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目次
0. はじめに
簡単な年表
1. ビッグバン・・・無限大と無限小 [プランクサイズ]
2. 素粒子・・・E=mc2 [ゲージ理論]
3. 恒星・・・宇宙の夜明け [宇宙背景放射]
4. 元素・・・錬金術とは原子核合成 [核エネルギー]
5. ブラックホール・・・星の誕生と死 [事象の地平線]
6．ダークマター・・・重力の支配者 [ニュートラリーノ]
7. おとめ座超銀河団・・・宇宙の大規模構造 [ボイド]
8. 天の川銀河の誕生・・・小宇宙の成り立ち [いて座Ａ]
9. 天の川銀河の現在・・・小宇宙の構成 [連星]
10．太陽系・・・天空の秩序 [ヘリオスフェア]
11．太陽系の誕生・・・降着円盤 [重力]
12. 地球・・・太陽系の非ガス成分 [コンドリュール]
13. 月・・・ジャイアント・インパクト [潮汐作用]
14. クレーター・・・冥王代の重爆撃 [エアロゾル]
15. 海・・・地球表面の分離 [水]
16. 地殻・・・地球表面の冷却 [界面]
17. 生命・・・偶然と必然 [階層性]
18. 生命を作る単位分子の生成・・・空と海と海底 [フロンティア軌道理論]
19. 生体高分子の誕生・・・海底熱水噴出口 [重合]
20. 炭酸同化作用・・・有機物の成長 [触媒]
21. エネルギー分子の利用・・・生化学エネルギーの通貨 [活性化エネルギー]
22. 遺伝の仕組み・・・RNAワールド [リボザイム]
23. 触媒反応の場・・・非平衡状態を維持する [連鎖反応]
24. 膜構造の誕生・・・内と外を分ける [化学浸透圧説]
25. 複合体の誕生・・・共通祖先の前 [LUCA]
26. 細胞の誕生・・・独立した生命 [分子化石]
27. リボソーム・・・核酸をタンパク質へ [ナノマシン]
28. クラトン・・・スーパーコールドプルームの発生 [対流]
29．ウイルス・・・進化の立役者 [逆転写酵素]
30．ゲノム・・・遺伝子に刻まれた時間 [分子時計]
31. 光合成・・・酸素と有機物の供給 [ストロマトライト]
32. 縞状鉄鉱層・・・二酸化炭素の減少 [酸化]
33．細菌・・・進化のカオス [多様化]
34. 超大陸・・・生物の進化の原動力 [ウィルソン・サイクル]
35．全球凍結・・・暗い太陽のパラドクス [相転移]
36. 真核細胞・・・分業と専門化 [共生説]
37. 生殖・・・男と女は必然か [性]
38. 感覚・・・外界を知る [レセプター]
39. 不整合・・・失われた記録 [先カンブリア紀]
40. 多細胞生物・・・集合から組織へ [自己]
41. コラーゲン・・・細胞を包む [分化]
42. エディアカラ紀・・・平和な海 [藍藻マット]
43. カンブリア紀・・・進化の大爆発 [目]
44. オルドビス紀・・・豊饒の海 [殻]
45. シルル紀・・・陸への進出 [土壌]
46. 山脈・・・大陸が集まるとき [バリスカン造山運動]
47. デボン紀・・・魚の時代 [骨]
48. 石炭紀・・・埋没した炭素 [メタモルフォーゼ]
49. ペルム紀・・・脊椎動物の陸上への進出 [両生類]
50. ゲノムの進化・・・大進化の基礎 [遺伝子重複]
51. 三畳紀・・・ 最大の大陸 [パンゲア]
52. ジュラ紀・・・古生物のヒーロー [恐竜]
53. 白亜紀・・・恒温動物 [ホメオスタシス]
54. 巨大隕石・・・天変地異は回避できるか [リスク]
55. 胎盤・・・新しい生殖戦略 [レトロトランスポゾン]
56. 新生代・・・教育する動物 [ミラーニューロン]
57. 果実・・・共存共栄 [種子]
58. 新生代・・・大陸が海の流れを変える [南極海流]
59. 草原・・・寒冷化と短いライフサイクル [C4植物]
60．海嶺・・・湖の消滅と哺乳類の進化（超新星爆発）
61. 氷河期・・・寒冷化 [メッシニアン塩分危機]
62. ミランコビッチ・サイクル・・・周期的な寒冷化と温暖化 [アルベド効果]
63. 日本海・・・国産みの原理 [フィリピン海プレート]
64．日本列島・・・プレートの四重すくみ状態 [フォッサマグナ]
65. 霊長類・・・樹上生活のエキスパート [オキシトシン]
66. 猿人・・・人も猿もサルから進化した [ボディイメージ]
67. 原人・・・支配者の系譜 [A10神経]
68. 前頭葉・・・驚異的な発達の謎 [NOTCHファミリー]
69. 氷河期・・・地球の公転、自転の揺らぎ [ポジティブ・フィードバック]
70. 火・・・万能の道具 [フロレシエンシス]
71. ネアンデルタール人・・・現生人類の兄弟 [古代人ゲノム]
72. 現代人・・・道具と言語の同時進化 [ピナクルポイント]
73. 言語・・・発声器官の直接支配 [FoxP2]
74. 出アフリカ前・・・フロンティア精神に満ちた祖先[シラミ]
75．出アフリカ・・・旧人との混血[ウルム氷期]
76. 道具・・・脳機能の微調整 [マイクロセファリン]
77. 人種・・・地球レベルでの移住 [適応放散]
78. ウルム氷期・・・人類史上最も寒冷な地球 [氷河湖]
79．大陸棚・・・水没した歴史[スンダ大陸]
80. 海洋性洪水・・・楽園を追われた人類 [ヤンガードリアス期]
81. 農業・・・生態系の理解と応用 [印欧語族]
82. 城郭都市・・・青い目 [ヒプシサーマル期]
83. 4大文明・・・気候の寒冷化は都市文明を生んだ [牧畜]
84. 法典・・・古代王朝の盛衰 [ギルガメシュ叙事詩]
85. 文字・・・青銅は国家なり [ハンムラビ法典]
86. 歴史・・・正統性の根拠 [アルファベット]
87. 哲学・・・個人の発見 [ウパニシャド]
88. 帝国・・・傑出した個人の活躍 [ヘレニズム]
89. 一神教・・・森羅万象の背後 [聖典]
90. 地図・・・山は隔て、海は結ぶ [羅針盤]
91. 世界帝国・・・大陸の端と端をつなぐ [火薬]
92. 鎖国・・・成熟社会の一面 [倭寇]
93. 国民・・・民主国家の誕生 [人権]
94．日本民族・・・我々はどこから来たか [極東の島国]
95. 現代文明・・・この200年で進行中の変化 [科学]
96．産業革命・・・鉄に閉じ込められた炎 [動力]
97. 化学・・・高い生活水準を支える [分子]
98. 農業・・・腹が減っては文明が維持できない [緑の革命]
99. 医学・・・身体と衛生環境を管理する [抗生物質]
100. 戦争・・・ヨーロッパ人による世界征服 [原子爆弾]
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簡単な年表
宇宙の誕生 137.98±0.37億年前
宇宙の初期進化（ビッグバン後）
地球の歴史
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不惑（40にして惑わず）とはよく言ったものです。不惑以前は、日常の問題についてはどこまでやれば解決したといえるのか、専門の生命科学の問題、その社会的な意義、社会常識の「常識」としていいものと「短期的な常識」に過ぎないもの、集団の運営方法や、他人に対して上下関係をどこまで強調するべきか、等々の疑問に埋もれていました。これらの諸問題が、実は人間の知識や認識に限界があると認識することで整理・解決でき、そして、その認識を土台として成り立つ社会の仕組みがおぼろげながら見えてきました。
自分の考えていることを整理して体系化すれば、もっとうまく生きることができるのではないだろうか。この文章は自分の処世術のために書いています。満遍なく書くために、私が認識しているすべての時間軸に沿って歴史を語り（森羅万象の系譜）、その歴史からポイントを選んで、様々な考え方をまとめる（百家万説の系譜）方法をとりました。表現は日常語にとどめることを心がけました。高度な思想を表現するために特別な言葉を作るのでは言葉遊びに陥るのではないか。高度な思想も日常の書き言葉で表現しようと考えました。
現在はインターネットという便利な発表手段があります。しかし、長い文章を単にウエブページに載せるのでは読むほうも大変だし、読まれないのではないか。しかも、自分の今までの仕事ぶりから考えると、いずれ書くのが面倒になり、やめてしまう恐れが大きい。そこで、メルマガにするのがよいと思いました。毎週、一区切りずつ、宇宙の誕生から始まって、地球の歴史、生命体の歴史、人類の歴史、それらを現代の視点を交えて現代まで解説する。特に、考え方に力点を置き、科学的な認識、人生論的な理解について書く。未完成でも次に進み、最後まで行ってからは改訂版を書く。こうして積み上げていけば、全体として自分の哲学や基礎になる知識を点検できることになる。
私たちは皆、未整理な知識を大量に持っていて、常々、体系的なものにしたいと思っています。学校時代には教科書が知識の体系であったでしょう。社会人になると、職場や家庭、地域社会での活動などの生活の中で得る知識、仕事に関する専門的な知識、読書や趣味など個人的な知識はそれぞれが断片的です。知識の断片が意外な関連を持ってつながったとき、また、概念的な類似性などに気づいたとき、自分の知識体系がすこし拡大するのです。こんな作業は結構面白いと思っていました。上位認識とか転用可能スキルと呼ばれるものです。
何版か重ねるうちに、私がメルマガを利用して行っている趣味は、大げさに言うと、科学が積み上げた知識を活用しながら、新しい「神話＝世界創造」の世界を生み出すことと思うようになりました。かつての宗教の教義・哲学のように、新しい「神話」はできるだけ日常と重なり合う必要があり、生活や社会全体を豊かにする道具となるでしょう。
あくまで自分のための作業なので、自分の知っている範囲の事柄を、自分の認識の深さに応じてブロックパズルを組み立てるような、そんなイメージです。大江健三郎さんの言葉を引用します。「不正確に覚えることは、覚えないことよりずっと悪い、というのは父が私に言ったことでした。そして私はしっかりと本から覚えたことを、それも面白く、毎日の会話の中に取り入れることのできる人を尊敬していました。」（「新しい人」の方へ）
残念なことに、人類の知識では歴史の空白が何か所かあります。その部分は自分でもっともらしいと思える仮説で埋めました。理系の素養をしっかり固めたという自信を裏付けに仮説を選択しています。宇宙の歴史を無理のない仮説で連続的に説明したいという表明です。本小巻は一般的な理論を深く掘り下げるわけではないし、従来と異なるユニークな見解を紹介するわけでもありません。巻末の文献で紹介した素晴らしい方々の努力の成果を一冊にまとめたものにすぎません。
今から138億年ほど前、真空の揺らぎから宇宙が誕生した。
ビッグバン仮説では宇宙の最初に特異点がある。特異点での宇宙の大きさはプランクサイズ（10-44秒、10-33 cm）である。プランクサイズではハイゼンベルグの不確定性原理により、エネルギー保存則やアインシュタインの相対性理論が破れる。この大きさでは真空で物質が生じたり消滅したりする（仮想粒子）。
宇宙は誕生直後、10-34 秒後までにインフレーションにより急膨張し、過冷却状態になった。真空が宇宙前の状態から現在の状態に相転移したときに開放されたエネルギーで宇宙は高温で高密度な状態になった。インフレーションが起こったことで初期宇宙は自己の重力によるブラックホール化を免れた。真空はポテンシャル・エネルギーを持っていて、エネルギーの高い状態から低い状態へと落ち着こうとする性質がある。真空から誕生した宇宙はインフレーションを起こしたほうがポテンシャル・エネルギーを低くできる。
インフレーションによって急激に膨張した宇宙は、初期の小さな揺らぎをそのまま拡大した。現在、その揺らぎは背景放射のわずかな不均一性と、銀河の分布に偏りがあることに現れている。小さな揺らぎは重力によって拡大され、宇宙の大規模構造を形成した。宇宙背景放射を観測するための人工衛星Planckは2009年に打ち上げられ、その結果が、2013年に公開された。宇宙の組成は、バリオンが4.9%、ダークマターが26.8%、ダークエネルギーが68.3%であった。そして、ハッブル定数は67.15±1.2km/s/Mpcとなり、宇宙年齢は137.98±0.37億年であった。
銀河は1000万光年程度のスケールで集団を作っている。銀河群や銀河団（群より大きい）はさらに超銀河団を形成している。太陽系の属する天の川銀河は局部銀河群に属する。天の川銀河はおとめ座超銀河団に属する。超銀河団は数億光年の大きさを持つ。宇宙には逆に銀河の存在しない大きな空間がある。銀河の分布を調べると、泡状構造となり、銀河は泡（銀河が存在しない空間。ボイド）の周囲に集まっていることが判明した。
宇宙の大規模構造ができるには、目に見える恒星の物質だけでは重力が足りない。理論に基づいて計算すると構造形成に138億年では足りない。目に見える物質の数倍の質量の暗黒物質（ダークマター）を仮定し、星間ガスや恒星がそこに引き寄せられて星や銀河が形成されたという仮説が生まれた。暗黒物質は重力レンズ効果を利用して間接的に質量や分布を測定する。宇宙における暗黒物質の大規模分布を示すマップをみると、暗黒物質の網目状構造が時間の経過（地球に近づくにつれ）とともに成長し、巨大なボイドで隔てられているようすがみられる。暗黒物質の網目構造に沿って銀河が集中し、暗黒物質の中で銀河が育ってきたという銀河形成論を観測的に検証できた。
インフレーション以後、宇宙空間の膨張は一定の速度で進んだと考えられる。最近、遠方の超新星ほど、宇宙の膨脹率が一定であると考えたときの速度よりも大きな速度で遠ざかっているように観測された。すなわち、宇宙空間の膨張は加速している。そこで、新たにダークエネルギーの概念を導入して説明しようとしている。138億光年より先では、空間は光速を超える速度で膨張するので、宇宙の地平線と呼ばれる。膨張のスピードから計算される現在の宇宙は半径 470億光年。空間の一番外側は光速の３倍以上で遠ざかっている勘定である。
+++ 宇宙は光の速度を超える +++
国立天文台が公開した「一家に 1枚 宇宙図 2007」。人類が観測できる範囲は時空間（空間は2次元になってます）の中でしずく型をしていると言う図が目を引きました。そして、宇宙全体は半径 470億光年！？。それは137億年前の時点で地球から光速で遠ざかっている地点は、膨張の結果、光速以上で遠ざかる地点へと移動したためなのでしょう。そういえば、宇宙の半径は137億光年と宇宙年齢×光速と考えてきましたが、これも単純すぎた解釈でした。いずれにしても、しずく型の理解にはもう少し時間がかかりそうです。「宇宙の膨張は空間自体の膨張であるため、光速を超えることも可能」とか、「一番外側が一番速く私たちから遠ざかりますが、その現在の速度は光速の３倍以上」と、いままで光速に拘束されてきた宇宙観がちょっと大きくなりました。
+++ ビッグバン宇宙は観測と理論から導かれた仮説である +++
ビッグバンと呼ばれる宇宙の始まりは、虚無の空間の中に突然、強い光とともに爆発が生じたようなイメージです。しかし、初めにあった虚無の空間は人間のうかがい知ることができないため、虚無にしろ、ほかの言葉にしろ、表現することは不適当です。空間も３次元空間なのか、それとも、３次元は生まれた宇宙空間の特長なのでしょうか。また、時間もこのときに生まれたとする説もあります。
膨張するビッグバン宇宙はアインシュタイン方程式の解の一つとして予想され、ハッブルが観測によって膨張していることを証明しました。宇宙の星雲の大部分が地球から遠ざかっていて、遠い星雲ほどスピードが速い。そのスピードから計算すると、100億年ほど前には地球と同じ位置にきます。つまり、星雲のスピードが今と変わらないとすると、100億年前の宇宙は非常に小さい。多くの物質を小さな体積に圧縮すると温度が上がります。また、空間を小さくすると電磁波の波長が縮んで、温度が上がります。当時の温度を、現在の物質の量と密度から推測できます。こうして生まれたのがビッグバン仮説です。より詳細な観測と計算により、宇宙の年齢は138億年と見積もられています。
膨張スピードは星雲までの距離に比例するので、遠い星雲は光速で遠ざかると予想され、その星雲は観察できません。星雲の速度が光速に達する距離を宇宙の地平線と言います。地平線の外側の空間は存在していても、見ることはできません。
宇宙を外から眺めること自体が不可能で、意味がありませんが、人間は宇宙を外側から眺めるというイメージを簡単に作り出してしまいます。宇宙の膨張は爆発して高温の炎が飛び散るのではなく、宇宙の空間だけがいたるところ、大きくなるというイメージがより正確のようです。物質の大きさや密度は変わりません。おそらくダークマターの大きさや密度も。
