太古の生物は酸素を使わずエネルギーを作った

 呼吸には二種類あります。肺から酸素を取り込む『肺呼吸』と細胞でエネルギーを作り出すために行われる『細胞内呼吸』です。ほとんどの方がイメージするのは肺呼吸だと思いますが、ここでは、声明維持のためのエネルギーを作り出す、細胞内呼吸のお話をします。

肺呼吸

 まず、肺呼吸は、細胞内呼吸で使うための酸素を体内に取り込み、細胞内呼吸で出来てしまう不要な二酸化炭素を捨てる作業なのです。つまり、エネルギー産生には直接関与していません。

 ところで、ヒトを含めた生物は、生きている限り、運動をしたり、体温を作り出したり、血液や筋肉、ホルモンなど、体で必要なものを作り出したり、様々な生命活動をしています。そのためには『エネルギー』が必要なのです。生命活動に必要なエネルギーは『細胞内呼吸』で作り出されます。

 まず、エネルギーの貯蔵方法から説明させてください。電気を想像していただければわかりやすいと思うのですが、電気を発電してもバッテリーに貯めておかないとせっかく作った電気を捨ててしまう事になります。。

ATP

 生物はエネルギー源の貯蔵にATP(正式名称はアデノシン三リン酸)という物質を使っています。例えば、ホタルが光るのもATPのエネルギーを使いますし、デンキウナギの電力源もATPです。昆虫が飛ぶのもATPのエネルギーを使い、身体に必要な物質を取り込むのにもATPのエネルギーが使われています。つまり、生物にとってATPはエネルギーの通貨単位なのです。

ATPへのエネルギー貯蔵

 ATPは比較的単純な構造をしています。アデノシン三リン酸の名前が示す通り、アデノシンという物質にリボースという糖、リン酸という物質が3個結合した構造です。矢印の部分にエネルギーを貯金していて、必要な時に結合をちょん切ってエネルギーを取り出します。

 太古の地球には酸素がありませんでした。地球に酸素が出現したのは光合成を行う生物が出現してからです。ですから、太古の生物は酸素を使わずにエネルギーを作り出す方法を持っていました。このように酸素を必要としない生物は『嫌気性菌』と呼ばれています。そして、もちろん現在も生き続けています。

 酸素を使わないでATPを作り出す生物は現在も生き続けています。その中で、皆様もご存知のものとして、酵母と乳酸菌を例示します。説明上、決まりごととして、エネルギー源は1M=180gのブドウ糖を基準として考えます。『M(モル)』については化学的な定義なので、ここでは言及しません。

酵母のエネルギー産生

 まず、酵母の例から。酵母は餌にブドウ糖を与えて酸素がない状態を培養するとエタノールを作ってくれます。酵母の作ったエタノールを酒としてご我々がご相伴に預かっているわけです。エタノールと同時に、にブドウ糖から2つのATPを作り出すことができます。

乳酸菌のエネルギー産生

 次に、乳酸菌の例です。乳酸菌は、ヨーグルトを作ってくれる菌としてご存知だと思います。また、チーズやキムチの発酵も乳酸菌の恩恵に預かっています。乳酸菌でもやはり得られるエネルギーは2つのATPです。

 その後、地球上に葉緑体を持った生物が誕生し、光合成を行なって酸素を作り出すようになってきます。地球上に酸素が蓄積すると、酸素を使ってもっと効率的にATPを作り出すことのできる生物が出現してきます。嫌気性の呼吸ではわずか2つのATPしか作れなかったのに、酸素を使うと、同じ量のブドウ糖からその数十倍のATPが作れるようになります。効率の良いエネルギー産生手段を手に入れた代償として、活性酸素との戦いが始まります。

 嫌気性細菌関する読みやすい本は思いつきませんでした。細菌まで範囲を広げると、アラン・コリン先生著『あなたの体は9割が細菌 微生物の性体系が壊れ始めた』と藤田紘一郎先生著『健康長寿は「腸から下」が決めて』は非常に興味深く読めました。

あなたの体は9割が細菌 微生物の性体系が壊れ始めた

あなたの体は9割が細菌 微生物の生態系が崩れはじめた [ アランナ・コリン ]

 アラン・コリン先生のご著書は、生活環境の変化から体内の微生物に変化が生じ、その結果が疾病につながっているという内容です。考えさせられるテーマです。

健康長寿は「腸から下」が決めて
健康長寿は「腸から下」が決め手 腸内細菌を味方にすれば病気を防ぐ!老けない体になる (ロング新書) [ 藤田紘一郎 ]

 藤田紘一郎先生は高名な寄生虫学者であり、腸内環境に関して国内屈指の知識・経験をお持ちの方であると尊敬しています。私も、寄生虫を少し扱っていたので、学会などで藤田先生の講演を幾度となく拝聴し、感銘を受けました。

 次回から、酸をそ使ったエネルギー産生、酸素呼吸についてお話しさせてください。

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