ヒトはなぜ「しっぽ」がないの？

類人猿は生物学的に、ヒト上科と呼ばれるグループである
現生のヒト上科には、我々ヒトの他に、チンパンジーやオランウータン、ゴリラ、ボノボ、テナガザルが含まれている

そしてヒト上科の体には、いくつか共通して見られる特徴がある
せっかくだからその一つを体感していただこう
腕を真上に伸ばしてみてほしい
さあいい感じに腕は伸びただろうか
何気なくできてしまうその動きこそ、実は皆さんもヒト上科であることの証なのだ

その他にもヒト上科には、大臼歯のかたちなど様々な形態の共通性が見られるのだが、ヒト上科とは何かという最も古典的な形態的定義の一つが、しっぽがない、ということなのである
大事なことなので２回言おう
ヒト上科（類人猿）にはおしなべてしっぽがないのである

ヒトはなぜしっぽを失くしたのか、という話をすると、「二足歩行と関係があるのではないですか」と聞かれることがときどきある
どうやら、一般書の中にはそういったことを書いているものがあるようなのだ
あるいは、学校でそう習ったと言っていた方にも出会ったことがある

だがこれ、とんでもない誤解なのである

ヒト上科におけるしっぽの喪失については、これまでにいくつかの仮説が提唱されてきた
人類学関連の世界において、つい最近の２０００年代くらいまで広く信じられていたのは、ぶら下がり運動としっぽの喪失に関連性があるのではないかとする説である
ここでは「ぶら下がり運動適応説」とでも名づけておこう

先ほど、腕を真上に伸ばすストレッチをしてもらったが、今この世界に生きているヒト上科は全てぶら下がり運動に適した体つきをしている
そして、なんともちょうどいいことに、そのヒト上科にはおしなべてしっぽがないわけである

そこで登場したのがこの仮説だ
我々の祖先がぶら下がり運動に適応したことにより、バランスをとるためのしっぽが不要になったのだろうと考えたわけである

なんだか筋の通りそうな話ではある
そのため、この仮説は長らく信じられてきたのだが、しかし、現在では正しくないことが明確になってしまっている

歴史を変えたのは、京都大学の発掘調査隊によるナチョラピテクスの化石発見だった
断片的にしか発見されない化石資料が大半である中、ナチョラピテクスは奇跡的にほぼ全身の骨格が発見されている
そのことにより、どういった暮らしをしていた生物なのかが推測しやすい状況だった

とくに大きな発見は、四肢の骨の形態から、ぶら下がり運動にはまだ適応していなかったこと、そして樹上を四足歩行していただろうということが判明した点である
さらには先述した通り、ナチョラピテクスはすでにしっぽを完全に喪失していたことも化石から明らかとなった

すなわち、ぶら下がり運動への適応が生じるよりももっと前の段階で、しっぽは喪失していたことが、たった一例の化石の発見によりはっきりしたのである
こうして「ぶら下がり運動適応説」は完全に否定されることとなった

では、その他にどういった要因がしっぽ喪失に関連しうるのだろうか
「ぶら下がり運動適応説」に代わって提唱されるようになったのが、緩慢な運動としっぽの喪失の関連性を疑う仮説である
「緩慢運動への適応説」とでも呼ぶことにしよう

現生の霊長類の中に、スローロリスという種がいる
東南アジアなどに生息している小型の霊長類で、くりくりとした大きな目が特徴的ななんとも愛らしい生物である
夜行性であり、しっかりと両手両足で枝を掴んで移動する
その速度が、名前の通り非常にスローなのである
そして特筆すべきこととして、このスローロリスにはしっぽがほとんどない

化石で見つかったナチョラピテクスは、スローロリスよりずっと体の大きな生物で、体重は２０ｋｇほどだったと推測されている
だからこそ、そういった比較的大きな生き物が樹上を飛んだり跳ねたり活発に動き回ると、落下時の怪我や死亡リスクが上がることが予測される