+++ 対称性の破れ +++
2008年にノーベル賞を受賞した日本人3名による対称性の破れの解釈についてマスコミで宣伝していたのは粒子・反粒子の数の揺らぎの問題で、1：1で生じたはずの粒子と反粒子がビッグバン直後に対消滅したが、粒子がわずかに多く（対称性の破れ）、現在の宇宙では粒子が支配的である、という説です。しかし、南部先生の理論はそんなことではなく、もっと深遠な思想でした。
自然界に存在する様々な対称性は安定性を求めて自発的に対称性を崩すことがあるという理論です。対称性のある状態がエネルギー的に高い状態にあることがある。この状態は不安定なので、自発的に対称性が崩れる。すると、場の量子論から南部ゴールドストーン粒子が発生する。南部ゴールドストーン粒子は質量ゼロの粒子に縦波として加わって、質量を与える。つまり、質量の起源に関する理論です。
陽子の中には3つのクォークがあるが、その質量は３つ合わせて陽子の質量の２％でしかない。残りの質量はクォークのカイラル対称性の破れから生じる。カイラル対称性は鏡像対称である。ビッグバン直後ではすべての粒子は光速で飛び回っていたのでカイラル対称性（スピンの向き）は保たれていた。しかし、宇宙が相転移して粒子と反粒子のペアが凝縮し、空間を埋め尽くした。自由に飛び回っていた粒子は粒子と反粒子のペアとぶつかってスピードを失った。すると、見る方向によって（光の速度は変化しない）スピンの向きが変わる（カイラル対称性の破れ）ことになり、南部ゴールドストーン粒子が発生。粒子に取り込まれて粒子に質量を与えた。ヒッグス粒子はその一例だそうです。
いずれにしろ、宇宙の始まりでは高温高圧で、すべての素粒子が光速で飛び回っていた。この状態は対称性がとても高い状態で様々な対称性が備わっていたのです。が、宇宙が膨張し、温度が下がるにつれて対称性が失われて、質量が生じ、粒子が誕生したと考える。具体的な計算式はわかりませんし、南部ゴールドストーン粒子が発見されたわけではありません。このように解釈すると、粒子の質量について説明できるし、クォークを陽子や中性子に閉じ込めている強い力についても説明できる。
粒子の誕生とともに力（相互作用）も誕生したと考えられている。統一場の中から最初に出現したのは重力である。宇宙誕生の10-38 秒後と推定されている。ほかの相互作用が光子やグルーオンなどの素粒子の交換で伝達されることから、重力を伝達する仮想の粒子はグラビトンと呼ばれている。すべての素粒子に引力（万有引力）として、遮られることなく無限遠まで働くため、マクロの世界を支配している。地球、太陽、銀河系などの天体の運行をつかさどり、巨大な宇宙の構造を作り出している。
重力の誕生後、宇宙のインフレーションが起こり、宇宙誕生後10-34 秒後に完了した。直後の10-33 秒後にグルーオンにより媒介される強い相互作用と電弱相互作用(弱い相互作用と電磁気力）と呼ばれる２つの力が出現したと推定されている。超高温状態だった最初期の宇宙ではクォークとレプトン（6種類あるうち、電子とニュートリノが安定）、グルーオンが自由に飛び交う状態であった。クォークとグルーオンのプラズマは気体や液体のような挙動を示した。当時はピンの頭ほどの滴がエジプトのピラミッドと同程度の質量を持つくらい密度が高く、温度も太陽の中心核の100万倍に達した。
宇宙誕生の10-13 秒後には宇宙の冷却とともに真空の相転移が起こった。電弱相互作用が弱い相互作用と電磁気力に分かれた。弱い相互作用は伝達距離が極めて短いために、日常の世界で、その影響を見ることはない。ほぼ同時に、10-13 秒後には真空はヒッグス粒子に満たされ（ヒッグス粒子の海、ヒッグス場）、ヒッグス粒子と相互作用する素粒子（光子以外）に質量が生まれた。クォークやレプトンはヒッグス場と反応し、運動するときに、ヒッグス場によるブレーキを受けることになり、速度が光速以下となった。また、粒子の運動を加速したり方向を変えたりするときには何らかの外力が働く必要がある。
運動エネルギーと違い、静止質量エネルギーは宇宙が膨張しても小さくなることはない。したがって、物質のエネルギー密度は、宇宙の膨張で体積が大きくなった分だけ下がるものの、光のエネルギー密度に比べればゆっくりと下がる。その結果、宇宙が膨張するほど、物質のエネルギー密度は、光のそれに比べて大きくなっていく。陽子や中性子が誕生したころ（宇宙誕生後１マイクロ秒）、物質のエネルギー密度は光に比べてわずかに数十億分の一であった。
光が満ちた状態、つまり光子気体と呼ばれるものは高い圧力を持っていて、ある領域で密度が高くなれば、それに応じて増大した圧力による反発で、元の密度に戻ろうとする。そのため、光のエネルギー密度のほうが高いうちは重力がいくら頑張っても密度揺らぎは成長できない。
誕生の10-6 秒後、クォークがグルーオンにより結合し、陽子や中性子（クォーク3個からなる）、中間子（クォーク2個からなる）が生まれた。陽子と中性子は中間子を媒介として原子核を形成した。強い相互作用をつかさどる素粒子であるグルーオンは陽子、中性子、原子核に閉じ込められ、これ以後、日常の世界で見ることはない。さらに温度が下がって、誕生の10-4 秒後、宇宙には陽子と中性子、それらの結合した原子核、電子、光子、ニュートリノが基本粒子として残された。そのころは宇宙は基本粒子のほかに、ダークマターで満たされていた。できた核子の数は光子10億個に対して1個の割合であった。
宇宙誕生1 分後には陽子と中性子が結合した重水素原子核が安定化して、その後、核融合が進み、軽い原子核が合成された。初期の宇宙では陽子が1個の水素（創生された中性子の数によっては重水素）と、陽子が2 個のヘリウム原子核が大部分を占めている。
+++ 日本神話と現代宇宙創生論の共通性 +++
宇宙創生のときに物質と同時に相互作用が出現し、基本粒子や相互作用が、宇宙の温度が下がると消える（見えなくなる）くだりは、古事記の書き出しを思い起こさせます。
天地初めて発れし時に、高天原に成りし神の名は、天之御中主神、次に高御産巣日神、次に神産巣日神、此の三柱の神は、並に独神と成り坐して、身を隠しき。
次に、国稚く浮ける脂の如くして、くらげなすただよへる時に、葦牙の如く萌え騰れる物に因りて成りし神の名は、宇摩志阿斯訶備比古遅神、次に天之常立神。此の二柱の神も亦、並に独神と成り坐して、身を隠しき。上の件の五柱の神は、別天津神ぞ。
初めの３柱の神はクォーク、弱い相互作用、強い相互作用になぞらえるでしょう。誕生と共に姿を消す神は日本神話の独創と思います。日本人は、なぜ、このような神を思いついたのでしょうか。
相互作用のかたちは、場の量子論（ゲージ場理論）にもとづいています。強い力は量子色力学（QCD）、電磁力と弱い力はワインバーグ・サラム理論で記述され、この２つの理論を合わせて「標準模型」とされています。
標準模型では物質を作る素粒子（レプトン、クオーク）とゲージ粒子（グルーオン）の2種類の素粒子を考えています。基本粒子が相互作用するときにゲージ粒子を交換します。
電磁気力を交換するのは光子とされていますが、日常の電磁気現象で電場や磁場を考えると、そこにどうも頭に入りません。超高温における素粒子物理学の世界の話でしょうか。
温度が下がると、素粒子は結合して日常的な粒子を形作ります。我々の見ている、もしくは利用している粒子である原子は少なくとも地球上で支配的な存在です。素粒子は太古の神話の世界の住人です。
+++ 電磁場 +++
電場と磁場が合成されたものを電磁場と呼びます。銅線内を電子が振動すると電磁場が銅線の周りに発生します。電磁場は振動しながら空間を伝わります。これを電波と呼びます。真空中なら光速度で伝わります。電波は波長の長い電磁波です。波長が短くなると、別の名前で呼ばれます。分子がエネルギーを得て振動、回転する場合もその状態の変化により電磁波を発生します。マイクロ波や、遠赤外線、赤外線と呼びます。分子や原子の電子がエネルギーを得て、放出するときに電磁波、すなわち、光が発生します。高速の電子が重金属にぶつかって急に減速するときにX線が、原子核のエネルギー変動によりガンマ線が発生します。この2つの電磁波の波長は同じくらいですが、X線は人工的に発生した電磁波を、ガンマ線は原子核から発生したものを言います。
電磁波が物体にぶつかると、そのエネルギー（波長）により、物体が変化します。電波は物体に自由電子があるとき（金属であるとき）、自由電子を振動させ、電流を発生します。アンテナの原理です。自由電子がないと、熱エネルギーになります。赤外線やマイクロ波の場合、分子の振動や、分子を構成する原子の振動を引き起こし、熱になります。光は分子や原子に含まれる電子のエネルギー凖位を高くします。その結果、化学反応が起こることがあります。X線、ガンマ線の場合は電子を弾き飛ばして、化学反応を起こします。X線、ガンマ線のエネルギーが強い場合ははじき出された電子が高いエネルギーを持つために、広範囲で化学反応を起こします。
電磁波は光子とも表現されます。光子は粒のイメージが強く、波のイメージと相容れない面があります。しかし、光子は物質ではありません。エネルギー量子が発見されたとき、それは光のエネルギー、波長として表現されました。そのため、光も粒子のごとく、光子として表現されたためです。
携帯で話ができるのは電磁誘導の仕組みを利用するからです。私が今書いた文章もコンピュータから電波に乗ってルータに入り、インターネット上のマグマグ・サーバーに格納されます。
+++ 素粒子の運動・生成･消滅は数学で記述される +++
相互作用のかたちは、場の量子論（ゲージ場理論）にもとづいています。強い力は量子色力学（QCD）、電磁力と弱い力はワインバーグ・サラム理論で記述され、この２つの理論を合わせて「標準模型」とされています。相対性理論による重力場の説明はへこんだ平面としてイメージされます。質量により空間が変形し、その空間を運動する質量(物体)の速度や方向が凹みに応じて影響を受けます。同じように、電磁気学で考察する電場、磁場も同じように空間が変形して、荷電粒子に力を及ぼすとイメージできます。ゲージ粒子を交換することで力を及ぼすのが、日常の電磁気現象などを考えると、どうも頭に入りません。とりあえずは高温における素粒子物理学と捉えています。
+++ 場の量子理論 +++
粒子を波としてあらわすとき、波が伝わる場を想定しなければならない。その場を量子力学の要請に従って記述したものが場の量子論です。量子論は粒子のエネルギー値が飛び飛びになるという性質を定常波として説明します。粒子は波動でなければならず、しかも、両端が固定された定常波でなければなりません。固定された両端がなくとも閉じた輪になっていれば定常波ができます。場の量子論は空間が粒子の単位エネルギーの波で埋め尽くされていると考える理論です。空間は空っぽでなく、粒子の波動の素で埋め尽くされ、粒子はその波動が一定のエネルギー以上の値を得た場合に観察される現象です。
素粒子が空間の各点に埋め尽くされていることから、素粒子は生まれたり消えたりしていると考えることも導かれました。すると、加速器の実験で、電子と陽電子を衝突させると、クォークと反クォークが誕生するなどの現象もうまく説明できます。電子とクォークは全く別種類の素粒子です。電子はどこに消え、クォークはどこから現れたのか。電子のエネルギーはクォークに転嫁されたと考える。場が重なっているために、手品みたいな変換が可能になります。
ところで、現在、サイクロトロンなどを使って発見されている素粒子は数十もあります。これらの素粒子すべてに量子場があるとしたら、現在物理学はとてつもなく複雑な量子場を計算しないと物理現象が正確に記述できないことになります。せめて、基本粒子にできないか。ビッグバン直後では数十あった素粒子は現在では５つにまとめられます。光子、ニュートリノ、電子、クォーク（uとd）、グルーオン。これでも十分複雑ですが。なお、クォークとグルーオンは陽子と中性子に閉じ込められ、粒子として出てくることはありません。
波動として波を作るにはある方向に広がりがなければなりません。量子論では計算式でパラメータとして波動が計算されますが、その実態は時空間にあるとおかしなことになります。何しろ基本粒子だけで５つあり、それぞれが量子場を持って我々の宇宙と重なっていなければならない。紹介した解説書（光の場、電子の海。両縛り論への道 吉田伸夫著 新潮選書 2008年）によると別の次元で振動していると解釈する。え？ ビッグバンの時は超対称性理論で言うように数十もの素粒子が誕生し、それぞれ別次元を振動する量子場を持っていたのですが、宇宙が膨張してエネルギー密度が下がるたびに素粒子を支えるエネルギーが足りなくなり、その次元が消滅して今の宇宙になりました。今の宇宙は４次元時空間＋最低５つの量子場の次元。てことは今の宇宙は最低９次元なのです。
おっと忘れ物。ダークマターも質量をもった素粒子とすれば、場の量子論で説明されます。ダークエネルギーはあまり粒子のイメージはないから、こちらは置いておきましょう。合計10次元ですね。これでいいのか。ただ、自分的には何となく納得です。
中性子と陽子、電子は光子と結合して液体状態になり、小さな密度の揺らぎが波（バリオン音響振動、baryon acoustic oscillations）となって宇宙を満たした。最初は１：１だった陽子と中性子であったが、中性子は不安定で陽子と電子に分解する。この分解はビッグバン後3分で急激に衰えたがその理由は原子核形成が始まったためである。このとき、陽子の数は中性子の数の7倍になった。
ビッグバン後3分、水素、ヘリウムの原子核が形成された。水素の原子核は陽子1個と中性子を０、１、２個含む３種類がある。また、ヘリウムの原子核は陽子２個と中性子１、２個を含む2種類である。その割合は水素が75%、ヘリウムが25%である。宇宙は原子核と自由電子に満たされ、プラズマ状態であった。ビッグバン後1000秒の間にさらにリチウム、ベリリウム原子核がごくわずか誕生した。
光子のエネルギー密度は宇宙の膨張と共に急激に低下し、通常物質とダークマターの静止質量エネルギー密度に対してついに逆転するのが宇宙誕生後５万年である。宇宙のエネルギー密度の担い手が光から物質に変われば宇宙膨張の仕方も変わる。膨張速度が徐々に減速していくことには変わりはないが、物質のエネルギー密度の低下は光に比べて緩やかなので減速の度合いも小さくなる。同時に、物質と光のエネルギー密度の逆転により、星や銀河の形成の原動力である宇宙の密度揺らぎの増幅が始まる。物質の密度分布はバリオン音響振動によって波の重ね合わせとして生成されたものである。
宇宙誕生から約 38万年後に温度が約4000K（Kは絶対温度）に冷えると、電磁気力により原子核の周りに電子が捕らえられ、原子が形成された。これを宇宙の中性化と呼ぶ。すると、自由電子に吸収されたり放出されたりして直進できなかった光が妨げられずに進むことができるようになり、宇宙は透明になった（晴れ上がり）。このとき宇宙を満たしていた光（電磁波）は水素原子から放出された波長21cmの電波である。現在では2.7Kの宇宙背景放射として観察される。当時の宇宙の大きさは現在の1000分の１と見積もられる。
インフレーションで生まれた密度揺らぎを初期条件として出発すると、小さいスケールの揺らぎのほうが先に成長する。そのため、小さなハローから先にできて、さらにそれが合体を繰り返してより大きなハローに成長していく。こうしてやがて銀河スケールのハローが登場し、さらには銀河団や宇宙の大規模構造につながっていく。そして暗黒物質ハローの中で星々が誕生する。それは銀河の誕生でもある。
ビッグバンから5000万年後、多数の第一世代の恒星が誕生したと思われる。第一世代の星はほぼ水素から成り、太陽のような重元素を含む星に比べて巨大で温度が高く、よりたくさんの光子が放射される。ビッグバン後1億8000万年には水素原子が恒星の光により加熱され、水素原子の電離が始まった。第一世代の恒星は大質量ゆえに寿命が短く超新星爆発がひんぱんに起きた。
シミュレーションによるストーリーは以下のとおりである。ビッグバンから3億年後に太陽質量の1%程度の小さな原始星が形成された。原始星は周りのガスを集めて成長し、太陽質量の20倍くらいになると、激しく輝き始めた。光の圧力で成長が抑制され、太陽質量の40倍程度で成長が止まった。別のシミュレーションでは太陽質量の100倍に達する巨大な恒星を予想する。
