45. 食料・・・化学肥料と緑の革命
農業が始まって以来、気候変動による飢饉が人類を悩ませてきた。特に、小氷期と呼ばれる1300年頃から1850年頃まで、世界は低温になり、日本でもたびたび冷害による飢饉に襲われた。ヨーロッパでも大飢饉、黒死病（ペスト）の大流行などが重なり、戦争勃発、魔女狩りの原因になった。
安定した収穫を保証するため、人々は灌漑を行い、寒さや害虫に強い作物を育種してきた。育種の方法も経験に頼っていたが、メンデルは、遺伝要素が独立した単位として振舞うことを数学的に明らかにした。単位は遺伝子と名づけられ、その実態はDNAと呼ばれる化学物質である。遺伝学は膨大な育種のコレクションから必要な形質を抽出し、遺伝子を固定する（品種を作り出す）のに役立った。
作物の成長に必要な栄養素も化学的に解明され、肥料として大量に化学合成された。収穫量が多く、倒れにくい新品種に化学肥料を与える方法と、大型機械を用いた開墾により、この半世紀で世界の穀物生産量を２-３倍に引き上げた。これを緑の革命という。
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緑の革命の基礎となった技術は、全部が19世紀後半から20世紀前半に発見されたり、開発されました。３つの技術に分けられます。
稲と小麦の品種改良の基礎は日本で、トウモロコシの新種は米国で商品化されました。稲と小麦は矮小化品種で、植物の根、茎、葉の成長に配分する光合成産物を少なくし、子実に多くを配分する品種です。背が低いため、多くの実りがあっても倒れにくくなりました。実への配分は20%から50-55%にまで引き上げられました。植物の健全な成長には、十分な根、光合成のための十分な葉、丈夫な茎が必要とされますから、この辺が収穫指数の限界と考えられます。
植物が必要とする無機成分が決定され、その成分を工業的に生産して土壌の微生物に頼っていた影響補給を人工的に行うことができるようなりました。化学肥料の誕生です。化学工業製品として除草剤と殺虫剤も加えることもあります。化学物質により、穀物の成長が促進され、損耗が最小になりました。
もうひとつの要素が動力を搭載した土木機器による開墾や耕作装置です。ダムの建設や地下水の汲み上げもこの中に入ります。
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もともと地球表面は、風化のようなおだやかな地球化学的反応と、生命を構成する生化学的な連鎖反応の場でありました。緑の革命は地球に物理的、化学的、生物的な摂動を加え、それまで保たれていた準平衡反応系を崩すことになりました。大規模な開発が行われた土地は、輪作による地力の低下、収穫量の低下が著しく、また、地下水資源の枯渇や風食、灌漑による塩害に見舞われ、砂漠化したところもあります。除草剤、殺虫剤に対して抵抗力を身につけた害虫も発生します。
世界漁獲高も、年間1億トンで頭打ちになっています。世界の牧草地帯もいたるところで持続可能な放牧の限度を超え、疲弊し、砂漠化しています。
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先進諸国は化学肥料や農薬などを通じて、途上国を世界市場の中に組み込みました。発展途上国の中には外貨獲得のためにコーヒーやカカオなどの商品作物の生産を優先し、逆に穀物を輸入する羽目に陥っている国もあります。人口増加による圧迫、先進諸国での過度な消費が緑の革命を推し進めました。その結果、環境破壊と南北間の経済格差が発生しました。また、伝統的な農業生産を衰退させ、負債と不満だらけの農民を大量に生み出し、伝統的な食用植物の種が減少しています。遺伝子組み換え作物（GMO）は先進国による農業経済支配をいっそう強めるものとして、発展途上国から警戒されています。
実際、先進工業国だけで、地球が生産するものの80−90％を使い、世界中で80−90％の公害を引き起こしています。先進工業国は科学者や技術者の約94％をかかえています。素直に眺めれば、科学や技術は、世界の工業化された地域にいる私達に、世界が生産するすべてを、そして、地球が蓄積した化石燃料を、明らかに持続可能ではない速度で、使い尽くしてしまう能力を与えようとしています。
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植物が光のエネルギーを利用して有機物を作り出す能力を光合成と呼びます。光のエネルギーは葉緑素を中心とした色素に捕らえられ、光化学系の電子を活性化します。電子は電子伝達系を流れ、水素イオンを逆に運び、葉緑体を構成するチラコイド膜に電位を発生します（化学浸透圧）。電位はATP合成酵素を駆動し、電位のエネルギーが高エネルギー燐酸結合である化学結合エネルギーに変換されます。