ゆえに、ナチョラピテクスは現生のスローロリスのように枝をしっかりと掴み、ゆっくりと動いたのではないだろうか、と考えた研究者がいるわけである
ゆっくり動くことで、バランス維持のためのしっぽが不要になり、退化したのだろうとするのが、この「緩慢運動への適応説」の骨子である

だがこの仮説には、大事なものが欠けている
それは、仮説を裏づけるための証拠だ
人類学や形態学、解剖学のいずれの世界においても、緩慢な運動と筋骨格のかたちとの関連性について明らかにした研究はない

そのため、現時点では世界の誰もナチョラピテクスが本当にゆっくり動いていたかどうかは分からないのである
だから、この「緩慢運動への適応説」に関しては現状、積極的に肯定する証拠も否定する証拠もない
シンプルに言い換えるなら、研究者が言いっぱなしの仮説であって、検証すらできていない状況なのである

ちなみに、私自身はこの仮説にどうもうまく納得できない
なので、これをどうにか検証できないかと試行錯誤しているところなのである
ヒト上科に至る道のりでなぜしっぽがなくなったのかは、このようにまだ一切分かっていないのである

では、化石がないということはヒトへと至るしっぽ喪失の道程解明はそこでジ・エンド
打つ手なしということなのだろうか
いやいや、そんなことで諦めてはいけない
諦められない、と大学院時代の私は燃えた

探し物は見つけにくいものであるだけで、絶対に見つからないと決まったわけではない
いつか化石が見つかったら、そのときにはできるだけたくさんの情報を読み取れるように、しっぽの骨から何が分かるのかを徹底的に明らかにしよう
それが私のしっぽ研究の第一歩だった

　　　　　　　　　　※

以上、東島沙弥佳氏の近刊『しっぽ学』（光文社新書）をもとに再構成しました
文理の壁を越えて研究を続けるしっぽ博士が魅惑のしっぽワールドにご案内！

（この記事は、ＦＬＡＳＨの記事で作りました）

ヒトに「しっぽ」がない理由はわかっていません

しっぽは身体のバランスをとるためにも使われるようですが・・・



しっぽ学 (光文社新書 1326) 新書

他の多くの動物にはあって、ヒトにはないしっぽ
しかしヒトの祖先はしっぽがあり、時代とともに失った
しっぽを知ることでヒトが「見えてくる」かも

深海の鉱物が「暗黒酸素」をつくり出している

地球上の多くの生命に必要不可欠である酸素
まさか暗黒の闇に包まれた海の底でも生成されていたとは・・・！

酸素をつくれるのは植物だけじゃなかったんです

海底で「鉱物」が酸素をつくりだしていた
太平洋のまっただ中、水深３９６２メートルのまっ暗な海底で行われた調査により、金属鉱物が酸素をつくりだしているという新事実が明らかになりました
光合成を行なう植物や藻類のみが地球上の酸素を生成しているとの従来の考え方をくつがえす大発見です

「酸素の存在は、この惑星において好気性生物が誕生するための大前提でした。そして、その酸素の供給は光合成を行なう生物によって始まったとこれまでは考えられていたんです」

スコットランド海洋科学協会（ＳＡＭＳ）に所属する海洋学者・Ａｎｄｒｅｗ　Ｓｅｅｔｍａｎ氏はプレスリリースで説明しています

「しかし、今回の調査からは、光が届かないほど深い海の底においても酸素が生成されていることがわかりました。この発見を踏まえ、わたしたちは好気性生物が地球上にどのように誕生したかを考え直す必要性に迫られています」

とも

見過ごされて１０年
ことの発端は、南米沖にあるクラリオン＝クリッパートン帯と呼ばれる海底山脈での調査でした

サンプル集めに勤しんでいたＳｗｅｅｔｍａｎさんら研究者は、あるとき酸素の存在を偶然発見したわけですが、はじめは「調査機器が故障したかも？」と思ったそうです

「データを初めて確認した時、センサーがバグったのかと思いましたよ。だってこれまで海底で行ったどの調査においても、酸素は消費されるものであり、生成されるものではなかったわけですから」
と、Ｓｗｅｅｔｍａｎさん