宇宙空間に残された水素は星からの紫外線によって電離した。ビッグバンから約5億年後のこの過程を宇宙の再イオン化と呼ぶ。現在、観測できた最古（最遠方）の銀河は宇宙が誕生してから約 6億年（132億光年先）のクエーサーである。やがて、銀河が形成されるにつれ、宇宙空間から水素原子が少なくなり、ビッグバン後9億4000万年には現在の濃度レベルになった。宇宙の夜明けと呼ばれる。
+++ 人間原理という自己中心的な科学理論がある +++
人間原理は、「宇宙を特徴付ける様々な物理基本量、法則、定数がなぜこの値なのかを説明するには、そうでなければ私たち人類が存在できないからこうなっている、というしかない」という主旨の原理です。言い出したのは宇宙論の大御所ワインバーグです。
物理定数をちょっと変えて計算すると銀河も星も生まれず、従ってこの宇宙には人類も生まれなかったという結論にたどり着く。人類がいないなら、この宇宙について問うものもいないはずだ。とすれば宇宙は、人間（生命）が生まれるように調整されたものではないのか？
これは、神が人間のために宇宙を創造したという解釈に似ています。科学者としてはとんでもない、禁断の主張です。ところが、最近では宗教論議とともに「宇宙は知的に設計された」といった主張もかなり盛んなようです。進化論を認めない運動と同根でしょうか。
実際のところ、多くの宇宙が生まれたが、この宇宙しか人類は知らないと解釈するしかないでしょう。
+++ 測定は系に影響する +++
温度は粒子の運動エネルギーです。電子と原子核が分離するような温度は測定できません。なぜなら、物質である温度計が使えないからです。高エネルギー粒子は運動エネルギーを温度に換算します。素粒子で使われる運動エネルギーの単位はeV（エレクトロンボルト）で、１Vの電位差によって電子が得る運動エネルギーです。大雑把に温度に換算すると、１eVは1000 K （絶対温度）に相当します。変換定数はボルツマン定数です。そして、粒子の運動エネルギー（エネルギー準位とも言う）が変化するとき発生する電磁波の色から運動エネルギー、すなわち、粒子の温度を推定します。光は電子のエネルギー順位が変化する時に発生し、物体は数百度から数千度の範囲で可視光線を出し、原子の運動エネルギーに依存した色の光が発生します。
温度が低く、物質の温度が原子や分子の運動エネルギーで測定できる場合、物質は可視光を発生しませんので、閉鎖した物体の物理量に換算して温度を測定します。たとえば、赤く着色したアルコールの体積などがよく使われます。温度が高いとアルコールの体積は増え（アルコールの分子運動が高まるためと説明されます）、温度が低いとアルコールの体積が減ります。細い均一な太さの管に入ったアルコールはその長さで体積を、すなわち温度を測定できます。温度計の原理です。また、半導体が持つ温度によって電気伝導度が変化する性質を利用しても温度を測定でき、最近ではこちらのほうがデジタル技術と相性がよいので普及しています。
温度を測定するには、その物体に温度計を差し込まなければなりません。差し込む温度計の温度より温度が高い物体の場合、温度計を入れることで温度が少し下がります。逆に、温度が低い場合は温度が少し上がります。厳密に正確な温度を測定する場合は温度を測る行為そのものが対象の温度を変える可能性を正確に評価する必要があります。もしくは、測定による対象の変化がごく小さく、例えば99%以上（この量も測定するという行為の目的による）は正確であるという予想の元で測定行為は計画され、解釈しなければなりません。
素粒子を観測する場合も例えば光子をぶつけてその反射で観察します。このとき、光子との相互作用により、素粒子の運動が変化します。ぶつかった瞬間の状態はわかりますが、その後の運動はわかりません。つまり、測定が系に影響したと言えます。
測定する行為が対象に影響するのは、温度や物理学の測定に限りません。世論調査をするときはアンケートを行います。例えば、全校生徒を対象としたアンケートなどでは、質問内容とその順番により、回答者の考えが変わるかもしれないことを想定する必要があります。アンケートを計画するときはこれらの点について注意する必要があるし、測定結果（アンケート結果）を解釈するときも同様です。
+++ 不確定性原理 +++
久しぶりに場の量子論の解説書を読みました（光の場、電子の海。両縛り論への道 吉田伸夫著 新潮選書 2008年）。きっかけになったのはブルーバックスの「早すぎた男 南部陽一郎物語 時代は彼に追いついたか」 中嶋彰 著を読んで、気になった場の量子論についてもっと具体的に知りたくなったからです。
その前に、不確定性原理について。電子のエネルギーは飛び飛びの値しかとらない。この測定結果を説明するために波動関数が導入されました。電子は原子核の周りを惑星のようにまわっているというのが高校生レベルの知識。ところが大学では電子の運動は波動関数によってあらわすことができると学びます。その考え方には驚きました。すなわち、波動関数は波なので、定常波ができたときだけが安定するという。固定された両端を持つ波は節の数が整数倍になるときに安定します。これが電子の取りうるエネルギー値で、ℏνがその単位です。ℏはプランク定数、νは固有振動数です。シュレーディンガーの波動方程式は量子力学（私は量子化学を受講しました）の基本の式ですが、電子の存在確率を示す式として導入されました。
紹介した解説書によると、シュレーディンガーの波動方程式は確かに電子の原子核の周りの存在確率を与え、エネルギー準位による電子の波動の形を示します。しかし、電子の粒子性については説明できなかったので、ハイゼンベルクの行列方程式のほうがより正確な解を与えると説明していました。私は行列方程式の方は学びませんでした。
エネルギー準位の単位は電子の位置と運動量の変化率の積にも表れ（ハイゼンベルクの不確定性原理）、電子の位置が固定すると運動量が無限に大きくなるという現象を引き起こします。電子の位置を測定しようとすると運動量に影響を与えるという、説明しか覚えていなかったのですが、紹介した解説書によると、例えば、原子核の周りをまわっている電子が原子核に落ち込むと、位置が狭い範囲に固定されるので、電子の運動量が増えて飛び去ってしまう。電子が原子核に落ち込めないことを保証する原理であるという。
原理というのがアプリオリに降ってくるので、量子力学なども近似の学問のように感じましたが、もちろん、その難解な数学は理解できません。ただ、このようにイメージが伴う形で説明してもらえると少し親近感がわきます。
電子は粒子であり、かつ、波動であるという量子力学の解釈は場の量子論によって説明されます。この話は来週に回しましょう。
恒星の一生は進化と呼ばれる。宇宙で最初に誕生した第一世代の恒星群は、宇宙が現代に比べて小さく、材料となる水素やヘリウムの濃度が高かったので、質量も桁違いに大きい。重力によって水素ガスが凝集し、中心部が1000万度を超えると、核融合反応がスタートした。
初期宇宙の水素の原子核は陽子単独が6に対して、中性子を含む重水素が1の割合であったと考えられる。重水素は２つの水素原子核（陽子）からも作られる。２つの陽子が衝突すると、一つが陽電子とニュートリノを放出して中性子に変わる（ベータプラス崩壊）。陽電子は周囲にある電子と対消滅して熱エネルギーに変わる。こうして陽子と中性子からなる重水素原子核ができる。重水素原子核に水素原子核である陽子が結合するとヘリウム３原子核（陽子２個と中性子１個）ができる。ヘリウム３原子核同士が核反応してヘリウム４原子核（陽子２個と中性子２個）と、２個の水素原子核（陽子１個）ができる。
ヘリウム原子核は最初の核融合反応の燃えかすとして恒星の中心にたまり、その外で水素原子核は核融合反応を続けた。やがて、水素原子核が少なくなり、核融合反応が弱くなると、温度が下がった。温度が下がると中心核が重力で収縮し、温度と圧力が上昇する。そしてヘリウムの核融合反応が始まる。ヘリウム原子核３個が炭素原子核（陽子数６個）１個に変わる。さらに、炭素原子核とヘリウム原子核から酸素原子核（陽子数８個）ができる。続いて、炭素が核融合反応を起こす。
炭素原子核２個からネオン（陽子数10個）、ナトリウム（陽子11個）、マグネシウム（陽子数12個）等の原子核ができる。さらに核融合反応が進むとケイ素（陽子数14個）、鉄（陽子数26個）などの原子核ができた。
恒星の内部で主要な核融合反応が終わり、熱の発生がなくなると恒星の芯は収縮する。収縮すると温度が上がり、次の核融合反応が始まる。段階的に恒星の内部は高温・高圧になる。あとになってできる原子核ほど重いので中心にたまり、年老いた恒星の内部は、鉄を中心に何層かの層状になった。
原子番号が大きくなると、原子核どうしのクーロン斥力（同じ電荷を持つ粒子が互いに反発する力。原子核は陽子のプラス電荷を持っている）が大きくなるため、核融合反応が起こりにくくなる。核融合反応で生成し得る元素は原子番号26である鉄が限界である。すなわち、第一世代の恒星の内部では鉄の原子核までが作られた。
宇宙誕生後、数億年で第一世代の恒星群は超新星爆発を起こし、ブラックホールになった。超新星爆発のエネルギーは核融合反応で作り出した比較的軽い原子核を宇宙空間に放出した。また、爆発の熱と圧力で鉄より重い原子核を作りだした。
第一世代の恒星が超新星爆発して重い原子核がばらまかれるとガスの温度は低下した。比較的低温になったガス雲は小さくちぎれてそれぞれが恒星になった。その後は第一世代の恒星のような巨大な恒星やブラックホールは形成されなくなった。ブラックホールは比較的大きな恒星が超新星爆発する時に重力崩壊して形成されるようになった。質量はせいぜい太陽質量の10倍程度である。
+++ 原子核反応は核融合と核分裂 +++
核融合反応は原子核のクーロン斥力を凌駕するエネルギーで原子核を押し付ける必要があるため、高温（素粒子にとっては運動エネルギー）が必要です。恒星の中心部では高圧によって原子核密度が高いため、比較的低温でも核融合反応が起きますが、地球上では10倍から100倍高い温度を達成する必要があります。
複数の原子核が一つの原子核に変化する核反応は核融合反応、逆に一つの原子核が複数の原子核に変化する反応は核分裂反応です。ウラン253の核分裂では質量の0.0009%がエネルギーに変換され、水素原子核がヘリウム原子核になるまでに質量のおよそ0.7%がエネルギーに変換されます。
核分裂は大きな原子核が自発的に分裂する反応です。一定の確率で分裂するので、何もする必要はありませんが、中性子を使って原子核を不安定にし（不安定な同位体に変換し）、核分裂を促進させることができます。ウランやプルトニウムの核分裂では副産物として中性子も生成しますので、連鎖的に核分裂を起こすことができます。
発生した中性子がどの原子核にも吸収されずに外に出て行けば、連鎖反応は起こりません。ところが、核物質のサイズが大きくなると、1回の核分裂で発生した中性子が必ず複数の原子核の核分裂を誘導するので、連鎖反応が起こります。連鎖反応が起こる最少量を臨界と呼びます。原子炉では中性子を吸収する物質（吸収して同位体になっても性質が変わらない物質）を核燃料の中に入れて、核反応を制御しています。
実用化されている原子炉は、ウランやプルトニウムの核分裂反応を利用したものです。核融合反応のほうは、核兵器（水素爆弾）に利用（という言葉が適切かどうか微妙なところですが）されているだけです。核反応は化学反応に比べて大きなエネルギーを取り出すことができます。
+++ 放射性廃棄物処理は原子力発電のコストを上げる +++
原子力発電は公害を起こさないクリーンな発電であると宣伝され、全国の30％もの電力を担っていました。しかし、東日本大地震以降、安全性と放射性廃棄物がクローズアップされて停止状態です。安全性は問題ないとしても、これから核廃棄物の処分費用が発生してきます。廃棄物を管理しなければならない時間は10万年程度とされ、原子炉の運転寿命を遥かに越えます。単純に考えると、原子力発電を続ける限り、廃棄物は蓄積する一方となります。原子力施設を廃止したあとも保管廃棄（隔離して保管する）する必要があり、ある程度安くなりますが費用が巨額なのは同じです。
核燃料を封じ込めるために被覆燃料粒子が考案されています。核燃料物質をセラミックス内に固め、さらに、中性子の速度を減速する炭素を多く含む層で被覆してあります。発生する放射能は被覆層によって熱に変換されます。大きさは直径1 mmから小石サイズまで。被覆の硬度が十分であれば核燃料の取り扱いが楽にできます。相当な高温になりますから、ボイラー、発電のための熱源、蒸気機関に使えます。
被覆層は放射能で痛み、ガンマ線が漏れ始めます。定期的に取り出して被覆と発生温度を検査し、核分裂反応が終了しているようであればそのまま保管廃棄します。核燃料だけでなく、高エネルギー廃棄物も同じように利用可能です。一粒一粒が原子炉です。この方法は結構実用的な核廃棄物の応用例でしょう。核廃棄物から重原子核の成分を取り出して被覆して燃料粒子とします。被覆を修理しながら使えば数万年は持つはずです。
一家に１個で、発電のほか、いつでもお風呂や暖房を楽しめます。ラジウム温泉ならぬ高レベル放射性廃棄物温泉。いずれにしても安全な封入技術と、２-３年に１回の定期点検が必要です。車の車検と同じ考えかたです。
おそらく、太陽光エネルギー（光だけでなく、関連エネルギーを含む）だけでは人類の現在の生活レベルを維持できず、化石燃料を使うと温暖化が行き過ぎて人類の未来はない。また、化石燃料には限りがあります。補助的に核エネルギーを使うのがよいと思います。現在の巨大で複雑な原子炉で核エネルギーを使うのはリスクが大きいので、リスクを分散するアイデア。いかがでしょうか。
+++ 宇宙最大のダイアモンド +++
太陽より少し小さな恒星はさらに小さな原子番号の原子核までしか核反応が進まず、その元素を主成分とした核を持つ白色わい星になります。炭素程度までしか核反応が進まない小さな恒星は、白色わい星になるころには大量の炭素が高圧高温で圧縮されることになります。これが冷えると、巨大なダイアモンドができあがります。人類の知る一番大きなダイアモンドは、地球からおよそ 50光年かなたのケンタウルス座にあります。推定直径は4,000km。炭素でできた核の周りに水素とヘリウムの薄い層がある白色わい星です。星の振動のようすを調べることによって、内部に炭素の結晶があることがわかりました。さて、値段はいくらになるでしょうか。
星間ガスから恒星ができるとき、水素、ヘリウムだけだと形成途中でガスの温度が上がり、大量の質量がないと星になれない。第一世代の星は太陽の100-1000倍の質量と考えられる。第一世代の大質量星の鉄のコアは50-100億Kに達すると、放射される光のエネルギーが原子核をまとめるエネルギーに達し、光によって核分裂が起こる。鉄原子核はヘリウムと中性子に分解するが、この反応は吸熱反応である。温度低下に伴い、急激にコアからの圧力が低下して星の外層が中心に向かって落ち込む。核融合反応が一気に加速して星の外層が吹き飛び、超新星爆発が起きる。
大質量星の場合、高い圧力で電子が陽子に吸収されて中性子となるため、中性子のみを含むコアになる。これを中性子星という。さらに質量が大きいと中性子として形を保つことができず、コアが強い重力で内側に落ち込む。これを重力崩壊と言い、コアはブラックホールに凝縮する。
第一世代の超新星爆発の爆風（重力波）は周りのガスを吹き飛ばし、恒星間ガスを圧縮し、多数の第二世代の恒星を生み出した。第二世代の恒星は、質量が第一世代と比べて小さいため、長寿命である。金属元素の乏しい恒星として、現在、銀河周辺にある星団などで観測される。第二世代の恒星のうち、質量の大きな恒星が超新星爆発の最後を遂げると多量の重原子核が宇宙に供給された。この後にできた恒星は比較的金属元素を多く含み、第三世代の恒星と呼ばれる。太陽は第三世代である。100 億年前の銀河で星間ガスの重元素の含有量が非常に少ないことが確かめられた。同時代の銀河には大量のダストと重元素を蓄えている銀河が観測されている。
重元素は微量でも星の形成や構造に大きな影響を与える。重元素は赤外線を放出する量が水素、ヘリウムより多い。重元素を含むと比較的少ない量のガスでも星にまで収縮可能になる。重元素は星が形成されるときに冷却材として働き、熱による膨張を抑制する。第二世代以降は比較的、軽量の恒星が誕生するようになった。
太陽の質量の100倍ほどのガス雲から星ができる過程で、中心の恒星の質量が太陽質量の20倍に達すると、光の圧力によって、ガスの沈降が阻害され、恒星の重量はそれ以上に増えない。しかし、実際には巨大恒星が存在する。光の圧力とガスの沈降が押し合うと、わずかな揺らぎでレイリー・テイラー不安定性が生じ、ガスは塊となって恒星に落下する。シミュレーションによると、太陽の質量の100倍ほどのガス雲からは太陽質量の30倍と40倍の連星が誕生した。宇宙に連星が多いのは大質量のガス雲が多かったためであろう。
