『バーン』（2021年）は、代謝の科学に光を当てる一冊です。私たちの体がエネルギーを燃焼させる仕組みを解説し、印象的な洞察や事実が満載。最新の代謝研究に基づき、人体の進化の歴史にも深く切り込みます。
この本の要点：人体の本当の仕組みを知る
人体には約37兆個の細胞があります。それぞれが小さな工場のように、酵素から神経伝達物質、ホルモンに至るまで、私たちの生命維持に必要なものをせっせと作り出しています。私たちが摂取するカロリーは、この作業の燃料となるエネルギーです。毎日、私たちの細胞は、約30リットルの氷水を沸騰させるのに十分なエネルギーを燃焼させています。
この要約で学べること:
- タンザニアの狩猟採集民が人類の進化について教えてくれること
- 食物を分かち合うことがいかに人類を類人猿から差別化したか
- なぜキャンディーバーだけ食べても体重を減らせるのか
あなたは食べたものでできている――文字通りに。
- 1859年、フランスの科学者ルイ・パスツールは革命的なスープを作りました。
- 何がそこまで特別だったのか？
- まずパスツールは、スープを沸騰させれば液体中の細菌が死滅することに気づきました。
- 次に、密閉フラスコに入れておけば虫や汚れの侵入を防げることを発見しました。
- この二段階の方法によりスープは腐敗しなくなりました――革命的な発見です。
- このプロセスは後に「低温殺菌法（パスチャライゼーション）」として知られるようになり、パスツールの名にちなんで名付けられました。
- しかし、この実験は単なる実用的な成功にとどまりませんでした。
- それは、アリストテレスの時代から続く「自然発生説」という理論にとどめを刺すものだったのです。
- 自然発生説は、腐った肉に突然ウジ虫がわく現象などを説明しようとするものでした。
- そのウジ虫はどこから来るのか？
- 強力な顕微鏡が発明される前は、その疑問に答えるのは困難でした。
- 古代から中世、そしてその後も長く、人々はウジ虫がどこからともなく発生する、つまり肉のような無生物から自然に生じると主張していました。
- こうした時代遅れの考えを嘲笑うのは簡単ですが、代謝に関する一世紀に及ぶ研究が示しているのは、真実はそれ以上に奇妙だということです。
- この章のキーメッセージ：あなたは食べたものでできている――文字通りに。
- 現在では、ウジ虫が不活性な物質から発生しないことはわかっています。
- しかし、ウジ虫を産み付けるハエをよく見てください。
- ハエは何をしているのでしょうか？
- 本質的には、腐敗したタンパク質を子どものハエへと変える小さな機械なのです。
- 言い換えれば、ハエは水、空気、そして食べ物から、自分自身と子孫の体を自然に組み立てているのです。
- ハエと同じように、人間も「自然発生マシン」なのです。
- 骨の一片も血液も、爪もまつ毛も髪の毛の一本一本さえも、私たちが食べたものからできています。
- 無生物が、実は生命を生み出しているのです。
- この不思議な変換はいかにして起こるのでしょうか？
- 答えは代謝――私たちの体がエネルギーを燃やす方法です。
- 分解して考えてみましょう。
- 体は何千もの異なる分子が相互作用して成り立っています。
- それには酵素、ホルモン、神経伝達物質、DNAなどが含まれます。
- しかし、そのほとんどは、食物から利用可能な形で体内に入ってくるわけではありません。
- 利用されるためには、それらは変換されなければなりません。
- これが細胞の仕事です。
- 細胞の役割は、血流中を循環している有用な分子を細胞膜を通して取り込み、それを別のものに変換することです。
- 卵巣細胞を例に挙げましょう。
- 卵巣細胞はコレステロール分子を取り込み、それを変換し、最終生成物であるエストロゲン（全身に影響を与えるホルモン）を血流に送り返します。
- これらの細胞の働きが私たちを生かしています。
- しかし、それにはエネルギーが――大量に――必要です。
- 代謝は、体を維持するための炉であり、私たちが食べたものを「燃やし」、その目的のためにエネルギーを解き放つのです。
代謝は体のエネルギー消費量の指標である
- 細胞は仕事をし、それにはエネルギーが必要です。