「なので調査を終えて家に帰ったら、センサーの調整をし直してはまたフィールドへ出かけていました。そんな調子で１０年間調査を続けた中で、不思議な酸素のデータは現れ続けたんです

水分子が電解されて酸素に
そこで、Ｓｗｅｅｔｍａｎさんは米ノースウェスタン大学の科学者・Ｆｒａｎｚ　Ｇｅｉｇｅｒ氏に相談してみました

Ｇｅｉｇｅｒさんは「多金属ノジュール」と呼ばれる深海の海底に存在する球状の鉱質沈着物に注目
多金属ノジュールにはコバルト・ニッケル・銅・リチウム・マンガンなどの元素が含まれていて、これらは電池にも使われています

さらに、Ｇｅｉｇｅｒさんは過去の実験からサビと海水とを合わせると電流が発生することを突き止めていました

これらのことから、海底の多金属ノジュールも同様に電流を発生させており、海水電解が起きることで酸素が生成されているのではないか？と考えたのです

まっ暗な海底でつくられる「暗黒酸素」
調べてみたところ、果たしてそのとおりでした
たったひとつのノジュールから０．９５ボルトの電流が発生していることもわかりました
これは海水電解に必要な電流の３分の２に相当します

「このように、わたしたちは海の底に自然由来の“ジオバッテリー”を発見したというわけなんです。これらの電池は海の底で生成される暗黒酸素の存在を説明する根拠ともなっています」

Ｇｅｉｇｅｒ氏はこう説明しています

多金属ノジュールの採掘に「待った」
ところで、すでに述べたとおり、これらの多金属ノジュールは金属鉱物の宝庫でもあります

そして今、いくつもの大規模な工業会社が、水深３０００メートルから６０００メートルの海底において金属元素の採掘を狙っているとのこと

「採掘を始める前にどのように進めるべきかをよくよく考えておかないと、いずれ深海における酸素の供給源を根絶やしにしてしまいかねません」とＧｅｉｇｅｒさんは警鐘を鳴らしています

Reference: Phys.Org Image: NOAA

（この記事は、ＧＩＺＭＯＤＥの記事で作りました）

宇宙は謎だらけといわれますが、深海はその宇宙より謎が多いとも・・・

今回の発見は深海鉱物が酸素をつくり出している

これは生命の神秘、謎、不思議などの解明につながるかも・・・



深海――極限の世界 生命と地球の謎に迫る (ブルーバックス 2095) 新書

極限ともいわれる過酷な深海の世界
そこには多くの謎とロマンが広がっています
この深海の不思議と謎、生命と地球の謎に迫る

これで「物理学における大問題」を解決

アインシュタインが構築した相対性理論とは何か
カリフォルニア大学バークレー校教授で理論物理学者の野村泰紀さんは「アインシュタインの発表した理論は２つある。そのうち特殊相対性理論は、特殊な場合にのみ当てはまる理論である。一方で、一般相対性理論は、特殊相対性理論をさらに発展させた理論で、その名の通り、一般的なあらゆる場合に当てはまる理論だ」という――

※本稿は、野村泰紀『なぜ重力は存在するのか』(マガジンハウス)の一部を再編集したものです


■「相対性理論」には２つある

アインシュタインが、１９０５年６月に発表したのが、「特殊相対性理論」です
「相対性理論」には、「特殊相対性理論」と「一般相対性理論」の２つがありますが、最初に発表されたのが、この特殊相対性理論です

１９０５年６月当時、光量子仮説、ブラウン運動の理論により、アインシュタインはすでに一部の物理学者の間でその名を知られる存在になっていました
しかしながら、特殊相対性理論に対する物理学者の評価は、発表当初は大きく分かれました

なぜなら、あまりにも常識はずれの突飛な内容だったからです
しかし、量子論の生みの親とされるドイツの物理学マックス・プランクや、チューリッヒ工科大学の数学者で、アインシュタインの恩師のヘルマン・ミンコフスキーなど高く評価する科学者も少なくありませんでした