超新星爆発のとき、大量の中性子が発生する。中性子は電荷を持たないため、クーロン斥力が働かず、周囲の原子核と衝突して吸収されやすい。中性子が過剰となった原子核は不安定となり、過剰な中性子が電子とガンマ線を放出して陽子となり、原子番号を一つ増やす。この繰り返しで、短時間に鉄原子核より重い重原子核が大量に生み出された。元素合成をまとめると以下のようになる。
+++ ブラックホール +++
ブラックホールは強い重力のために物理学的法則が及ばない空間を作り出します。事象の地平線の内側です。そこに宇宙の果てがあるイメージです。現実に存在する無限大です。無限大は有限の物質を極小の空間に押し込めることで発生しました。別名「特異点」です。ブラックホールの中は現代の物理学では説明不可能なので様々な解釈が可能でしょう。
ブラックホールは究極の存在として宇宙の運命を左右するようです。ブラックホール自体は観測できません。重力が非常に強く、光すら脱出できないためです。しかし、ブラックホール周辺のガスがブラックホールに吸い込まれる時、重力により加速されて強い光を出します。代表例はクエーサーです。クエーサーはきわめて遠くでも見えるため、その光のエネルギーは莫大であると考えられており、そのエネルギー源としてブラックホールが考えられています。
天の川銀河を含むほとんどの銀河は、中心に巨大なブラックホールを持っています。ただ、それらのすべてが超高温ガスに囲まれているわけではありません。ブラックホールの約90％は周りに吸い込む星やガスがないと推測され、その場合、不活発な休眠状態です。しかし、星が近づき過ぎると目覚めます。恒星がこの不運に襲われた場合、恒星がブラックホールの重力井戸に落ち込み、渦巻き状に引き伸ばされ、大量のエネルギーと光を放射して消滅します。
地球から約120億光年離れている巨大なブラックホールが発見されています。桁外れに明るいクエーサーであることから、背後にあるブラックホールも巨大であり、太陽30億個分を越える質量を持つと推測されています。このような巨大なブラックホールができるのはビッグバンからおそらく1億年後くらいの第一世代恒星の超新星爆発の後と考えられます。当時の銀河は、最大で今の1000倍ほどの密度だったため、銀河の核が合体したか、銀河サイズの大量のガスがそのままブラックホールに成長したと考えられます。
+++ 世界の最初と最後 +++
宇宙の過去と未来を考えると、永遠に流転を繰り返すと考えるか、初めがあり終わりがあると考えるか、初めがあって永遠に流転を繰り返すか、人間の論理では限られたバターンしか考えられません。インド哲学や仏教の世界観は永遠に流転を繰り返すパターンですが、仏教の一派には終わりを想定する考え方もあります。キリスト教などの一神教では初めと終わりを設定する世界観です。神がこの世界を作り出し、最後に神の審判があります。
人間の脳は無限を想定することができるため、世界に始まりと終わりを与えると、どうしても未知の部分を設定せざるをえません。未知の部分を担当するのが唯一絶対神なのか、人間の限界と考えるのかで、考えが宗教的か、科学的かに分かれるでしょう。
現代科学は神を論理的に証明できないために、人間の限界の方を採用しています。科学では時間には始まりを設け（ビッグバン）、終わりについては仮説のままです。空間も宇宙の地平線を想定し、観測不可能な領域を予想しています。そこに「宇宙の果て」があります。
宇宙の大銀河の中心には太陽質量の100万倍から10億倍の質量を持つブラックホールが潜んでいる。銀河中心のブラックホールはビッグバンから10億年の間に巨大なガス雲が直接重力崩壊することで形成されたと考えられている。太古の巨大質量ブラックホールはクエーサーとして観察される。クエーサーは巨大ブラックホールに大量の物質が落ち込むために強力な電磁波が発生する天体である。クエーサーの分光学的観測結果から、鉄が見つかった。
最初の銀河はビッグバンの3億年後に形成された。初期宇宙に充満したダークマターに10万分の1程度の密度の揺らぎが生じ、揺らぎは重力により成長してバリオンを集め、至るところにさまざまなサイズの天体を形成した。大量の物質が集められた空間にはたくさんの星と星間物質からなる銀河が誕生した。銀河を取り巻くダークマターは球形である。ダークマター内で形成された銀河は自転により円盤状になった。
誕生後20億年までの宇宙にはLyman-alpha blobs (LABs)と呼ばれる銀河サイズの光る水素ガスの塊が観測される。中心にブラックホールを抱えていて、その中に落ち込む物質によって輝いて見える。LABsのサイズは現在の銀河の大きさである。LABsは銀河へと発展したと考えられる。宇宙の進化にLABsを想定しないと、現代の銀河のサイズがとてつもない大きさになってしまう。宇宙誕生後30-40億年までにLABsの中で第二世代の恒星の形成が終了したと考えられる。
銀河の星形成率は、星を作る材料となる物質の総質量に伴って変化する。宇宙初期から現在にかけて、星形成率が次第に低下している。宇宙初期の銀河でも、星形成率は銀河の質量に伴って増加し、しかもその効率は現在よりも 20 倍以上高かった。銀河中心に観測されるクエーサーをブレーザーと呼ぶ。ブレーザーのガンマ線の減弱の様子を2億光年から116億光年の範囲で調べると97～107億光年の間でもっともガンマ線が弱く、星の誕生が多いことがわかった。その量は現在の10倍になる。すなわち、ビッグバン後、30～40億年後に星の誕生のピークがあった。最近の観測結果から、ビッグバンから40 億年の若い宇宙では、大質量銀河で星形成活動が最盛期にあり、星は予想外に高い形成率で生まれたことが示唆されている。
中規模のブラックホールを含めて銀河の中心のブラックホールの質量は銀河のサイズと相関関係がある。したがって、ブラックホールは銀河の衝突により合体するか、周りの恒星を吸収することで成長するシナリオが考えられる。その過程にダークマターの影響が考えらえる。
1990年代のIa型超新星を使った遠方銀河の距離と後退速度を観測する国際プロジェクトの成果により、宇宙は誕生以来、ずっと膨張を続けていることが明らかになった。初期は膨張速度が少しずつ遅くなっている。宇宙の質量による引力が働いて、宇宙空間の膨張にブレーキがかかるので減速膨張となる。ところが、70億年前から宇宙は減速膨張から加速膨張へと転じた。そのエネルギーの源と仮定されているのがダークエネルギーである。
+++ ダークマター +++
重力相互作用だけが働く物質で、素粒子としての正体は解明されていません。その中で現在の宇宙で観測される銀河のような構造を作ってきたという理論「低温ダークマターモデル」があります。これが、宇宙の大規模構造形成を記述する標準的なモデルとして広く受け入れられています。
最新の「低温ダークマターモデル」によると、普段我々が目にする原子や分子のようなバリオンと呼ばれる物質と比べ、全宇宙におよそ5倍の質量で存在すると考えられています。それが、宇宙の重力的な構造形成、進化に重要な役割を果たしてきました。ダークマターの重力によってバリオンが集まり、現在観測される多種多様な銀河が生み出されてきたと考えられています。
ダークマターは通常の物質と電磁相互をしません。ダークマターの本体として考えられている候補のひとつはニュートラリーノ（neutralino）と呼ばれています。ニュートラリーノは超対称性理論が予測する粒子で光子、ウィークボソン、２つのヒッグス粒子に対する超対称性粒子の総称で、最も軽いものが安定です。理論から予想される量がダークマターの存在量によく合うことからダークマターの候補になりました。
また、初期の宇宙でエネルギー密度が高かったころにエネルギーの密度揺らぎによりエネルギーの高い部分がつぶれてブラックホールになることが考えられるそうです。その場合、地球の質量程度の小さなブラックホールが作られ、ダークマターの1つの候補になっています。ところでダークマターはブラックホールに吸収されないのでしょうか。
+++ 古い星 +++
ひとつは、私たちの銀河系の中にある「SMSS J031300.36-670839.3」（SM0313と略されることがあります）という星で、太陽系から約6000光年ほどのところにある星です。非常に近いところにある天体なので、調べやすく観測には適しています。
なぜ、銀河系内の天体から、宇宙の年齢がわかるのでしょうか。実は、このタイプの天体は、以前から古いと考えられていたのですが、観測によって正確にそれがわかるようになったのです。
今回見つかった天体は、ヘリウムより重い元素があまり含まれておらず、宇宙誕生直後にできた第一世代で合成された元素のガスを材料に誕生したことがわかってきました。そして第一世代の恒星自体の様子もわかってきました。
このような天体は、宇宙の初期に形成された種族IIと呼ばれる天体です。種族IIの星は、銀河の周辺にたくさんあることがわかっていたのですが、その実態がやっと解明されてきたのです。種族IIの星は、宇宙ができて1億年ほど後の天体ではないかと推定されていますが、年齢はまだ正確には決まっていません。
もう一つは、HD 140283で「メトシェラ」と呼ばれているもので、地球から約190光年のところにあります。メトシェラは、もともとは私たちの銀河の周辺（ハローとよばれています）にあった小さな銀河（矮小銀河）が、私たちの銀河に衝突したとき、私たちの銀河に取り込まれたと考えられています。メトシェラは、秒速169.0kmで太陽系に近づく運動（固有運動）をしています。この運動が正確に決まると、星の年齢を決める精度が上がります。
宇宙初期の密度の揺らぎを反映して質量の分布は泡状構造となった。すなわち、銀河は銀河が存在しない巨大な空間（ボイド）の周囲に集まっていることが判明した。銀河の集合状態から銀河群、銀河団、超銀河団と名付けられている。
太陽系の所属する天の川銀河が所属する銀河群を局部銀河群と呼ぶ。最も大きい銀河はアンドロメダ銀河で、最も重い銀河は天の川銀河である。両銀河の周辺には、その重力に引かれて、多くの伴銀河が存在する。差し渡し1000万光年の範囲に50ほどの矮小銀河を含んでいる。
局部銀河群に最も近い距離にある銀河群のひとつに彫刻室座銀河群やマフェイ銀河群があり、700万 - 1000万光年ほど離れている。その他、近隣にはおおぐま座のM81銀河群、M101銀河群、りょうけん座のM51銀河群、ケンタウルス座A・M83銀河群などがある。
5000万 - 7000万光年ほど離れたところにおとめ座銀河団がある。おとめ座銀河団で1300~2000個の銀河が含まれており、差し渡し1500万光年、中心にM87銀河と呼ばれる巨大な楕円銀河がある。M87銀河の中心の巨大ブラックホールが写真にとられたのは2019年であった。これら全てがおとめ座超銀河団に含まれる。
局部銀河群はおとめ座銀河団に取り込まれつつあるという説があるが、ダークエネルギーによる宇宙の膨張速度が加速的に増加している事から否定的な意見もある。最近、2億光年ほど先に周りの銀河を引き寄せいている巨大なアトラクターが発見され、おとめ座銀河団や局部銀河群を含む大きなラケアニア超銀河団が提案されている。
さんかく座銀河とアンドロメダ銀河が約25 億年前にすれ違った。当時の2つの銀河の間の距離は4万パーセク（13 万光年）以内であった。アンドロメダ銀河の強い重力は、さんかく座銀河に強い潮汐力を及ぼし、数百万個の星がさんかく座銀河の外へ放り出された。
地球から3.9億光年の距離にあるへびつかい座銀河団で銀河系の15倍の直径がある穴が発見された。巨大な爆発の跡と推定されている。へびつかい座銀河団は数千の銀河からなる巨大な構造体である。へびつかい座銀河団の中心には太陽質量の1000万倍の質量を持った巨大ブラックホールをもつ銀河があり、ブラックホールから垂直方向に放出されたジェットが何らかの原因で強まり、その先の銀河を吹き払ったという仮説が出されている。宇宙の大規模構造の形成には初期宇宙の密度揺らぎ以外が関与した可能性もある。
ダークマターの総質量推定値の最大値を持っても宇宙の膨張による銀河団の離間速度差を埋めるまで至らない。したがって、宇宙の膨張に準じて、それぞれの銀河団、超銀河団の間の空間が大きくなる。最終的には個々の銀河団は光速の壁に阻まれ（離間速度が光速を超える）、孤立した宇宙（空間）として切り離されるものと予測されている。
遠い将来の宇宙の姿について、銀河団による小さな宇宙になるのか、それとも、ビッグクランチを起こすのか、あるいは永遠の膨張を続けるような宇宙になるのかという結論は、今後、大統一理論 の登場とその理論による解析を待たなくてはならない。
+++ 波 +++
波は水面の上下運動が伝わることです。水面を押すと、水が押されて水面の下に移動しますが、押す力がなくなると元に戻る。その時に勢いがついて、水面の上まで水が移動する。次に、水面の上の水が落ちるときに勢いがついて、水面の下まで行ってしまう。
水面が平衡点（安定）になります。自然な形のばねに例えることができます。水はしばらく上下運動を繰り返しますが、周りの水との摩擦により、やがて静止します（平衡に戻ります）。
ある点での水の上下運動は周りの水に影響します。あるところが盛り上がるということはその周り（隣）がへこむ（水面下に移動する）ことになります。凹んだところは元に戻ろうとしますが、勢いがついて、盛り上がります。新たな上下運動です。この繰り返しで、ある場所の水の上下運動はまわりに広がっていきます。これがよく観察する波です。
最初に加えられた力によって発生した波ですから、上下運動する水の量は時間がたつと摩擦により少なくなります。したがって、広がるにつれ、波の高さは低くなり、やがて消えます。
物理学ではたくさんの波が登場します。日常的には水面の波、音の波、地震、光波がおなじみです。波は横波、粗密波があり、横波は弾性のある物体で、音や地震のP波である粗密波はすべての物質を伝わります。光波は真空で成立する横波で例外です。波を拡大解釈すると周期的な現象のことです。水面の現象とのアナロジーで、社会的、心理的な要素も含めて、様々な現象を波（変動）として捉えます。時代や感情にも波があります。
干支では60年で還暦となります。それに託けて、様々な現象を60 年周期で説明しようという動きがあります。特に、景気の周期や社会的な大事件の発生、気候変動、天災など。60年というのは人間の寿命に近いものですから、様々な価値観の一巡が起こりやすいのでしょう。昔の流行も、それを知っている人がいなくなると新鮮なイメージで繰り返すことがあります。
感染症も一度感染すると、症状がなくとも人（動物も）抗体を持ちます。流行の後、しばらくは抗体を持った人（動物）が多いために流行は起こりません。寿命で抗体を持った人（動物）が少なくなり、抗体を持たない新世代が多くなると、感染症が流行します。感染症にも周期があり、新世代の割合が社会において一定レベルに達する期間（年）に相当します。
景気循環の周期の理論はあちこちで紹介されています。経済学的な理論から誕生し、論文を書いた人の名前が付けられています。
ブラックマターの形成する重力井戸に銀河の重量に匹敵する大量の水素ガスが集められ、星の形成が始まった。ビッグバンから10億年後であった。重力井戸の中心に形成された巨大な恒星は1000万年ほどで燃え尽き、超新星爆発を起こして周りに大量の重原子核と自身の残骸をまき散らした。中心には巨大なブラックホールが残された。初期の天の川銀河（まだ水素ガスの塊である）ではさらにいくつか第一世代の恒星があちこちで超新星爆発を起こしてブラックホールになった。
超新星爆発は恒星の誕生を促進する。巨大な分子雲の中央に大質量の恒星が誕生すると、その光が周りの分子雲に圧力を加えたり電離させたりして濃度の高い分子雲を作り出す。分子雲は恒星に凝縮し、光はさらに遠くまで届く。この繰り返しで、特徴的な恒星集団の構造（OB association）が形成された。天の川銀河形成の初期には小さな伴銀河、球状星団など数千の恒星が重力により強く結合した構造体が数百個は存在したと思われる。その一つが地球から2万パーセクのかなたにある球状星団Palomar 5である。年齢は115億年と推定された。天の川銀河の成長はビックバン後30億年後（110億年前）が最盛期であった。これは宇宙で恒星が大量に誕生した時期に相当する。