- しかし、これらの用語はどう定義されるのでしょうか？
- 実際、この二つの概念は互換可能です。
- 物理学において、仕事は専門用語です。
- そして、仕事とエネルギーは同じ単位で測定されるため、互換可能に使えます。
- つまり、仕事はエネルギーなのです。
- たとえば野球のボールを投げるとき、あなたは仕事をしています――それがボールを加速させるのです。
- ボールが手を離れた瞬間、投げるのにかけたエネルギーは運動エネルギー、すなわち空中での運動のエネルギーに変換されます。
- エネルギーの日常的な例としてもう一つ、熱があります。
- 電子レンジで牛乳を温める場合、温度上昇が牛乳が取り込んだ電磁エネルギーの量を示します。
- 消費されたエネルギーは、行われた仕事と得られた熱の和に常に等しい。
- これは物理学の基本法則であり、当然、人体にも当てはまります。
- この章のキーメッセージ：代謝は体のエネルギー消費量の指標である。
- エネルギーは、仕事をしたり熱を生み出す可能性のあるものに蓄えられます。
- 燃料タンク内のガソリンが良い例です。
- 引き伸ばされた輪ゴムも同様で、これは「ひずみエネルギー」と呼ばれる位置エネルギーの一形態を持っています。
- 一方、窓辺に不安定に置かれた重い植木鉢は、今にも落ちてきそうであり、これは位置エネルギー（ポテンシャル・キネティック・エネルギー）を持っています。
- 分子レベルでは、分子をつなぐ結合が化学エネルギーを蓄えています。
- このエネルギーは変換可能ですが、失われることはありません。
- 引き伸ばされた輪ゴムが解放されると、分子結合が切れて、そのエネルギーが周囲に放出されます。
- これは自然の法則です。エネルギーは決して失われず、ただ変換されるだけなのです。
- 爆発はこの法則の壮大な例です。
- ニトログリセリンを考えてみましょう。
- この揮発性の液体を爆発させると、分子結合が切断されて窒素、一酸化炭素、酸素、水に分解し、エネルギーが放出されます。
- どのくらいのエネルギーか？
- 1ポンドのニトログリセリンに蓄えられたエネルギーが熱に変換されると、人間を瞬時に蒸発させることができます――これが強力な爆弾の仕組みです。
- 一方、それが運動エネルギーに変換されると、165ポンド（約75kg）の大人を2.5マイル（約4km）上空へ打ち上げることができます。
- しかし、これが代謝とどう関係するのでしょうか？
- エネルギーと仕事が互換可能なら、私たちの細胞が行う仕事と消費するエネルギーは同じものを別の方法で測っているに過ぎません。
- 「代謝」とは「エネルギー消費」の別の言い方なのです。
- いずれの用語を使っても、体の基本的な活動を測定していることになります。
- これに速度を加味すれば、体の代謝率、すなわち細胞の仕事に燃料を供給するために体が毎分消費するエネルギー量を決定できます。
エネルギー消費の追跡は原子を数えること
- エネルギー消費量をどう測定するか？
- 理論上は簡単です。二酸化炭素（CO2）を追跡するのです。
- 石炭であれ炭水化物であれ、燃料を燃やすと副産物として二酸化炭素が発生します。
- 体がエネルギーを燃やすときもCO2を排出します。
- 呼吸するときに吐き出しているのは、主にこのCO2です。
- 体が生成するCO2の量を把握すれば、燃焼しているエネルギー量を正確に測定できます。
- CO2を追跡する一つの方法は、被験者を代謝チャンバー（酸素とCO2濃度を分析するセンサーを備えた密閉室）に入れることです。
- この制御された環境では正確な結果が得られますが、私たちが本当に知りたいのは、実生活の中で人々がどれだけのエネルギーを消費しているかです。
- この章のキーメッセージ：エネルギー消費の追跡は原子を数えること。
- 1950年代、ミネソタ大学の生理学者ネイサン・リフソンは、日常業務を送る人々のCO2生成量を邪魔にならずに追跡する方法を発見しました。
- リフソンのブレークスルーは、人体が65％の水分であり、基本的に大きなプールのようなものだという観察から始まりました。
- 流入と流出があります。
- 水素原子と酸素原子は、食物や飲料を通じて体内に入り、尿、便、汗、呼気中の水蒸気として排出されます。
