「長野県」で調べてわかった、
じつは日本人に不足している「意外なもの」
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現在までに118種類が知られている、
世界を形作る構成要素、「元素」。
私たち人類の身体もまた、さまざまな元素からできている。
元素のちょっとしたバランスの乱れが
健康状態までをも大きく左右する。
そんな元素と人間の深遠な関係について、
累計18万部を突破している
ベストセラー『元素118の新知識〈第2版〉 引いて重宝、
読んでおもしろい』を著した桜井弘氏に聞いた。
健康を左右する微量元素のふしぎ
</picture>「マグネシウムが多く含まれる食品をよく食べている人は、
心筋梗塞などの虚血性心疾患にかかりにくい」――。
2017年9月7日、国立がん研究センターと
国立循環器病研究センターが、
約8万5000人を15年間にわたって追跡調査した結果を発表した。
マグネシウムの含有量が多い魚や野菜・果物、豆類や海藻類を
よく食べている人はそうでない人に比べ、
虚血性心疾患の発症リスクが20～40％低下したという。
マグネシウムは、体重70キログラムの成人の
体内に約105グラム含まれている。
体内における存在量が体重の0.01～1％未満に
該当する少量元素とよばれる元素の一つだ。
このような、ごくわずかだけ体内に存在する元素がなぜ、
私たちの健康にとって重要な役割を果たすようになったのか。
その背景を探るには、
時計の針を5億年以上巻き戻す必要がある――。
今から約5億数千万年前、現在の動物種の原型となる
生物たちがいっせいに姿を現し、
「カンブリア大爆発」とよばれる生物進化史上に
画期を成す時代を迎えたと考えられている。
カンブリア大爆発の原因にはいろいろな考え方が示されているが、
実は、元素の観点からの推定も可能だ。
近年、約12億～6億年前の地層が
欠失した場所がいくつか発見されており、
大陸変動によって地層が海洋に埋没したか、長期の大雨によって
土壌が海洋に流失したためと推定されている。
岩石や土壌に含まれていた硫黄やセレン、ヨウ素、鉄、銅、
コバルト、亜鉛、モリブデン、バナジウム、タングステン、
マグネシウム、カルシウムなどが海水に溶け、
それ以前の海には少なかった栄養源となって
植物プランクトンの大発生をもたらした。
このことが、プランクトンを食料源とする
動物種に変革と進化をもたらしたと考えられるのだ。
脊椎をもった新しい動物種が現れはじめ、
ヘモグロビンの原料となる鉄が脊髄部分から
検出された動物も発見されている。
カンブリア紀における、このような生物の飛躍的進化をもたらした
原因の一つとして、多種多様な元素の海洋への溶解が引き金になった
と推定することができるのだ。
カンブリア大爆発によって新しく現れた脊椎動物を祖先とする
私たち人間がこんにち、多種多様な元素を必要としているのは、
カンブリア大爆発にまでさかのぼって考えられそうだ。
人体から発見された最初の「元素」
</picture>ジョセフ・ライト作『賢者の石を探す錬金術師』。
原題は"The Alchemist Discovering Phosphorus"で
「リンを発見した瞬間の錬金術師」といったところ。
多種多様な元素が、生きている人の体内に存在していることは、
どのようにしてわかったのだろうか？
歴史的に見て最も古い例は、
1669年にドイツの錬金術師ブラント(1630～1692年)が
人の尿を煮詰めて精製することで発見した「リン」である。
彼は、人体の成分に元素が存在することを初めて示した人物だ。
英国の画家ライトが描いた絵画『賢者の石を探す錬金術師』からは、
当時の雰囲気とリンを発見した
ブラントの誇らしげな姿を窺い知ることができる。
17世紀半ば、オランダのスワンメルダムやレーヴェンフック
(画家フェルメールの友人としても有名)らは、
単レンズ顕微鏡を使ってカエルや人の血液中に球状をした物質、
すなわち「赤血球」が存在することに気づいた。
この発見を受けて、イタリアのメンギニは、
血球を集めて燃やしたあとに残る微粒子中に、
磁石に引きつけられる成分があることに気づき、
これが鉄であることを1745年に発見した。
人間の体内に金属(鉄)が存在することを示した最初の例である。
以降、1808～1830年にかけては牛の骨や人の血液からマンガンが、
1813年には胆汁から硫黄が、
1927年には血液から銅が発見されるなど、
人体中に存在する元素が相次いで発見されていく。
フランスのプリーストリーは1774年、
赤血球が酸素と反応することに気づいた。
1780年には、フランスのラボアジェとラプラスが
赤血球が酸素を体のすみずみまで運んでいることを見出し、
1825年にはドイツのライトヘルトが酸素を運搬する
ヘム鉄タンパク質=ヘモグロビンを発見した。
一方、イギリスのマンらは1939年、炭酸脱水酵素が
亜鉛を含む最初の金属酵素であることを発見している。
このようなヘモグロビンや炭酸脱水酵素の発見は、
体の中の金属元素を直接検出しなくても、
金属元素を含むタンパク質や酵素を発見することで、
その活性の中心を担う金属元素を人間が生きていくのに必要な、
「必須元素」と考えてよいことを証明する成果だった。
実際にこれ以降、多数の金属タンパク質・
金属酵素が発見されていった。
元素の欠乏症なども見出され、体の中には金属元素を含む
多くの元素が存在することが解明・認識されていった。
現時点で、少なくとも22種類の必須元素が、
人の健康や生命の維持にきわめて重要な役割を
果たしていることが明らかにされている。
それら必須元素は、体内での存在量に応じて、
多量元素、少量元素、微量元素、超微量元素に分けられている
(「必須元素の分類」表参照)。
多量元素と少量元素とで体重のおよそ99.4％を占めるが、
体内存在量がわずか0.0001％にも満たない
マンガンやモリブデン、コバルトやセレンといった
’超微量元素もまた、
私たちの健康維持に大切な役割を果たしている。
この事実に驚かれる人も多いだろう。
続く