第二世代の恒星は重元素を多めに含んでいたので効率よく放熱し、手際よく形成されてより長く輝いた。第二世代の恒星はビッグバンから20億年後から60億年後（現在から120～80億年前）に次々と超新星爆発を起こし、宇宙の重原子の量を増やした。自ら光を出さない物質は見え方によって散光星雲、惑星状星雲、暗黒星雲などに分類される。主にガスやチリである。通常の宇宙空間に対して、100倍以上の密度をもつと星間ガスと呼ばれる。やがて自己の重力で圧縮されて核融合が始まり、星が誕生する。こうして星は第三世代へと移行した。
天の川銀河は最初の超巨大ブラックホール、いて座Ａを中心に恒星が引き寄せられて形作られた。天の川銀河は誕生してから約130億年の間に少なくとも半ダースの矮小銀河や球状星団を飲み込む事件が起きた。天の川ダークマターの中で誕生した小さめの銀河が天の川銀河に吸収されたのである。その一つが矮小銀河をエンセラダス（Enceladus）で、100億年前に吸収されたと推定された。エンセラダスの大きさは、現在の伴銀河である大マゼラン雲と同程度だったと考えられる。銀河を飲み込むたびに激しい恒星形成が起きた。
天の川銀河はいて座A巨大ブラックホールの周りを回転し、次第に平たくなった。また、渦巻きパターンが形成された。渦巻きパターンは恒星の粗密波である。たまたま密度の高いところに重力ポケットが形成され、星がそこを通過するのに時間がかかる。すなわち、星がたまり、回転運動をしているので腕構造になった。さらに、星間ガスもたまり、星が誕生しやすい場所となった。
+++ Gaia宇宙望遠鏡 +++
ヨーロッパ宇宙局が管理運営するGaia宇宙望遠鏡の最新データが昨年末に公開されました（Nature news Dec 2020）。前回の2018年のデータの公開後、このデータに基づいて約3000報の論文が発表されました。
Gaia宇宙望遠鏡（Gaia space observatory）は2013年に打ち上げられ、地球から150万キロのかなたに静止しています。地球と共に公転することで視差を利用して近傍の恒星の位置を観測し続けています。100万分の１度（角度）も検出できるため、16,000光年の範囲まで位置がわかります。約２年おきに約10億個の恒星の位置情報を公開します。
その精度は年々向上しています。太陽系から326光年の範囲にある30万個の恒星の位置はほぼ網羅しました。しかも４万個の星については今後40万年の運動も予測できました。ガイアの燃料は2025年まで。ミッション終了までに多くの観測データを残してくれることでしょう。
私のビッグヒストリーの中でも、宇宙誕生後、銀河が形成されてから太陽系の誕生までの約60億年がほぼ空白です。この空白の期間の一部は天の川銀河の生い立ちや、太陽系を生み出したガス雲と太陽の兄弟たちの生い立ちになるはずです。今までGaiaデータに基づく宇宙の歴史についていくつか紹介してきました。今後、さらに天の川銀河の成り立ちについて解析が進み、多くのことが明らかになるでしょう。
+++ 資源衛星 +++
天気予報を見ていると、宇宙からの観測が日常的であると感じます。観測されているのは雲の動きや海水温だけではありません。地表の高低差、建物の変化、地熱、植物の活動。軍事的な観測もあります。通信衛星の果たす役割は日常生活では欠かせないものになっています。
宇宙からの観測は環境犯罪を取り締まるために有効な手段です。宇宙から地形、森や建物の変化を観測し、常態化した環境汚染や廃棄などの証拠を見つけます。広範囲にわたっているために地上からでは見えにくい変化が宇宙から観測可能です。環境犯罪の証拠を見つけると何らかの政策がとられます。
逆に言うと、これらの衛星が破壊されることは日常生活を破壊すること。2050年には宇宙での支配権が重要な軍事目標になります。人口衛星の位置を特定するレーダー網、任意の人工衛星を破壊するミサイルの配備。破壊された機能のバックアップシステム。21世紀後半には宇宙戦争が地上戦より重要なカギを握ります。
天の川銀河は、太陽系の属している天体の集団である。天の川銀河の周りにはマゼラン星雲などの20個の小さな銀河（矮小銀河）が銀河系の重力に束縛されて運動している。矮小銀河は天の川銀河を中心に半径40万光年くらいの範囲にある。球状星団、散開星団その他恒星の集団や星間物質を含む１個の小宇宙である。大部分の恒星が直径10万光年の円盤部にあり、中心の膨らんだバルジ部の恒星のほうが渦巻き腕部の恒星より古い。
天の川銀河の中心には強い電波源があり、「いて座Ａ」と呼ばれる巨大ブラックホールである。周りには星間物質が高密度で集中しているので光学的に見ることはできない。1990年代から天の川銀河中心近傍に存在する星の運動を10年以上追跡した観測が行われた。軌道を万有引力の法則によって解析すると、天の川銀河中心の巨大ブラックホールの質量は太陽の370万倍と判明した。直径は0.15天文単位(2250万km)である。
円盤部の外側に天の川銀河を球形にとりまくハローと呼ばれる領域がある。ダークマターでできたダークハローの半径は約30万光年で、銀河全体の質量の９割を占める。天の川銀河を形成する星の中で最も古い天体はハロー領域に散在する球状星団である。これらの星は鉄などの重い元素を太陽の数百分の1程度しか含まない第二世代の恒星である。くじら座の11.7等星は、鉄の存在比は太陽の 800分の1しかないが、珍しく放射性元素のトリウム232やウラニウム238が検出できた。それらの相対存在比などから年令は125億年±33億年と決定された。この値は銀河系の年齢に相当すると考えられる。
円盤部は、主系列星、ケフェウス型変光星などの種族I（第三世代）に属する星や暗黒星雲が占めている。銀河を形成する恒星で最も多いのは赤色矮星と予想される。大きさは太陽の直径の1/3以下で、表面温度は3500度程度の暗い星である。水素の核融合速度が遅く、寿命が非常に長い。肉眼で見えるものはない。太陽から 10パーセク（33光年）内の348個の天体が調べられたが、そのうち、239個（約69パーセント）は赤色矮星であった。また、恒星の半分は連星である。すべての恒星には固有速度があり、秒速10kmから1000kmで銀河の北側（地球の北極側）から見ると時計回りで回転している。
+++ 宇宙のゆらぎ +++
銀河を作ったのがダークマターのゆらぎとすれば、そのゆらぎはどこから来たのでしょう。今のところ、もっともらしいのはインフレーション中のゆらぎです。量子サイズの物質なり、空間なり、エネルギーは平均値の周りで揺らいでいます。量子力学でいう不確定性原理です。インフレーションではインフレーション場が想定されており、その場のゆらぎが膨張の度合いのゆらぎを生み出し、それが空間の曲率がゆらぎ、ダークマターの密度のゆらぎになったと考えられています。
ところで、インフレーションはどんなイメージでしょう。まず、膨張のスピードが光より速い。10E-36秒で10E23倍になるということはビー玉くらいの宇宙が一瞬後に銀河サイズになるというイメージです。銀河サイズは10万光年ですから、光の速さをはるかに超えていることがわかります。
急激な膨張の時には時空がゆらぎ、重力波が作られます。これをテンソルゆらぎと呼びます。この重力波を捉えることがインフレーションの直接の証拠になります。
不確定性原理では位置と運動量の積が1よりも大きいというルールです。要するにゼロ（特異点）を排除する考え方です。エネルギーの幅と時間の幅も同じ関係式になりますので、非常に短い時間であれば巨大なエネルギー密度が許されることになります。これがビッグバンのエネルギーの由来と仮定されているようですが、ちょっと都合がよすぎるように思います。
+++ 宇宙の進化 +++
宇宙の進化は冷えていくことです。宇宙が膨張することで温度が下がり、全体として現象は一定方向に流れます。ただその流れは一様ではなく、あちこちに乱流を作り(素粒子)、構造体（原子や分子）をつくり、構造体は一時的ですが、散逸構造：秩序（星や生命）を作り出しました。
そこには新しい性質を獲得するという創発（emergence）、自然に秩序や構造を形成するという自己組織化（self-organization）、突如、それまでとはまったく異なった性質を持つ存在へと不連続的に変化するという進化（evolution? Phase-transition）があります。
熱力学では閉鎖系を取り扱い、学問的に成功しました。熱力学の第一から第三法則としてまとめられます。第一法則はエネルギーの保存則。第二法則はエントロピー増大の法則。第三法則は絶対零度の定義です。これらは絶対法則ですが、系の外側を仮定し、その系とエネルギーや物質のやり取りがある場合、その系だけに限って言うと熱力学第二法則が成り立たないことがあります。
一定の速度でエネルギーが流れる（変化する）定常状態を仮定します。エネルギーが流れていますから非平衡系です。そのなかに開放系をはめ込むと、エネルギーの流れを取り込み、そのエネルギーを利用して解放系の内部に構造が誕生します。
プリゴジンとブリュッセル学派はその構造を散逸構造と呼びました。開放系はエネルギー状態の高い物質やエントロピーの低い物質を取り込んで系の複雑さや秩序を増し（エントロピーを低下させ）、エネルギー状態の低い熱エネルギーやエントロピーの高い物質を捨てることで開放系を維持します。
単純な物質世界では系の中の小さな揺らぎが発展し、自己組織化して、目に見えるような秩序だった構造になります。いい例ではないかもしれませんが、台風も、山火事も、みんなはじめは小さなエネルギーではじまります。
外部からエネルギーを供給され続けると、自己組織化・自己増殖し、臨界点を越すような破壊的なエネルギーをもつ構造・大きさにまで発展します。台風の場合は海からの蒸散による熱エネルギーであり、山火事の場合は木々が燃料として供給されることです。
生命体が始めて膜をもち、自らの系を外界と区別したとき、生命体の自己組織化がスタートしました。以後、生命体は宇宙の熱力学的な不可逆過程に逆らうように個々のシステムを精緻にしてきました。
太陽系は天の川銀河面内にあり、いて腕とペルセウス腕にはさまれたオリオン腕の銀河中心側にある。銀河中心より26,000光年。太陽の周りの600万個の恒星はカタツムリの殻のような渦巻き様に分布している。太陽の年齢はウラン238の崩壊の測定より46億年と算出されている。すなわち、宇宙誕生後91億年、天の川銀河が誕生してから79億年後。太陽の固有速度は秒速240km。太陽は2億年で1回天の川銀河中心を回る。すでに23周した計算である。
太陽は直径300光年ほどの局所バブルの真ん中にいる。局所バブルの周囲は星間塵の濃い層ができており、局所バブルの中は周りより星間塵が希薄である。局所バブルの中は周りより温度の高いプラズマに満たされている。さらに空洞の表面には７つの恒星群が形成されていて，その恒星はそろって数百万年くらいの年齢である。恒星群の運動から、局所バブルは1400万年前から15個の超新星が、約400百万年おきに４回に分けて爆発して形成されたと予想された。太陽は当初、1000光年ほど離れたところにいて局所バブルの中に入ったのは500万年前と計算された。800万年後には局所バブルから抜け出す予定である。
太陽系に存在する元素は、多い順に、水素、ヘリウム、酸素、炭素、窒素、鉄、マグネシウム、硫黄、アルミニウム、ナトリウム、カルシウム、ニッケルとなる。物質（質量）の大部分は太陽にある。これらの元素は恒星内部の核融合反応でできた原子核である。超新星爆発や中性子星の融合により作り出された重い原子も含まれている。
太陽系の主な天体には、唯一の恒星である太陽、８個の惑星と、惑星の周りを周回する衛星からなる。火星と木星の間で、大きな惑星に成長できなかった微惑星は、たくさんの小惑星にとどまり、小惑星帯となった。セレス、パラス、ジュノー、ベスタのほか、12万弱発見されている。小惑星ベスタは地球と同じように内部に層構造を持つ。
海王星の外側にはいくつかのガスを持たない天体があり、エッジワース・カイパーベルトと呼ばれる。周期 200年以下の短い周期の彗星の起源がこのあたりにある。これらの天体をまとめて準惑星とよぶ。かつて惑星に分類されていた冥王星は準惑星とされた。
太陽は、あらゆる方向に太陽風とよばれる超音速のプラズマを放出しており、星間ガスの中に巨大な回転楕円体の空洞を作っている。この空洞は太陽圏（ヘリオスフェア）とよばれ、約100 ～ 150 天文単位（AU）にわたって広がっている（1 AU は地球から太陽までの平均距離。約1.5 億km）。超音速の太陽風は末端衝撃波面で急激に減速し、ヘリオポーズ（太陽圏境界）で恒星風と平衡に達する。末端衝撃波面の外側は太陽風が低速で流れていて、ヘリオシースと呼ばれている。この領域では、太陽プラズマと星間ガスとの相互作用が優勢になる。その外側にはオールトの雲と呼ばれる長周期の彗星のもとが広がっている。彗星は太陽の引力に導かれて太陽のそばまで落ちてくることから、太陽系の一部と考えられる。オールトの雲は太陽から10万AUまでと推定されている。オールトの雲を含むと太陽系の直径は約3光年（3ｘ6万6千AU）となる。
2000年代になってALMA電波望遠鏡の観測により次々と成長途中の恒星系が発見されると、様々な原始恒星系ディスクが発見された。太陽系の美しい惑星系は例外的で、様々な惑星の秩序があることがわかった。
+++ 小惑星は小さな石や砂の凝集体のようだ +++
はやぶさは小惑星の具体的なイメージをもたらしました。まず、イトカワが一つの岩ではなかったこと。イトカワは見たところ、表面が砂と大小さまざまな岩石の集合体、凝集体です。小惑星とか、微惑星というと、衝突すると砕け散るような硬いイメージがありましたが、そうではありませんでした。実際はイトカワの中身は1個の岩かもしれません。
地球上では存在できない凝集体が宇宙に浮かんで、形を成して太陽の周りを公転していることが不思議です。近くに大きな重力場がない真空の世界の特長を示しています。衝突するときは、砕け散るのではなく、泥団子が合体するような衝突でしょう。液体の玉が変形しながら融合するようなイメージです。微惑星がある程度成長するまではこんな単なる宇宙の塵の集まりだったと想像されます。岩ができるためにはかなり巨大な塵の塊ができ、重力で押しつぶされるか、高い温度で溶融する必要があります。石ができるにはその岩が砕ける必要があります。
彗星も同じような顔をしていました。ヨーロッパ宇宙機関の彗星探査機「ロゼッタ」は2004年3月2日に打ち上げられ、何度もスウィング・バイを繰り返して加速し、2014年8月にチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星に到着しました。彗星の地表に着陸機フィラエを投下しましたが、あいにくと日陰だったため、太陽光発電ができずに機能しませんでした。フィラエは史上初の彗星に着陸した探査機です。9月30日まで彗星を観測しました。チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星は2つの楕円形の塊がずれてくっついているのでお風呂で遊ぶアヒルの形です。彗星も基本的には粒の凝集体です。
+++ 曼荼羅は中心を持った秩序で森羅万象を説明する +++
世界観を説明する代表例が曼荼羅です。密教では金剛界曼荼羅と胎蔵界曼荼羅の二つで対になっていて、両界曼荼羅または両部曼荼羅と呼ばれます。
金剛界曼荼羅の中心には大日如来が位置し、その周りに、阿しゅく・宝生・阿弥陀・不空成就の四尊の姿があります。構図は「４」の繰り返しで、さらにその周りに菩薩(ぼさつ) 、明王(みょうおう) 、諸天(しょてん) 、法具の４つが整然と配置されます。金剛界曼荼羅は中央からぐるりと全体を回って周辺へいたる思考と、逆に周辺から中心に入る思考の２つを読み取ることもできます。基本構造の繰り返しは一つの原理から世界の多様性が生じ、またすべての世界の多様性が、一つの原理に帰一するといった思想も表現しています。
胎蔵界曼荼羅は中央に真理の人格化された大日如来が描かれ、その周りを四如来四菩薩の主要尊（中大八葉院：ちゅうだいはちよういん）が配置されます。方位であらわすと宝幢（N）、開敷華王（E）、無量寿（S）、天鼓雷音（W）の四仏と、普賢（NE）、文殊（SE）、観自在（SW）、弥勒（NW）の四菩薩です。方位は現代で書いてありますが、金剛界では上が西だそうです。周辺に枠（院）が設けられて、神や人、悪鬼羅刹、餓鬼などが階層的に配置され、大日如来が世界の原理であることを示しています。
隕石の年齢を調べた結果、太陽系が生まれたのは46億年前と計算された。太陽系誕生には45億6700万年前に矮小銀河が銀河系に衝突して起きたスターバーストが契機になったと仮定する説がある。