- 水素原子は常に水として排出されますが、酸素原子にはもう一つの排出経路があります。
- 炭素ベースの分子が代謝されると、CO2が形成されます。
- この新しいCO2分子の中の酸素原子は、体内の水分から取られます。
- この酸素原子は、私たちが吐き出すCO2として排出されます。
- リフソンは、水素原子と酸素原子が体外へ出る速度を追跡することで、CO2生成速度を計算でき、それによって燃焼したエネルギー量がわかることに気づきました。
- これらの原子を追跡するには複雑な化学が必要ですが、基本的な考え方は「ラベル付け」をすることです。
- そのためには、水素と酸素の同位体（より重い形の水素と酸素）を体内に導入します。
- その後、同位体が体外に出るときに、尿サンプルを分析することでそれらを計数します。
- たとえば、月曜日に被検者の体内の水素原子の10％が重水素（水素同位体）だったのに、水曜日には5％だけになっていれば、体内の水分の半分が排出され、通常の水（H2O）に置き換わったことが明らかです。
- 酸素の同位体である酸素18でも同様です。
- これらの測定により、水素原子と酸素原子が失われた速度が計算でき、それがCO2生成速度を示します。
- それはひいては、体が燃焼したエネルギー量、すなわちカロリー数の指標となるのです。
代謝的には、私たちは祖先と変わらない
- なぜ多くの西洋人が過体重なのでしょうか？
- よくある理論は次のようなものです。
- 代謝系を含む人体は、初期のホモ・サピエンスが生きていた環境に対応するように進化しました。
- 食料は乏しく、狩猟採集民たちはわずかな食料を得るために膨大なエネルギーを費やしていました。
- この理論は、車やオフィスワーク、スーパーマーケットをもたらした工業化が現代の体重問題を引き起こしたと主張します。
- 私たちは祖先ほど身体的に活動的ではなく、そのために体を本来使うべきように使えていません。
- 代謝の問題が起きるのも無理はありません！
- これはきれいな理論ですが、新たな証拠はそれが間違っていることを示唆しています。
- この章のキーメッセージ：代謝的には、私たちは祖先と変わらない。
- 西洋の肥満の蔓延が先史時代の祖先より一日に消費するカロリーが少ないことに起因するという仮説を、どう証明または反証できるでしょうか？
- 平均的なアメリカ人やイタリア人が一日に消費するエネルギー量を知るのは簡単ですが、初期人類の代謝系を研究するのにタイムスリップするわけにはいきません。
- しかし次善の策があります――同じ生活様式を送る現代人のエネルギー消費を調べることです。
- タンザニア北部のハッザ族は、世界に残る数少ない狩猟採集民の集団です。
- 彼らの生活は身体的に厳しいものです。
- ハッザの女性は一日の大半を、石だらけの土からイモを掘り出したり野生のベリーを摘んだりして過ごします。
- 一方、男性は灼熱のサバンナを約12マイル（約19km）移動して狩猟をし、40フィート（約12m）の木に登って野生の蜂蜜を採取します。
- 夕方には、ハッザの人々はたき火を囲んで労働の成果を分かち合います。
- 彼らはどれだけのエネルギーを消費しているのでしょうか？
- 著者と彼のチームは、その答えを出すため、ハッザ族の尿サンプルをテキサスの専門研究所に送りました。
- 一般的な理論によれば、ハッザの男女は座りがちな西洋人よりもずっと多くのエネルギーを消費するはずでした。
- しかし、結果はその予想と一致しませんでした。
- 平均して、ハッザの男性は一日約2,600キロカロリーを摂取・消費し、女性は約1,900キロカロリーを消費しています。
- これは、欧米の男女が平均して燃焼するカロリーとまったく同じ量です。
- 実際の様子では、ハッザの狩猟採集民と、ニューヨークやナポリでオフィスへ車で通勤する人との違いは歴然としています。
- しかし、エネルギー消費の面では、その差は存在しません。
人間の代謝は制約されている、または固定されている
- ハッザ族の結果は奇妙な例外なのでしょうか？
- そうではありません。
- 2008年、シカゴのロヨラ大学の研究者エイミー・ルークによる研究があります。