その後、特殊相対性理論に対する評価はどんどん高まっていき、アインシュタインは、チューリッヒ工科大学の教授の職に就くことができました
また、１９１３年には、母国ドイツのベルリン大学の教授になりました

そして、特殊相対性理論の発表から１０年の歳月を経て、一般相対性理論を完成させ、１９１５年から１９１６年にかけて発表したのです

■特殊相対性理論が当てはまる特殊なケース

まずは、特殊相対性理論から紹介していきましょう
そもそも特殊相対性理論の「特殊」とは、特殊な場合にのみ当てはまる理論という意味です

一方、一般相対性理論は、特殊相対性理論をさらに発展させた理論であり、その名の通り、一般的なあらゆる場合に当てはまる理論です

では、特殊相対性理論が当てはまる特殊な場合とは、どのような場合なのでしょうか
結論から言うと、物理現象を見る観測者が、「等速直線運動」をしている場合です

等速直線運動とは、「同じ速さ(等速)で、まっすぐに進む(直線)運動」のことです
つまり、速さも向きも変わらないシンプルな運動のことです

また、静止している場合も、ゼロという同じ速さで直進していると考えられるため、等速直線運動に含まれます
逆に、速度が変化したり、進む方向が変わったりする運動は含まれません

ガリレオとデカルトによって発見された、「慣性の法則」があります
これは、「物体は外から力を加えない限り、もともと行っていた等速直線運動を続ける」というふうに表すことができます

たとえば、摩擦力も空気抵抗も発生しない宇宙で、ロケットがエンジンを噴かさなくても、いつまでも一定の速度で飛び続けられるのは、慣性の法則のおかげです

それに対し、物体に力を加えると、速さが増えたり進む方向が変わったりします
このような運動を、「加速度運動」といいます

ここで覚えておいてほしいポイントは、特殊相対性理論は、観測者が等速直線運動をしている場合にのみ使える理論であり、一般相対性理論は、加速度運動をしている場合にも使える理論であるということです

また、一般相対性理論は、特殊相対性理論では扱うことのできない、重力を扱うことのできる理論でもあります

■相対性とは「どちらも正しい」という意味

では、相対性理論の「相対性」とはどういう意味でしょうか
相対性という言葉を辞書で引くと、「他との関係の中にある(相対)という性質のこと」と出ます

相対性の反対語は、「絶対性」です
それに対し、相対性理論における相対性とは、「どちらも平等に価値がある」「どちらも正しい」といった意味であると解釈すると、理解しやすくなるでしょう

物理学の世界に、「相対性」という概念を最初に持ち込んだのは、ガリレオでした
「ガリレオの相対性原理」が発表されたのは、アインシュタインよりも３００年以上も前のことです
ここで、再度、ガリレオの相対性原理について考えてみましょう

ガリレオが地動説を唱えたとき、次のように反論する人がいました
「地動説が本当ならば、仮に塔の上から石を落とした場合、石が落下している間にも地球は動いていることになるので、石は塔の真下ではなく、少しずれた場所に落ちるはずだ。なぜ、塔の真下に落ちるのか説明しろ」
それに対し、ガリレオは次のように説明しました

「たとえば、一定の速度で、一定の方向に向かって走っている船に乗っている人がいるとする。その人がマストの上から石を落としても、塔の上から石を落とした場合と同じことが起こる。
つまり、船に乗っている人にとって、石はマストの真下に落ちているように見える。この船を地球に置き換えて考えればいい。地上の人にとっては、石は塔の真下に落ちているように見えるわけだ」

それにしても、船が動いているにもかかわらず、石がマストの真下に落ちるのはなぜでしょうか
それは、石も船と一緒に進んでいるからです慣性の法則により、石も船と同じ速度で前に向かって進みながら、落ちていっているのです