太陽系の元となった星間物質の雲は少しずつ凝縮し、重心へ落下した。ガスの大半は水素分子や一酸化炭素分子などの分子で占められた。全体の質量に対する割合はわずかであったが、大量の数μm程度の微小な固体粒子もあった。ガスは落下して凝集する間に角運動量が保存されるために渦を巻いた。重力で凝集する場合、回転軸に垂直な面内では重力と遠心力が拮抗し、物質はすぐには中心へ落ちない。一方、回転軸に平行な向きには遠心力が作用しないため、重力による凝集が進む。この結果、物質分布は次第に扁平になり回転する降着円盤が形成された。
やがて、回転の中心に巨大なガス球が作られた。ガス球の中心部は圧縮されて温度が上昇し、双極分子流が発生した。収縮がさらに進み、臨界温度を超えると水素原子核の核融合が始まり、原始太陽となった。
原始太陽系分子雲が縮み始めてから、惑星ができるまでは1000万年から１億年と見積もられている。降着円盤の中のダストは、ゆっくりと集合し、粘着力や非弾性衝突により小さな塊をつくった。ぺブルと呼ばれる。ぺブルは凝集し、直径が大体10 km程度の大きさの微惑星になった。微惑星は太陽の周りを公転しながらお互いにぶつかり、くっついたり、衝突の衝撃で壊れたりしながら、成長した。微惑星の中には金属鉄のコアを持つものもあったらしい。降着円盤から直径10km程度の微惑星が形成されるまではかなり速く、10万年程度と見積もられる。地球はその後、微惑星が集合して3000-4000万年かけて作られた。
原始惑星の質量が地球質量の約10倍を超えると、その惑星は水素ガスも重力により集めることができる。原始惑星系円盤内には、質量にして固体成分の100倍ものガス成分が存在するので、惑星の質量は一気に増大する。10地球質量程度の質量を持った核(コア)の周りに、コアの何倍もの質量のガスをまとった木星型の惑星が形成された。木星は核融合のスイッチが入るには体重が足りなかった。木星より外側には土星、天王星、海王星と、同じようなガス状の巨大惑星が誕生した。太陽系の外側ほど金属元素は少なくなり、氷と土などの軽い元素によって構成されると考えられる。
太陽系の外側では太陽系初期の惑星形成はゆっくりと進み、その間に原始分子雲は太陽風で吹き飛ばされたため、これらの天体は惑星形成の途中で取り残されたようである。太陽系の惑星は8個が知られている。海王星の外側の準惑星の軌道から地球質量の5-10倍程度の9番目の惑星が存在するという説がある。
カイパーベルトにある岩石が海王星などの重力で撹乱され、彗星になる。同じメカニズムでカイパーベルトから木星軌道の内側にある小惑星帯にも岩石や天体が注入される。太陽に近づいたカイパーベルト天体は加熱され揮発性成分を失い、普通の岩石質の隕石になる可能性がある。また、この岩石の太陽の重力井戸への落下は現在も続いている。
+++ 階層 +++
物質世界にしろ、情報世界にしろ、そこに構造を認めて階層化する脳の働きは生まれたときから備わっているのでしょうか。言い換えると、遺伝的に決まっている（担当する遺伝子がある）のでしょうか。
階層化とは事象の整理・整頓です。身の回りや学問領域のたくさんの事実・情報から共通な性質を抽出して、グループ化します。次にグループの関係を整理してみると、より大きなグループを作る支配的な性質と、グループの中に入る性質とがあります。大きなグループを作る性質を上位とすると、物質世界では大きい方、情報世界ではより抽象的な方と解釈されるでしょう。包含関係は視覚的なイメージであり、構造です。
知識の構造は一つの体系だけを見ていたのではなかなか本質的なことがわかりません。例えば、言語の構造は日本語だけに注目するのではなく、英語、フランス語など他言語との共通点を探り出していくことで発見されます。同様に、生物学、数学、社会学、心理学、政治学などの学問体系について、研究方法、対象に対するアプローチの仕方、基本概念などを比較することで、人類としての精神活動の構造が見えてきます。このような考え方に基づいて構造主義が誕生しました。
階層は物理学や生物学に見られるような時間と空間に依存する階層のほかに、知識や情報処理の階層もあります。人間は感覚器から外界の情報を得て、脳で情報を処理します。まず、感覚器からの直接情報があり、生物学的には感覚器の受容細胞の興奮として表現されます。次に、興奮が神経細胞へ伝えられ、複数の感覚器（細胞）の興奮が統合され、「素」の経験、生情報が形成されます。一連の生情報が一つの事として捉えられ、統合されて一つの経験として一次解釈されます。そして、一次解釈を集め、法則性を分析した二次解釈が生まれ、抽象化されます。我々の意識に上るのは一次解釈からです。
人間の情報処理系のハードウエアは感覚受容細胞から大脳に到る神経系です。情報処理の階層性は、ハードウエアとその伝達制御を行うソフトウエアで表現されているはずであり、ニューラルネットワークと呼びます。コンピュータによる情報処理も同じような発想で形成されています。１と０の信号（電流のオン・オフ）からCPUの制御命令セットが作られ、それらが組み合わされて人間の理解が容易なプログラム言語となります。測定装置からの入力も１と０の信号に変換され（デジタル化）、プログラムによって、人間が解釈できる出力に変換されます。エキスパートシステムのように、一次情報を階層化して整理し、高次の情報を引き出すよう設計されたソフトウエアもあります。
+++ 分子は粘着力がある +++
気体の分子は真空中に独立して存在します。しかし、液体や固体の分子は単独では存在できません。金属などの自由電子を発生するものは特にくっつきやすい性質を持ちます。分子や原子は「ねばねば」しているのです。おもに電磁気力による粘々で、ファンデルワールス力と呼びます。粘々を引き離すのは温度による分子運動であり、くっつくかどうかは周りの温度によって決まります。くっついた分子は真空中を漂い、ぶつかったらまたくっつき、成長します。成長は分子の密度が高ければ速くなります。
原子は決まった半径を持つ球のように振舞います。最外殻電子が原子間の相互作用を決めます。化学結合は原子が電子雲を共有することで起きます（共有結合）。電子雲は2個の電子がペアでいるときに安定する性質があるからです。ところで、物質は分子でできています。分子を近づけると、ある距離で弱く結合して安定します。これがファンデルワールス力です。分子を構成する原子の電子雲が一部重なり、小さなマイナスの雲を作り、これが介在して原子核のプラス電気が引き合うからと説明されます。
分子は光子を吸収して励起します。この場合の光子は電磁波、紫外線、ガンマ線などです。電磁波はエネルギーが弱いので分子の運動が増します。これがファンデルワールス力を引き離す力です。紫外線は電子を活性化して化学反応を引き起こします。ファンデルワールス力はもちろん、共有結合も切れたり、新しく作られたりします。ガンマ線は電子を弾き飛ばし、分子を壊し、また大規模な化学反応を起こします。
太陽系誕生の頃は太陽からの光エネルギーは弱かったので液体や固体の微粒子が成長する傾向が高い状態にあったと思われます。
原始太陽から1.5億キロメートルのところを公転していた地球は他の惑星と異なった風貌を持つ。
原始の地球の構成成分は現在の太陽系に漂う、惑星に吸収されなかった微惑星を調べることで推定する。具体的には隕石と彗星である。隕石のうち、惑星ができた当時から存在する最も古い隕石は炭素質コンドライトである。この隕石の化学組成は水素、ヘリウムを除いて太陽系の成分と同じである。鉄・ニッケルばかりでなく、かなりの量の水や炭化水素が含まれている。45.6億年前に形成されたとされるコンドリュールと呼ばれる小さな球状の粒子を含む。無重力の状態では、揮発性分子が集合してできた物体は球になると予想される。炭素質コンドライトは熔融・固化という熱変成を受けていない隕石と考えられている。
現在の太陽系では、彗星の長い尾は、地球軌道の辺りで水蒸気を含むようになる。しかし、地球が誕生した頃は太陽からのエネルギー放射が現在より少なかったので、地球の軌道付近の温度はもっと低く、微惑星は大量の氷や低分子有機物を含んでいた可能性がある。太古の地球の地表は岩石と言うより、単純な炭素化合物を大量に含んだ泥であったかもしれない。
原始地球は周囲に数多く残っているぺブルや微惑星をどんどん引き寄せて成長した。太陽の活動が活発になると、太陽風が発生し、太陽に近い領域からガスを吹き払った。100万年ほどで、わずかな大きさの違いが成長して十数個の原始地球に成長した。その頃、ようやく木星も成長し、原始地球の軌道に影響して原始地球群に最後の成長への一押しを行った。
地球に落下する微惑星は衝突エネルギーにより融け、微惑星中に含まれていた水分や気体成分は一瞬にして蒸発した。現在の地球の半分くらいの大きさになると、重力は気体を逃がさない強さになり、大気の層ができた。さらに降り注いだ隕石から揮発性物質が地球に供給され、原始大気が誕生した。原始大気による温室効果で熱が宇宙空間へ逃げる速度が遅くなり、地表は徐々にマグマに変わりはじめた。やがて、地表は煮えたぎるマグマオーシャンへと変化し、その深さは500 km、温度は千数百度に達した。マグマオーシャンの中で重い鉄などの成分は軽い岩石分と分離して、マグマオーシャンの底に溜まった。ただし、ジャイアント・インパクト以前の地球大気の存在には否定的な学説もある。
地球の半径が現在の70%くらいになると、マグマオーシャンの底に溜まった重い金属は一気に中心へ落ちていき、核を作った。このときに開放された重力エネルギーにより地球は芯まで融け、軽い岩石成分（マグマオーシャンの部分）と金属核に分離した。熱を放出して地球が冷却すると、地球全体のエントロピーは減少する。その分、地球はだんだん複雑な構造に秩序化（組織化）した。
鉄などの重い金属の大部分が核として沈みこんだとすると、地表に残るのは酸素、炭素、窒素、ケイ素、マグネシウム、硫黄、アルミニウム、ナトリウム、カルシウムなどである。炭素、酸素、窒素は生物を構成する有機物を作る骨格を提供する。これらの元素は揮発性の分子を作る。原始大気を通過する間に隕石は熱せられ、二酸化炭素や水、窒素などの揮発成分は原始大気に離脱していったであろう。
地球に水を供給した小天体としては彗星と小惑星のどちらも可能性がある。かつては彗星が原始地球に水を供給したとする彗星説が主流だった。彗星は主成分となる氷に塵がまぶされている。ハレー彗星では80%が氷である。しかし、2014年にゲラシメンコ彗星の成分をロゼッタ探査機が調査したところ、水素の同位体比が地球の海とは大きく異なっていることが判明した。現在は小惑星説が有力である。
初期の地球の冷却は急激であり、そのため、異なる物質層は速度論的に局所に閉じ込められたが、特に高温の内部は平衡状態からかけ離れた状態で地表から分離された。地球は宇宙に向けて絶えず熱を放射し、物質もいくらか失った。地表は太陽という外部光源からのエネルギーを絶えず獲得し、地殻と大気からなる地表はその影響を受けている。
+++ ポテンシャル・エネルギー +++
地球を融かしたエネルギーの源は位置エネルギーと呼ばれます。一般的な言い方にするとポテンシャル・エネルギーです。位置エネルギーは重力の作用する場で生じるエネルギーで、重力の中心へ移動（運動）することで、運動エネルギーに変わります。物体にぶつかれば、その物体を破壊し、変形させ、熱エネルギーになって空間へ逃げていきます。重力の中心には質量（物体）が必ずありますから、位置エネルギーは最終的には熱エネルギーになります。
位置エネルギーと運動エネルギー、すなわち、物体の位置と運動は相互に関係しあって、エネルギーとしての総和は一定の値になります。熱エネルギーは熱く、化学エネルギーは燃料などの実体があって、捕らえやすいですが、位置エネルギーには実体はありません。中学校で位置エネルギーを習ったときは面食らったものでした。位置エネルギーを生み出す場があって、その場があるために物体が運動します。運動すると位置が変わり、その位置にふさわしい量の位置エネルギーを得ることになります。
重力場を二次元で表現してみましょう。重い物体が薄い膜の上にあると、重みで膜がへこみます。まっすぐ転がっていた玉はその凹みで運動の方向が変わります。凹みに捕らえられると物体の周りを回転することになります。実際の世界では摩擦があるために運動エネルギーは熱エネルギーに変わり、やがて玉はへこみの中心の物体にぶつかるでしょう。場に置いた玉は重力場、すなわち、勾配にしたがって運動することになります。たくさんの重力場があると、凹みが重なり合って複雑な空間ができます。宇宙は星の質量により、でこぼこしていることになります。 重力場では位置エネルギーと運動エネルギーの和が一定になりますが、一般的な場では一定になるとは限らないでしょう。ポテンシャル場の一般的な表現はラグランジュ方程式、ハミルトンの方程式（ラグランジアン、ハミルトニアンなどの演算子）と呼びます。くわしくは解析力学の専門家にお尋ねください。
地球上では地球という質量が圧倒的な重力場を作っていて、地球上の物体は逃れることはできません。
+++ スノーボール惑星は液体の水を持つ +++
太陽系の外側には大量の水を持つ天体（準惑星や衛星）があります。ある程度、質量が大きければ、たとえ、表面は凍っていても、海底には液体の水が存在します。天体形成時の熱を閉じ込めているからです。このようなスノーボール・プラネットは太陽系にも存在する可能性があり、太陽と無関係に液体の水を持つことができます。
地球の生命は液体の水無しでは生きることができません。太陽系が最後のときはスノーボール・プラネットに生命の種を植え込んで、太陽系外に脱出させる。遠い将来に近くの恒星の重力圏に捕らえられて、恒星の熱で表面が融け、地球の生命体を復活させることができるでしょう。
地球の形成の最終段階で現在の地球の質量の10-15％程度（火星ほど）の惑星（テア、Theiaと呼ばれる）が衝突した。その結果、地球に最後の10%の質量を提供したが、惑星と地球の表層部分が地球周辺に飛び散った（ジャイアント・インパクト）。それが再び集まって独立した天体として地球の周りを公転しているのが月である。月の岩石の年齢から45.3億年前である。月の誕生は太陽の誕生後9000万年頃とされる。 地球が誕生したのは太陽の周りをまわる降着円盤の中である。降着円盤の中で形成された原始惑星は同じ方向に同じようなスピードで回っていたはずである。シミュレーションでは静止した地球にテアが斜めから衝突する像が描かれることが多い。斜めに衝突したということは地球とテアは楕円軌道を公転していたということであり、惑星形成の最終段階であることから楕円軌道とはいえかなり円軌道に近いものであり、相対速度もほぼ同じだったと予想される。私見であるが、衝突というより融合であり、融合の前に重心の周りをまわることでマントルの物質交換が起こった可能性も高いと思う。マントルや核の一部を奪われたテアは月として地球の重力井戸の中に残ったのだ。
シミュレーションによると、マグマオーシャンの状態の原始地球に衝突が起こると、マグマがジェットとして吹き出し、それが地球軌道上の円盤になり、やがて月になった。この時、衝突後、テアの物質とマグマオーシャンの物質が地球周辺に飛び散った。テアのコアは、再度地球と衝突した。一方、地球のマグマオーシャンの成分は、軌道上に残ったので月は地球由来成分を70%含むことにとなった。月と地球の地殻で同位体比が同じことが説明できる。マグマオーシャンが冷えて固まった場合、貴金属はコアにしかないはずである。それが地表にあるのはジャイアント・インパクトのためと説明される。
テアの鉄の核の一部が融けてほかの物質と一緒に地球の上空を雲のように覆った。金属蒸気の大嵐は水分子から酸素原子を奪い取って酸化物がマグマオーシャンに溶け込んだ。残された水素は厚い大気として約２億年の間、地球を覆った。マグマオーシャンが固化した形成直後の地球では岩が地表を覆い、二酸化炭素、窒素や二酸化硫黄が噴出していた。この状態で水素の毛布が掛けられると低分子の有機化合物が合成された。44.6億年前には地球は海を持つほどに冷え、RNAができたのは43.5億年前と推測される。
月はジャイアント・インパクトで形成された当時はロシュ限界（その内側では潮汐力で衛星が破壊されてしまう距離）付近（約50,000 km）にあった。当時、地球は、約6時間で自転し、月は10時間で1周していた。月の公転と地球の自転周期とのずれから潮汐力による摩擦が生じて、地球の自転は減速し、月が加速され、遠ざかった。