- ルークはリフソンの方法を用いて、ナイジェリアの農村に住む女性とシカゴ在住のアフリカ系アメリカ人女性のエネルギー消費量と身体活動を比較しました。
- まったく異なるライフスタイルを送っているにもかかわらず、両グループは一日に同じ量のエネルギーを消費していることが判明しました。
- また、ロヨラ大学の別の研究者ララ・デュガスもいます。
- 彼女は世界中の98の研究データを比較しました。
- その結論は？
- 先進国の座りがちな人々は、平均して、途上国のはるかに身体的負担の大きい生活を送る人々と同じだけのエネルギーを燃焼しているのです。
- エネルギー消費に関しては、どこを見ても人間はほぼ同じだということがわかりました。
- この章のキーメッセージ：人間の代謝は制約されている、または固定されている。
- ハッザ族は一日中野外で採集、狩猟、木登りをしているのに、比較的座りがちな西洋の都市生活者よりも多くのカロリーを消費しないのはなぜでしょうか？
- おそらくいくつかの要因が働いています。
- 説明の一部は、ハッザ族のように非常に活動的な人々が、エネルギーを節約するために微妙に行動を変えるということです。
- それは、立つ代わりに座ったり、睡眠時間を長くしたりといったことを意味するかもしれません。
- また、多くの活動をすると、体がエネルギー消費の「予算配分」を変えるのです。
- 通常、私たちが燃やすカロリーの大半は、細胞の仕事を支え、細胞の「ハウスキーピング」、つまり体の修復や維持を行うために使われます。
- 体は、これらのタスクを減らすことで、限られたエネルギー予算の中でより多くの活動のための余地を作っているようです。
- たとえば、運動が免疫系の炎症反応やエストロゲンなどのホルモン産生を抑制するという証拠があります。
- また、エネルギー消費は活動レベルが高くなると頭打ちになることがわかっています。
- 著者とエイミー・ルークが共同で行った研究から見てみましょう。
- 彼らは300人の参加者にリフソンテストを実施し、7日間にわたり活動量計でモニターしました。
- 結果は？
- 日常生活で最も活動的な人々も、中程度に活動的な人々と同じカロリー数を毎日消費していました。
- これらすべての証拠は、私たち人類は日々のエネルギー消費を制約する戦略を進化させてきたという、興味深い結論に収束します。
- これは公衆衛生にとって大きな意味を持ちます。
- もし日々のエネルギー消費が人類の歴史を通じて変わっていないなら、肥満を座りがちな生活様式のせいにはできません。
- 言い換えれば、私たちを太らせているのは怠惰ではなく、大食いなのです。
私たちの進化史が肥満になりやすい理由を説明する
- チャールズ・ダーウィンは、自然史は資源をめぐる闘争によって形作られると観察しました。
- 食料は常に不足しているため、種は不足の条件下で進化します。
- だからこそ、トレードオフが非常に重要なのです。
- エネルギーが限られているということは、すべてを手に入れることはできないということです。
- こうした制約は、進化上の特徴にはっきりと見られます。
- たとえば、ある種に鋭い歯を与えるが、同時に極端に小さな腕しか与えないということがありえます。
- それがティラノサウルス・レックスです。
- ダーウィンが『種の起源』で述べたように、「一方に費やすために、自然はもう一方を節約せざるを得ない」のです。
- しかし、この原則を覆す種が一つあります――私たち人類です。
- この章のキーメッセージ：私たちの進化史が肥満になりやすい理由を説明する。
- 人間はエネルギーに関して贅沢です。
- 私たちと最も近い親戚である類人猿との違いを考えてみましょう。
- 体の大きさや活動レベルといった変数を考慮した上で、私たちはチンパンジーやボノボよりも一日に約400キロカロリー多く消費します。
- この余分なカロリーを何に使っているのでしょうか？
- 体を動かし続けるだけでも、かなりのコストがかかります。
- 脳を例に挙げましょう。
- エネルギー消費の面では非常にコストがかかるため、4回呼吸するうちの1回は、この3ポンド（約1.4kg）の臓器に栄養を供給するために使われます。