ATPに蓄えられた化学エネルギーを使って、酵素は様々な合成を行います。例えば、遺伝子であるDNAを複製し、DNAを鋳型としてｍRNAを合成し、ｍRNAの情報はリボソームでタンパク質に翻訳されます。また、ATPのエネルギーを使ってアクチンとミオシンはすべり運動を起こして筋肉を収縮させ、神経細胞のイオンチャンネルは神経信号を伝達します。
細胞は膜に仕切られた生命の基本単位です。細胞は外側の膜（細胞膜）以外に、細胞内にたくさんの生体膜を持っています。生体膜は多くの小部屋や回廊を造ります。生体膜中に存在する膜タンパク質はいろいろな情報・物質・エネルギーのやりとりを行います。化学浸透圧は光合成だけでなく、呼吸により、糖からエネルギーをATPの形で取り出します。また、神経伝達の本体は膜電位の短期的な変化で、スタジアムのウエーブのイメージです。
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これからの人口の増加分を養うため、研究者は農地の単位面積あたりの生産性向上を目指して遺伝子組換え食用植物を開発しようとしています。技術的にはいろいろあると思いますが、基本的には葉の単位面積あたりの光合成産物量を増加させることです。そのためには光合成のメカニズムを解明する必要があります。一般的な話として、最初に簡単にできる改良をした後に、さらに改良を追加するのは次第に困難になります。現在の品種を生理学的に変化させて光合成量を増やす見込みは意外と少ないかもしれません。人工的に損耗の少ない装置や分子で光合成をするシートも目標のひとつでしょう。
遺伝子組み換え作物は干ばつや塩類集積などのような環境的ストレスに対する作物の耐性を補強することや、植物体内に除虫剤を生産することや病気に対する耐性を高めるなど、周辺的なことで実用化されつつあります。
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日本では稲作を中心に食生活が考えられてきました。米が年貢として税金にまでなりました。それほど、水稲はアジアモンスーン気候に位置する日本の気候に合った穀物でしょう。田んぼは維持が大変ですが、栄養分を水が運び、老廃物を流し去るために稲の生育がよく、輪作が可能です。また、水を張るために侵入する雑草が限られます。それだけでなく、田んぼは国土の保全、水源の涵養、自然環境の保全、良好な景観の形成、文化の伝承といった役割を果たしています。自分も幼い時から慣れ親しんだせいかもしれませんが、夏の田んぼの緑の絨毯の景観が大好きです。
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かつてのように、ゆっくりと技術革新が進んだ時代においては新しい商品はゆっくりと市場に出て行きました。自分の手に届く頃にはかなり十分な品質チェックがなされているはずで、また、技術の歩幅も大きくないことから心理的にも受け入れやすいものでした。
新しい植物バイオは何を食べるのかについて大きな疑問を投げかけています。専門家の意見を聞き、議論を整理しても、問題は複雑化する一方です。育種を研究する専門家には、知っていることを語る責任がありますが、それは決して啓蒙ではありません。安全性を証明することは、技術的に、また、論理的にも不可能です。安全性は食べてみないとわからないところが難点です。専門家にいえることは、とりあえず、数百匹のマウスに食べさせて、検定して統計的に有意差があるかないか、それに類することだけです。生物体内で起こっている物質代謝、化学反応は複雑すぎてすべてを網羅し、確定的な評価を下すことは不可能です。食習慣の違い、人種による遺伝子背景の違いなどの社会的な要素もあります。
バイオ技術の問題は食品だけでなく、生態系への影響や、輸出国と輸入国の国家間利害や、企業の思惑がからんで、問題はさらに錯綜します。原子力や自動車と同じに、得られる利益と危険とのバランスを社会全体で納得していくしかないと思います。
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食欲と性欲は人間にとって欠くことのできない生存本能でした。しかし、現在のように生存のための条件が大幅に緩和されると旺盛な食欲と性欲はコントロールしなければなりません。性欲は人口を増やさないように発散させる必要があります。
生きるのに必要なものを食べ、文化的な生活を維持できる程度の人口で人類はやっていく必要があるでしょう。その上限は地球に降り注ぐ太陽エネルギー量に相関するはずです。
つづく
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