地球に海ができたあと、大きな潮汐力は海の高低差を生み出し、波の高さは1000 mにも達したと考えられる。推定される太古代の海の深さは2000 mであることから、巨大で激しい波が地球表面を洗い続けていた。また、地球の固体部分をも変形させ、赤道直径が極方向の2倍近い扁平な形をしていた。 太古代の地球ではプレート・テクトニクスによって形成された弧状列島は潮汐波によって洗い流され、また、41-38億年前の後期重爆撃期の巨大隕石によってできたクレーターも埋められて平らになったであろう。潮汐力の大きさは地球から月までの距離の３乗に反比例するので、潮汐摩擦の作用は急激に弱くなり、数億年で地球表面は安定したと考えられる。
潮汐力は重力ポテンシャルを熱に変換する。衛星全体を加熱し内部構造を変化させ、重力的なトルクを生じさせて軌道運動を変化させるなど、惑星－衛星系システムの進化を根本で支配する重要なメカニズムである。現在では木星や土星と衛星との間に潮汐エネルギーが支配する現象、すなわち、木星のイオの活動や土星の衛星エンセラダスの氷噴出活動が観察されている。
モデルによると、24億年前には１日は21時間と長くなった。そのあと、約10億年間は一定のまま推移した。地球の重力と月の引力が釣り合ったためである。バランスは完全ではなかったため、７億年前から再び自転速度が遅くなり、現在では約24時間になっている。ここ数億年は地球の自転が遅くなる（＝月が遠ざかる）割合もほぼ一定である。現在の月までの距離の変化は、アポロ計画で月におかれた鏡を利用して、毎年3.8 cmと観測されている。
アポロ計画で持ち帰られた試料を調べると、月の表面はすべて火成岩からできており、白っぽいところは形成年代が古く、花崗岩の仲間（長石の多い岩石、アノーソサイト）である。また、黒っぽいところは、35億から30億年ほど前の玄武岩からできていた。その後は、月のマグマの活動はない。アポロ計画で設置された地震波計と月周回衛星かぐやによる潮汐力による変形観測から、月には半径300kmのコアと、1400kmのマントル、10kmほどの地殻があると推定された。
+++ テアの痕跡 +++
テアの残骸が地球のマントルの深くに大陸サイズの２つの塊として残っているという説があります。科学者は地震波の解析から西アフリカ大陸と太平洋の下にコアにヘッドホンのように乗っている２つの巨大な塊があることに気づいていました。厚さは約1000km、長さはその数倍の塊で、周りのマントルより密度が高い岩のようです。
まず、アイスランドとサモア諸島のマグマの解析。それぞれ西アフリカ下、太平洋下の塊に由来するプルームからもたらされたマグマでできた火山島です。火山岩の中に地球が誕生してから１億年の間のアイソトープ比の痕跡がありました。２つの塊から立ち上るプルームは地球が誕生した時からあるようです。
月が軽い岩石からできていて小さなコアしかないことから、テアは火星ほどの大きさで核を持っていなかったとされました。が、2019年、月の岩石の水素原子のアイソトープ比の解析からテアは地球ほどのサイズがあったと報告されました。軽い水素原子も十分含まれていたのです。すると、テアのマントルはもっと鉄を含んでいて、密度が高かったと考えられます。
さまざまなサイズのテアと原始地球の衝突のシミュレーションから、テアのコアと原始地球のコアはすぐに融合しますが、テアの重いマントルは地球のマントルの底、コアの表面に残ることが推測されました。
慎重意見もあります。２つの塊は地震波の低い解像度による幻の可能性もあり、厚さももっと薄く、プルームが枝分かれする姿を見ているという説もあります。サイズが小さいという説は他の測定方法での結果と符合します。
より直接的な証拠は月のマントルのサンプルを解析することで得られます。中国と米国の探査機は深くえぐれた月の南極のクレーターから岩石を持ち帰るプロジェクトを計画しています。そしてさらには、マントルの底にもう少し小さい密度の高い塊が見つかり始めています。それは原始地球がもっと幼かった時に衝突した小さな原始惑星のコアではないかと。地下深く眠っているのはテアだけではない。
+++ 天体の周期に基づいて人類は暦を作った +++
時を示すのは暦です。１週間の起源は、古代バビロニアに遡ります。月の満ち欠けの周期（約28日）の4分の1を単位にしました。ユダヤ教が聖書にこの周期を神の周期として取り入れ、それをキリスト教、イスラム教が継承し、世界に普及しました。イスラム教の安息日は金曜日、ユダヤ教は土曜日、キリスト教は日曜日で、仕事を休んで神に祈りをささげます。
対する中国では干支（えと）でしょう。十干（じゅっかん）と十二支の組み合わせのことです。十干と言うのは、甲、乙、丙、丁、戊（ぼ）、己（き）、庚（こう）、辛（しん）、壬（じん）、癸（き）です。暦では、甲（きのえ）、乙（きのと）、丙（ひのえ）、丁（ひのと）、戊（つちのえ）、己（つちのと）、庚（かのえ）、辛（かのと）、壬（みずのえ）、癸（みずのと）とも読まれます。中国の殷の時代から、10日ごとに循環する日を表示する数詞として用いられていました。十干は年と日を示すほか、種々の分類記号としても用いられ、昔は学業成績などの表示に、今では契約書の人もしくは法人を示す記号としてよく目にします。
周の時代になると、十干は十二支と組み合わされて年と日とを表すようになります。十二支は子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥（ね、うし、とら、う、たつ、み、うま、ひつじ、さる、とり、いぬ、い）です。十二という数字は木星が天球の黄道を約12年かけて一周するため、とされています。
やがて、漢の時代（一説には戦国時代）になると、陰陽五行説の五行、"木火土金水"と結合します。結果、木（甲乙）・火（丙丁）・土（戊己）・金（庚辛）・水（壬癸）のように二つずつ五行に配当され、さらに二つは、五行各々の陽すなわち兄（え）と、陰すなわち弟（と）を示すとされました。
+++ 太陽と月 +++
太陽と月は空で最も目立つ天体で、太古の昔から文明のシンボルでした。太陽は農耕にとってはなくてはならないもので、農耕儀礼と結びついて神格化されたことでしょう。日本神話の天照大御神は太陽神ですし、古代エジプトの最高神ラーも太陽神です。
一方で、月の神は影が薄く、日本神話の月読は神話では活躍の場がありません。太陽は昼を支配し、月は夜に輝くことと関係がありそうです。男性を太陽、女性を月と見立てる考え方もあります。こちらは月の満ち欠けの周期と月経の周期が一致することが主な理由でしょう。
太陽は西の空に沈んでいっても翌朝にはまた東の空から変わらぬ姿を現しますが、月には満ち欠けがあります。つねに不変の太陽は神の生命の象徴であり、死と再生を繰り返す月は人間の生命の象徴です。
規則的に満ち欠けを繰り返す月が先に暦に登場したのは自然だと言えるでしょう。太陽の位置をもとに暦を作ることは精密な観測が必要だからです。太陽の動きを大雑把に追いながら月の満ち欠けで細かいカレンダーを作る太陰暦は季節の動きに合わせて調整されます。
さらに、太陽と月は陰陽思想にみられるように対になる概念として世界を理解するシンボルでした。実際には月の引力のほうが地球に大きく影響します。それは潮の満ち引きです。月は地球の生物の生殖活動に大きな影響を与えています。
月のクレーターを観測すると、ほとんどが約41億年前にできたこと、そのサイズ分布から火星と木星の間の軌道にある小惑星が集中的に落下してできたと推測される。この原因についてシミュレーションによる研究が行われた。約41億年前は、天王星と海王星が形成された時期とされる。その影響で木星と土星の軌道がずれ、小惑星の軌道も影響されたと考えられる。惑星の軌道変化は小惑星の軌道を攪乱し、太陽系内にたくさんの小惑星が飛び交うようになった。今から約41億年前は、数千万年から数億年にわたり地球に小惑星が隕石として落下したと考えられ、後期重爆撃期（Late Heavy Bombardment）と呼ばれる。スノーラインの外側からの隕石なので、この時に大量の水や炭素化合物が地球に供給された。原始地球の海の深さはほぼ2000mと見積もられている。地球の表面はほとんど海に覆われ、その下に玄武岩質の地殻、海の上に厚い大気があった。
後期重爆撃期に落ちた隕石の数は22000個と推定されている。クレーターサイズが2000km程度のものは40個、クレーターサイズ5000kmのものは数回と予想されている。この巨大隕石は直径が数百キロもあり、海を完全に干上がらせ、地殻を突き破ってマントルの上層部を攪乱した。岩石は一時的に熔解し、マントルの中の物質が表面にくみ上げられ、地殻の上にあった物質はマントルに埋め込まれた。隕石の衝突で海や溶岩は大気に飛び散り、大量のエアロゾルを生成し、大気と混合した。巨大隕石が落下した後も無事に海は回復した。溶岩は海によって冷やされながら、海に様々な物質をもたらした。急激に冷えた溶岩により玄武岩質の地殻が再生した。
天体が地殻に衝突すると、イジェクタと呼ばれる衝突破片が大量に生成される。イジェクタのうち、特に微細なものは表面積が大きいために、化学風化反応を受けやすい。したがって、頻繁な天体衝突によって大量のイジェクタが生成され、海に溶けた二酸化炭素（炭酸イオン）は炭酸塩として沈殿した。大気中の二酸化炭素は徐々に減少した。
太陽は現在の70%程度のエネルギーしか放射していなかった。この放射量だと、地球は全面凍結する。凍結した地球は隕石の落下により急激に融け、また、時には海が完全に蒸発することを何度か繰り返したかもしれない。二酸化炭素の量が多ければ、温室効果により凍結に至らなかった可能性もある。
小さな隕石の衝突実験からは隕石は海面でいっきに粉末化することがわかった。そのときに有機物は摩擦熱による分解を免れたかもしれない。また、微細な隕石は大気がクッションになって終末速度に達し、海に連続的に降り積もっていた可能性がある。地球の形成後、微細な隕石が大量に残っていたとすると、その有機物が地球上に供給された可能性が考えられる。
個人的な推測であるが、隕石が落ちて海や岩石が蒸発したときに、地表の炭素化合物は熱で炭化し、カーバイドのような反応性の高い炭化金属ができたのではないか。炭化金属分子はお互いに結合して修飾し、高分子化合物に発展したのではないか。隕石の衝突は新しい物質、複雑な有機物、化合物を供給した可能性がある。
現存する最古の岩石は、40億年前（正確には40億3000万年前）である。38億年前以降にできた岩石は、いろいろなところから見つかる。また、堆積岩もみられる。このことから、38億年前以降、岩石が安定に保存されるようになったと考えられる。後期重爆撃期が終了して海が38億年前から安定したためであろう。
+++ 大気中では小さな粒子は漂う +++
太陽系空間にある粒子は、位置エネルギーに応じた運動エネルギーを得て、太陽へ向かって落下します。運動の方向が惑星などによって逸らされると、楕円運動をします。運動に対して大きな摩擦抵抗が発生しないので、運動は規則的であり、ほとんど減衰しません。
それに対して地球には大気があるため、運動の様子が変わります。特に、小さな粒子は落下することなく、空気中を漂うようになります。
空気中を漂うような液体または固体の微小な粒子をエアロゾルといいます。われわれの周りにあるエアロゾルは、その生成過程の違いから粉じんとかフューム、ミスト、ばいじんなどと呼ばれ、また気象学では、視程や色の違いなどから、霧、もや、煙霧、スモッグなどと呼びます。エアロゾル粒子は、粒径や化学組成、形状、光学的・電気的特性など多くの特徴があり、その性質はきわめて複雑です。例えば粒径についていえば、分子やイオンとほぼ等しい0.001μm＝1nm程度から花粉のような100μm程度まで約5桁にわたり、また個数濃度についても、清浄空気の10個/cm3程度から発生源近傍の数百万～数百億個/cm3程度まで 7～8 桁にもわたります。
エアロゾルの発生源は人工的な装置だけではありません。火山活動や、細かい土壌の粒子が風で舞い上げられたもの、波のしぶきが乾燥して微粒子となったものがあります。雲は無数の微小な水滴からできていますが、この水滴はエアロゾルが核となってできています。エアロゾルの個数や成分の変化によって、雲の生成量などが変化し、天気に影響します。また、大気中に浮遊しているエアロゾルが，日射（太陽放射）を散乱・吸収することによって、地表に到達する日射量が減少し、大気が得る熱エネルギーが減少します。エアロゾルは気候にも関わっています。
中緯度から高緯度地方で、雪の核になっている物体を調べた研究が発表されました（Science 319, 1214, 2008）。驚いたことに、ほとんどが細菌由来の物質。特に、凝固したときの温度が高いときは69-100%が細菌由来でした。このことから、細菌が地球上のあらゆる地域で雨や雪の核となって降水を誘発している可能性を示唆しています。
誕生間もない地球は濃い大気を持っていたことから、大量のエアロゾルが空気中を漂っていたことでしょう。そして、大気や海の化学成分に大きな影響を及ぼしたと思われます。地球の上空では隕石の燃焼や稲妻、宇宙線の放射などで大量の活性低分子ができたはずです。これらの分子は高空を漂うエアロゾルに溶け込み、雲となり、地上に落下する間に水分が蒸発、濃縮されて、生命の材料となる高分子が誕生した可能性もあるのではないでしょうか。しかし、その実状について推測する材料がありません。
+++ ニース・モデル +++
現在、天王星と海王星は、太陽から遠い軌道を運動していますが、この距離では原始惑星円盤の動きが遅すぎて惑星が形成されるのに時間がかかりすぎるそうです。そこで登場したのがニース・モデル。2005年にニースの天文学者により提唱されたこのモデルでは、天王星と海王星は、いずれも現在の太陽からの距離の約半分のところで誕生したと仮定します。すなわち、木星、土星、天王星と海王星の軌道はとても近くなります。しかし、この配置は不安定で、やがて、木星は太陽系の内側へと移動し、土星、天王星、海王星は外側へと移動しました。一連の運動は原始惑星系円盤の氷天体にも影響を及ぼして撹乱しました。その結果、彗星は今も地球にやってくるのです。
現在でも地球にはたくさんの物質が隕石によりもたらされます。一番目にするのは流星。流星の起源は彗星と考えられています。流星群は彗星の軌道に一致します。彗星が残していった固体粒子が彗星軌道にありますが、そこを地球が横切るため、定期的に流星群が出現します。流星は低密度の固体粒子が地球大気に衝突し、摩擦によって高温になり、発光する現象です。
彗星の起源はオールト雲やカイパーベルトと呼ばれています。オールト雲は長期彗星の軌道解析から予想されました。太陽から約５万AU（1 AUは地球と太陽との距離です。1 AUは約1.5億km）で太陽系を取り囲む球殻状の層です。約1000億もの彗星のもとが集まっているといわれています。彗星は周りの惑星の引力か、相互の衝突などの影響で、太陽への何千年もの旅に向かうとされています。
カイパーベルトは冥王星のような遠い惑星を探査することから発見されました。短期彗星はカイパーベルトあたりから折り返している計算になります。海王星より以遠にある直径100km以上の天体は10万個以上あると推定されています。オールト雲やカイパーベルトの周辺ではまだ微惑星から惑星が作られつつあるという説もあります。流星群は地球と彗星の軌道が交差すると言う証拠。いつか彗星が地球に衝突することもあるでしょう。
ジャイアント・インパクトにより地球は再び芯まで融け、表面が固化したのは45.3億年前と考えられる。ジャイアント・インパクト後、約41億年前までは大気は比較的少ない状況が続いた。地球を形成した初期の隕石はエンスタタイト・コンドライトで、揮発性成分が少ない岩石であった。また、地球は当時、スノーラインの内側にあったためで、揮発成分は気体として太陽風で太陽系の外側へ吹き飛ばされたためである。
マグマオーシャンが冷えてきたときに表面には融点の高いコマチアイトが析出した。地球最初の地殻はコマチアイトと考えられる。コマチアイトは橄欖石と同じく二酸化ケイ素が少なく、鉄やマグネシウムに富んでいる。同じ成分がゆっくりと冷えて固まると橄欖石が形成される。橄欖石は現在のマントルの主要な成分である。
約41億年前から後期重爆撃期が始まり、その時の隕石は炭素質コンドライトであり、揮発成分が多かったと思われる。後期重爆撃期により地球に水がもたらされ、海ができた。
海ができた証拠として枕状溶岩がある。溶岩が水中に吹き出て急激に冷やされたために特徴的な形態をとる。38億年前の枕状溶岩がグリーンランドのイスアで発見された。カナダ北部のアカスタ地域には40億年前の花崗岩起源の変成岩が発見された。花崗岩はプレート・テクトニクスと海の存在を示す。
