むくみのなかでも最も身近な「足のむくみ」は、足先から心臓へと戻るはずの血液が、なんらかの理由で下肢に停滞してしまうことで引き起こされる。地球には重力があるので、心臓よりも下方にある部位から戻ってくる血液は、重力に逆らいながら移動することとなる。そのため、下半身にはどうしても血液がたまりがちなのだ。
 通常、ふくらはぎの筋肉が血液を押し上げる〝ポンプ〞として働くのだが、デスクワークが多く、あまり歩き回らない現代人(特に筋肉の量が少ない女性)では、ポンプの働きが不十分で、結果としてふくらはぎがむくんでしまうことが多い。着圧ソックスやストッキングは、そんな人たちの強い味方である。足首からふくらはぎに圧力をかけることで、下肢にたまった血液を心臓へと送り返すサポートをしてくれているのだ。
 四肢の周囲をぎゅっと覆うことで、心臓よりもはるかに下方にある足先・手先、ふくらはぎ、二の腕などに血液がたまってしまうのを防いでいる、というわけだ。常時着圧ソックスを履いているようなものなので、キリンはきっと〝むくみ知らず〞だろう。うらやましいかぎりだ。

 最近はだいぶ日が長くなり、気温もぐんぐん上がってきている。夏はもう間近だ。
 日差しが強くなり、肌の露出が増える夏は、皮膚にとっては過酷な季節である。厚さわずか2ミリの薄い膜が果たしているたくさんの役目を知ると、これまでより少しだけ皮膚を大事にしようと思わされる。死してなおさまざまな働きを担う「角質」には、深い敬意を感じるほどだ。
 自分の健康状態を気にかけ、自分を大切にすることを「自愛」と呼ぶ。身体の構造をよく知り、興味と敬意をもつこと。これこそが、自愛への第一歩であると思う。

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プロフィール
郡司芽久(ぐんじ・めぐ)
東洋大学生命科学部生命科学科助教。2017年3月、東京大学大学院農学生命科学研究科博士課程を修了し、博士号(農学)を取得。同年4月より日本学術振興会特別研究員PDとして国立科学博物館勤務後、筑波大学システム情報系研究員を経て2021年4月より現職。専門は解剖学・形態学。第7回日本学術振興会育志賞を受賞。著書に『キリン解剖記』(ナツメ社)。
*郡司芽久さんのTwitterはこちら

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