- また、類人猿よりも繁殖頻度が高く、赤ん坊も大きく、寿命も長く、より多く動き回ります。
- トレードオフはあるのでしょうか？
- もちろん、私たちの消化管はほとんどの類人猿より小さくコストも低いですが、それくらいです。
- 細胞レベルでは、私たちの体はより多くのエネルギーを燃やすように進化しました。
- これはまさに代謝革命でしたが、副作用もありました。
- 私たちの祖先がより速い代謝を発達させるにつれて、飢餓のリスクが高まりました。
- 機能するためにより多くのエネルギーを必要とするほど、食料がなくなったときの状況は悪化するからです。
- この問題に対する進化上の解決策が、今日まで私たちを悩ませています。
- 不足によって定義される環境において、人体のようなエネルギー大量消費マシンに燃料を供給し続ける最も単純な方法は、後で使うためにエネルギーを貯蔵することです。
- 体の燃料貯蔵システムが脂肪細胞です。
- これもまた、私たちを類人猿と区別するものです。
- 動物園でたっぷりの食料を与えられたチンパンジーは、野生の同類よりも大きくなりますが、引き締まった体のままです。
- 余分なカロリーは、お腹ではなく、より大きな筋肉や臓器を作ります。
- 同じような条件下で、人間は太ります――それも当然です！
- 私たちは食料不足への対応を進化させましたが、カロリーが豊富にある世界に住んでいるのです。
- これこそが、私たちの体と社会の間の本当のミスマッチなのです。
食物の共有が代謝革命を加速させた
- 類人猿と人間には多くの共通点があり、どちらも社会的動物であることもその一つです。
- もちろん、私たちを区別する多くのこともあります。
- 代謝のようなことが。
- この分岐の原因は何だったのでしょうか？
- そして、なぜ私たちの代謝系は類人猿を上回ったのでしょうか？
- 簡潔な答えは、人間は食物を共有し、類人猿は共有しないからです。
- より長い説明は次のとおりです。
- 類人猿は複雑で、時には生涯続く社会的関係を築くことができますが、食料に関しては頑固な個人主義者です。
- このことが、彼らのカロリー探しのアプローチを形作っています。
- 自分たちの生存がそれにかかっており、他の誰も助けてくれないため、彼らは手近な果実、文字通りにも比喩的にも「簡単に手に入るもの」を狙います。
- 共有するつもりがないなら、大物を狩ったり一週間分の果物を集めたりするために他の個体と協力する理由はないでしょう？
- これが結局、類人猿の足かせとなりました。
- この章のキーメッセージ：食物の共有が代謝革命を加速させた。
- 私たちの祖先は社会的な採集者でした。
- 類人猿とは異なり、彼らは自分の胃袋が満たされてもカロリー探しをやめず、他の者のために食物を持ち帰りました。
- 共有はセーフティネットなのです。
- 誰かが自分の食べ物の一部を与えてくれるなら、手ぶらでキャンプに戻っても問題ありません――それでも生き延びられます。
- このセーフティネットが人間の行動を変えます。
- それは、リスクを取ることが可能になるということです。たとえば、10回のうち9回は失敗するとわかっていても、男たちを狩りに送り出すことができます。
- それでも大丈夫なのは、女性たちが一日中イモやベリーを集めているので、どのみち全員に十分な食料があるからです。
- そして、男たちがヌーを持ち帰ったときには、ごちそうになります。
- この社会的な取り決めは、おそらく約250万年前に東アフリカに住んでいた類人猿脳のヒト族の間で現れたのでしょう。
- 共有の起源についてはあまり知られていませんが、より最近の過去からは多くの証拠があります。
- 切り傷のあるシマウマの骨はその良い例です。
- シマウマのような大型で足の速い動物を仕留めるにはチームワークが必要であり、チームワークは全員が獲物を分かち合ってこそ意味があります。
- 社会的採集は人類の進化の道筋を変えました。
- 共有は、生命維持に不可欠なタスクのためにより多くのエネルギーを利用できることを意味しました。
- より多くの人が生き残り、より多くの赤ん坊が生まれ、原始的な道具を試す時間が増えました。
- 共有するヒト族は、共有しない者たちよりも優位に立ちました。