つまり、私たちのいる場所が動いていても止まっていても、それが等速度である限り、そこで起こる物体の運動や法則は、私たちにとってまったく同じものに見えるということです

これが、ガリレオの相対性原理です
ニュートンは、この「速度に、絶対的というものはない」というガリレオの相対性原理を土台にして、ニュートン力学を構築したのです

■光の速度に関する重大な発見

ところが、そこに絶対的な等速直線運動をする物体が突如現れました
それが、光でした
電磁気学の研究が進む中、マクスウェルが構築したマクスウェル方程式を使って計算すると、光の速度(光速)は、秒速約３０万キロメートルであることが導き出されてしまったのです
そのことの何が問題だったのかについて、詳しく解説していきましょう

ガリレオの相対性原理に基づくニュートン力学では、「速度合成の法則」というものが成り立ちます
これは、自分から見た相手の速度、つまり、相対的な速度が、自分の速度と相手の速度の足し算・引き算によって計算できるという法則です

たとえば、同じ時速２５０キロメートルで走っている２つの新幹線同士がすれ違うとします
このとき、新幹線に乗っている乗客はそれぞれ、すれ違った方の新幹線が時速５００キロメートルで走っているかのように見えます

速度合成の法則により、「２５０+２５０=５００」だからです
逆に、２つの新幹線が同じ時速２６５０キロメートルで並行して走っている場合、新幹線に乗っている乗客はそれぞれ、並行して走っている新幹線が止まっているかのように見えます
速度合成の法則により、「２５０-２５０=０」だからです

ところが、もし光の速度(光速)が、常にマクスウェル方程式から得られる値だとした場合、この速度合成の法則が当てはまらなくなってしまうのです

光の速度(光速)は、光を観測する人が動いていても止まっていても、常に一定の秒速約３０万キロメートルと観測されるということになるからです

■「光速は常に一定の秒速約３０万キロメートル」

実際、１８８７年に、アメリカの物理学者アルバート・マイケルソンとエドワード・モーリーが、のちに「マイケルソン・モーリーの実験」と呼ばれる重要な実験を行いました

これは、音が空気を媒質として波(音波)として伝わるように、光も「エーテル」という物質を媒質として波(電磁波)として伝わると仮定したとき、地球がエーテルに対してどのように運動しているかを検証するものでした

もしエーテルが、太陽に対して静止していたとすると、地球は秒速約３０キロメートルの速度で太陽の周りを公転しているので、公転方向と垂直である南北方向に進む光に比べて、東西方向に進む光は公転速度の分だけ速度が違っているはずです

ところが、マイケルソン・モーリーの実験では、光の速度はどちらもまったく変わらなかったのです
これは、光には、速度合成の法則が当てはまらないことを表しています

この「観測者によらず、止まっている人から見ても動いている人から見ても、光の速度(光速)は常に一定の秒速約３０万キロメートルである」という原理は、「光速不変の原理」と呼ばれています
マクスウェル方程式から導き出された光速の理論値は正しかったことが、マイケルソン・モーリーの実験によって実証されたのです

マイケルソン・モーリーの実験は、光速度不変の原理の出発点となりました
マイケルソンは、光学の研究に対する功績が認められ、アメリカ人初のノーベル物理学賞を受賞しています

とはいえ、これでは、長年信じられてきたガリレオの相対性原理およびニュートン力学に重大な欠陥が見つかったことになります
このことは、物理学における大問題となりました

しかし、この問題はアインシュタインが構築した特殊相対性理論により解決することになります

（この記事は、プレジデント　オンラインの記事で作りました）

アルベルト・アインシュタインは、相対性理論などから「光速不変の法則」で物理学の問題を解決しました

現代物理学の２大理論といえば、相対性理論と量子（力学）論ですが、量子（力学）論が多くの研究者によって構築されたのに対し、相対性理論は、アインシュタインほぼ１人で構築されました



なぜ重力は存在するのか　世界の「解像度」を上げる物理学超入門 (マガジンハウス新書 024) 新書

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宇宙・自然界を支配する重力の謎に迫る