- 最終的に、私たちが知る人体が形作られ始めたのです。
- 代謝が加速し、種としての私たちを定義づけるエネルギー大量消費器官――脳を支えることになる機構が生み出されました。
消費するカロリーが摂取カロリーを上回っていれば、何を食べても体重は減らせる
- まとめましょう。
- 代謝研究が示しているのは、車や快適なオフィスチェアを持つ現代の都会人も、狩猟採集民と同じだけのカロリーを消費するということです。
- 言い換えれば、日々のエネルギー消費量は旧石器時代からほぼ変わっていない可能性が高いのです。
- また、日々のエネルギー消費には上限があり、運動量を増やしても燃焼カロリー数にはほとんど影響しないこともわかっています。
- これらの発見をどう解釈すべきでしょうか？
- 肥満対策の考え方を見直す時が来たことを示しています。
- 簡単に言えば、運動はあまり効果がありませんが、食事をコントロールすることこそが有効なのです。
- この章のキーメッセージ：消費するカロリーが摂取カロリーを上回っていれば、何を食べても体重は減らせる。
- 定期的な運動には、心臓の健康や免疫系の強化から、脳機能の向上や健康的な老化まで、数多くの十分に立証された利点があります。
- また、心血管疾患や自己免疫疾患の両方に関連する慢性炎症の抑制にも役立ちます。
- とはいえ、体重管理において運動は特に効果的なツールではありません。
- 古い格言にあるように、「悪い食生活からは逃げられない」のです。
- ではダイエットの話に移りましょう。
- この話題には多くの雑音があるので、単刀直入に言います。体重を減らしたければ、消費カロリーが摂取カロリーを上回らなければなりません。
- それは物理学の基本法則です。
- 良い知らせは、これがあなたに合ったダイエット法を自由に選べることを意味するということです。
- ボストンのタフツ医療センターで糖尿病逆転プログラムの現責任者であるマイケル・ダンジンガーによる2005年の研究を見てみましょう。
- 彼のチームは、160人のボストンの成人を無作為に4つの人気ダイエットのいずれかに12か月間割り当てました。
- これらは異なる栄養学的「哲学」を持っていました。
- たとえば、アトキンスは低炭水化物、オーニッシュは低脂肪です。
- 他の2つのダイエット、ウェイトウォッチャーズとゾーンは、ミックス＆マッチのアプローチをとります。
- 結果は？
- ダイエットの種類に関係なく、それを守った参加者は体重を減らし、守らなかった参加者は1ポンドも落とせませんでした。
- ここから得られる教訓は、物理学の法則に従っている限り、どんなダイエットでも効果があるということです。
- カンザス州立大学の人間栄養学教授マーク・ハウブに聞いてみましょう。
- 多くのダイエットをめぐる疑似科学的な誇大広告にうんざりしたハウブは、完全にジャンクフードだけからなる独自のダイエットを考案しました。
- 彼は10週間、キャンディ、シリアル、ポテトチップス、クッキーだけを食べました。
- しかし重要なのは、一日に1,800キロカロリー以上は決して摂取しなかったことです。
- 2か月半後、彼は27ポンド（約12kg）減量しました。
- もちろん、ハウブを含め誰もこの種のダイエットを推奨していません――明らかに健康上の災害です。
- しかし、最新の奇跡のダイエットを宣伝する人に次に出会ったときには、彼の主張をじっくり考えてみる価値があります。
- 結局のところ、原理は同じです。カロリーを燃やせば、体重も減らせるのです。
- 人間の生命は、体内の何兆もの細胞に依存しています。
最終的なまとめ
- これらの細胞が行う仕事――酵素から神経伝達物質、DNAに至るまで、あらゆるものを生産すること――は、エネルギーを必要とします。
- カロリーがそのエネルギーを供給し、代謝は私たちがどれだけのエネルギーを「燃やしている」かの尺度です。
- 私たちの代謝は旧石器時代からほぼ変わっていません。
- だからこそ、座りがちな都会人も活動的な狩猟採集民も、みなほぼ同じカロリー数を消費するのです。
- 結論は？
- もし運動がより多くのカロリーを燃やさせるわけではないなら、肥満は怠惰ではなく、大食の産物に違いありません。