最初、水は気圧と温度が低い大気の高い位置で雨に変わり、地表に達するまでに蒸発した。大気が冷えるに従い、雨は徐々に低い位置まで達するようになった。水蒸気は100 気圧のとき、絶対温度で650K(380℃)以下になると液体の水になることができる。この温度を水の臨界温度という。原始大気が100気圧（ほとんどが二酸化炭素と考えられる）、地表が300℃ほどに冷えたときに最初の雨が地表に落ちた。地球が、その装いを他の惑星と変える決定的な事件であった。
地表の堆積岩には二酸化炭素の大気に換算すると90気圧にもなる炭素が含まれている。これは金星の大気とほぼ同じである。金星の大気は濃厚な二酸化炭素と窒素からなる。大気の上の方、地球の大気分くらいの深さでは、地球より温度が低い。その下には50kmになる濃厚・高温大気があり、高度が低くなり圧力が増すにしたがって高温になっていく。大気の底では400℃になる。
雨は地表を効率よく冷やした。初期の地殻であるコマチアイトはプレート・テクトニクスによりマントルに沈み、地表には玄武岩質の地殻が作られた。初期の雨には塩化水素が溶け込んでいたため、強い酸性であった。塩酸の雨水は地上の岩石と接触して、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ナトリウム、カリウム、鉄などのイオンを溶かし出し中和された。
海ができると、大気中の大量の二酸化炭素が原始の海に溶け込み、カルシウムイオンや重金属と結合し炭酸カルシウム(石灰岩)となって沈澱した。プレート・テクトニクスにより海水中の重金属がマントルに運ばれた。原始大気中に含まれていた二酸化炭素は10気圧ほどに低下し、二酸化炭素による大気の温室効果が和らいだ。大気成分の90％が二酸化炭素で、残りは窒素であった。海洋地殻の熱水噴出孔では炭酸塩鉱物が晶出するため、噴出する熱水中の珪酸塩濃度が上昇し、また、海水中のカルシウムイオンが減少して、リン酸の濃度が上昇した。
+++ 水分子は水素結合で結ばれる +++
水分子は酸素原子O２個と水素原子Hが共有結合で結合しています。H２O（２は下付）と書きます。酸素をはさんで水素が結合しています（H-O-H）が、その角度は180°ではなく、104.5°です。酸素原子を正四面体の中心に置いたとき、O-H結合はこの酸素原子から正四面体のほぼ頂点方向に伸びています。正四面体の中心角は109.5°ですから、全く同じではありません。正四面体はマッチ棒6本で正三角形4個を作るパズルでおなじみ。4面が正三角形です。水分子を正四面体になぞらえたとき、残りの２つの頂点方向には酸素原子の2個の非共有電子対（孤立電子対：電子が2個ペアになって他の原子との結合性を失ったもの）があります。
酸素原子は電子をひきつけやすく（電気陰性度が大きいといいます）、水素原子は酸素原子に電子を奪われます。電子を粒として捉えると変な話になりますが、電子を存在確率の雲（電子雲）として捉えると少しイメージしやすくなります。電子雲は酸素原子に引っ張られ、酸素はちょっとマイナスに、水素はちょっとプラスになります。分子内にできた電子雲の偏りを極性と呼びます。水素は電子１個しかないので、電子雲がちょっと偏っただけで比率としては大きな極性ができます。水素は電子分布の偏りによる結合を作りやすい。
そこで、ちょっとマイナスの酸素原子とちょっとプラスの水素原子の間に電磁気力による結合ができます。このような結合を水素結合と呼びます。酸素原子のマイナス電荷は非共有電子対の電子雲になりますので、正四面体の水素の方向と別の2方向になります。
液体と気体の界面にある液体分子は左右、下にある隣の分子と結合しています。しかし、上には結合する分子がありません。表面の分子では内側に引かれる力が大きくなり、表面張力を発生します。分子間力が大きい液体ほど表面張力は大きくなります。水の表面張力は水素結合により水分子が互いに大きな力で引き合っているため、大きな表面張力を持ちます。
身近のところで、水より表面張力が大きい液体は水銀です。水銀原子が金属結合により強く結ばれているからです。映画ターミネータ2に登場する液体金属のターミネータ。液体窒素で凍結し、銃で粉々になった後の復活シーンをイメージするといいでしょう。溶融した鉛や鉄も大きな表面張力をもっています。
水素結合はイオン結合や共有結合より弱い結合で、原子間の距離も大きくなります。水が凍って氷になるとき、水分子を固定するのが水素結合です。一つの水分子は最大で４つの水分子と水素結合し、六方晶系の結晶構造となります。液体のとき、水の水素結合の数は０～４個です。水分子は水素結合しないときのほうが分子間の距離が小さい。水を冷やすと、他の液体と同じように体積が小さくなりますが、約４℃で最も比重が高くなった後、分子あたりの水素結合の数が増えて氷に近づき、隙間が多くなります。０℃で水分子は４つの隣の水分子と水素結合し、分子の間の距離が最大になります。逆に密度、比重は小さくなります。氷は比重0.9で、４℃での水の比重１に対して浮きます。
もしも氷が水よりも重ければ､湖水や河川や､海でも表面が冷やされると、氷は底に沈み、やがて水全体が凍ります。実際は水は氷の蓋でがっちりと保護され、氷は大気によってどんどん冷えて零下になりますが、その下は液体の水の状態を保ってくれます。４℃で死ななければ生命体は水の底で生存できます。
+++ 水は様々な物質を溶かす +++
水に溶けた分子は当然のことながら、水分子に囲まれています。溶質分子あるいはイオンがその周囲に数個の水分子を引きつけて結合し、一つの分子集団を作る現象を水和といいます。
イオンは電子の殻を完成させるために、電子を完全に取り込んだ（マイナスイオン）か、放出（プラスイオン）した原子もしくは分子です。水分子は極性（酸素と水素の間の電子雲の偏り）をもちますが、イオンの電荷があるとさらに大きな極性を誘導されます。イオンと水分子は結合しやすく（水和しやすく）なり、水分子の集団に溶け込みやすくなります。
すべてのイオンを発生する物質（電解質）が水によく溶けるわけではありません。電解質によっては一定の濃度にしか溶けないものもあります。溶けやすい電解質の代表例は塩化ナトリウムでほぼ完全に解離しています。一方、難溶性の塩には、炭酸カルシウム（石灰岩の主成分）があります。
極性を持つ分子はイオンと同じように水に溶けます。気体では二酸化炭素が代表例で、水分子1分子を取り込んで、炭酸になります。大気中の窒素酸化物や硫黄酸化物が水に溶解すると、炭酸よりももっと強力な酸が生じます。工場や自動車から排出される酸化物が雨に溶けて酸性雨として地上に降りそそぐと、大理石やコンクリートの建造物に脅威を与え、また、森林を枯らします。
生体高分子ではカルボキシル基やアミノ基などの極性基に水和が起こります。水和によって分子の性質が変わり、例えば生体分子の反応を触媒する酵素の活性はその水和量に依存しています。
天然の有機物の多くは水に溶けます。高分子であるでんぷんやセルロースも少し熱を加えたりすると水に溶けます。もともとでんぷんやセルロースは水酸基という極性基をたくさん持っています。タンパク質は表面に多くの電荷や極性基を持ち、水によく溶けます。極性のない気体、窒素やメタン、ネオンなどもすこし水に溶けます。圧力が高いと気体が水に溶ける量が多くなります。また、温度が高いと水に溶ける量が減ります。金魚は水温が高いと酸素不足になります。
気体分子の周りには水素結合で結合した水分子の籠ができます。言い方を変えると、隙間の大きい、氷型の水の結晶の間を少し広げて気体分子が入り込む格好になっています。このような形をクラスレートと呼びます。水の籠は低温・高圧では安定します。クラスレートは安定した構造なのでクラスレート単位で結合し、濃度が高いと固体になります。海底1000mにできるメタンハイドレートは地球温暖化や海底資源として注目されているクラスレートです。
地球のプレート・テクトニクスのシステムによってできた岩で、今までに発見された最古の岩は38 億年前のものである。海底が分裂するのに伴い形成された一連の岩が国際研究チームによりグリーンランドで発見された。したがって、プレート・テクトニクスのシステムは比較的早い時期に始まったと考えられる。この岩はオフィオライトと呼ばれ、海洋地殻がそのまま地上に露出した特徴的な層構造をしていて、厚さは約10kmと海洋地殻の厚さであり、様々な種類の火山岩を含んでいる。
地球誕生後、約10億年の間は隕石の落下や、地球からの距離が近かった月の潮汐力によって、大気と海は激しく撹拌された。生命体を構成する分子は着々と蓄積された。冥王代の地球表面では数百枚のプレートがひしめき合い、プレートがぶつかるところではどちらも若いプレートなので沈み込みが起きにくい。そこでプレートが大きく褶曲することになった。プレートの下に潜り込んだプレートからマグマができるのではなく、プレートがぶつかったところで折り曲げられたプレートがマントルに押し込められてマグマになった。この場合、プレート境界では褶曲山脈が形成され、境界に沿って火山が形成された。マグマは両側から圧迫されて海中に噴出し、やがて島となった。プレート境界に沿って弧状列島が形成され、成長した。
緯度に沿った層流となっていた海流は弧状列島で堰き止められることになった。今まで表面と海底で独立に循環していた海水が、弧状列島のところで湧きあがり、沈みこんだ。また、岸に打ち寄せる波が岩に砕け、飛沫となって舞い上がった。海底で合成された有機物ははるばると海面まで旅をして、しぶきとなって高空に舞い上がった。そこで高空で形成された有機物と反応して新たな有機分子となった。新たな有機物の微粒子は、海面に落下して沈み、また、熱水噴出孔へと戻った。有機合成は上空の紫外線により加速され、また、適度な分解も受けた。
海にそびえる火山から噴煙が吹きあがり、微粒子を大気に供給した。微粒子は雲の水滴のコアとなり、それまで以上に地球が雲に覆われることになった。雲はヘテロ環化合物を分解するような紫外線をカットする。また、当時の太陽の放射が弱かったことから、全地球規模の凍結も起こったかもしれない。氷の下では紫外線による分解を受けずに、ヘテロ環化合物が光エネルギーを吸収し、化学エネルギーに変換することができたかもしれない。
さて、推量ばかりのこの章であるが、原始地球の炭素の濃度はどのくらいだったのだろうか。まず、現在の海の水量13億5000万km3に地表での炭素循環総量50兆トン（いずれもウィキペディア）を溶かすと3.6％程度になる。また、原始の海の深さ2000km、現在の地殻の重量2000京tと炭素の含まれる割合0.03％より、海に溶け出した炭素の割合を1％と仮定して、6.6％となる。絹ごし豆腐や牛乳の水分量が90％というのを参考にすると、原始地球の海は意外と有機物でどろどろしていたかもしれない。
マントルの沸き上がり帯では海嶺が形成され、熱水噴出口が並ぶ。2000mの深海である。プレートがぶつかったところではマグマが海水を温め、同じく熱水噴出口（温泉）を形成した。弧状列島にあった熱水噴出口は比較的浅い海底でせいぜい100mくらいであった。生命の誕生は浅い熱水噴出口であった可能性がある。カルデラは両側から押されて次第に隆起し、内海となり、湾となって最後は湖になった。ヒマラヤ山脈やアルプス山脈の隆起の様子からすれば数千万年で陸地化する。この過程は細胞形成に十分な有機物の濃縮が起きたとする仮説を提供する。火山湖に誕生した原始生命体は母なる海に戻った。
プレートはマントル対流に乗って移動した。プレートがぶつかるところでは片方のプレートが上になり、もう一方がマントルの中に沈みこむ。沈み込み帯と呼ばれ、弧状列島が成長した。マントルが湧きあがるところではプレートが生成する。海嶺と呼ばれる。原始の地球では弧状列島、海嶺の総延長は現代の20倍近くあったであろう。
海嶺では湧きあがるマントルにより海の底に割れ目ができ、湧き上がるマントルからマグマが供給され、玄武岩質の地殻が形成された。海嶺ではマントルからもたらされる熱で海底から熱水が噴出し、硫化水素、メタン、水素などの還元ガスや鉄やマンガンなどの金属硫化物が大量に海に供給された。原始地球の海の深さはほぼ2000mと見積もられている。
沈み込み帯では海溝が形成された。沈み込んだプレートは水を含んでいるのでマントル中で比較的低い温度で融け、マグマとなって噴出し、大量の花崗岩を含む海底火山を作った。やがて、プレートの境界に沿って造山帯ができ、島が発達した。おそらく、島は弧状となったであろう。火山活動は地中から硫化水素、メタン、水素などの還元ガスを海中や大気中へ放出した。沈みつつあるプレートは弧状列島にたくさんの付加物を残した。海底に有機物の沈殿があったとしても地中深く埋没することは稀であった。
原始地球に存在した陸地は島程度と予想される。プレートが衝突するところでは大規模な造山運動が起こるが、その証拠は残されていない。陸地は海流や大気の流れに影響する。陸地が少なければ、雲は現在のように錯綜したパターンを示すのではなく、木星や土星の縞模様のように自転の影響で規則正しく並んでいたであろう。海流も同じように規則正しく、層状に並んでいたのではないか。堆積岩は作られたとしてもわずかである。28億年前までは、大陸は現在の2割ほどしか形成されていない。
+++ 界面 +++
物体は様々な分子が混合しています。通常は熱力学第二法則に従って、エントロピーが増大するように、すなわち、ごちゃ混ぜになるように変化が進みます。しかし、条件によっては性質の似たもの同士が集まった方がエネルギー的に安定することがあります。その場合、分子は集合体（相）に分離します。身近な例では、セパレート型ドレッシングを想像してください。油と水の相に分離します。
地球の場合、金属核ができたときが最初の相分離でしょう。重い金属成分はマグマオーシャンの粘度の高い液体の中で沈みました。また、気体や液体が地球表面に染み出し、表面に薄い大気の膜を作りました。さらに、マグマオーシャンの軽い成分は地殻を作り出し、海ができてからは大陸成分がマントルの上に浮くようになりました。
界面とは、均一な液体や固体の相が別の相（固体、液体、気体、真空）と接している境界のことです。均一であるはずの液体も温度差（密度差）があるために2つの層に分離することがあり、層の境界が界面になります。界面では性質の異なった物質が接するために特殊な物理化学反応が起こります。界面では非平衡の状態ですので、それを打ち消す力（均一になろうとする力）が働くからです。
集団の間のトラブル、それが人間社会における「界面現象」です。現代社会では、コミュニティが利害関係、力関係で絡み合って複雑です。さまざまな利害が衝突しますが、衝突が見えるのは健全な社会である証拠。争いのない状態や、争いが表に出ない状態こそ病気です。そして、社会は日常生活のレベルから国家レベルまで衝突や争いを調整する機能を持つことで健全と言えます。
個々の人を見る限りにおいて、能力、興味、性格に明確な区分を作ることはできません。しかし、人間は集団を作ります。血縁や地縁に始まり、職業、教育などの機会、大きくは、国家や文化による集団です。集団は共通の生き方、考え方を自発的もしくは半ば強制的に人々に提供します。人々は多少の不満があっても集団を維持する方を優先します。
2つの層に分かれていても人間社会は協力関係、なかでも互恵的関係のうえに成り立つことを考え、マイナスの界面現象をうまく調整する必要があるでしょう。また、新しい文化が生まれるなど、プラスの界面現象はお互いが享受すべきです。
+++ 対流 +++
対流は重力場において上部と下部の温度差などがあった場合、下の熱を上に運ぶことで生じる流れです。同じ物質であれば熱による膨張で密度が低くなり、温度の高い物質が浮かび、温度の低い物質が沈むことで駆動力が生じます。対流というとみそ汁の中の流れを例にとることが多いですが、大気の対流により雲ができ、海の対流により豊かな漁場ができます。湖などでは湖面が暖められ、底が冷えたままなのでそのままでは対流は生じません。湖面を渡る風が湖面に流れを作り出して強制的な対流が起こります。
そして、マントル対流。重力場の下が熱く、対流現象に当てはまりますが、マントルは複雑な混合物です。成分によって密度が違うので複雑な流れが生じそうです。対流の速度は粘度が大きくなると遅くなります。マントルの粘度は液体に比べると桁違いに大きく、密度の差によるわずかな重さの違いが本当に駆動力になるのかイメージがわきません。
人間社会には対流と同じような現象はあるのでしょうか。社会に対流のイメージを当てはめるとすると、経済格差、人口密度などの差が駆動力になり、人やモノ、金の移動により地域的な差が小さくなっていく現象です。最終的には格差がゼロになることですが、どうもあり得ないようですね。なにか重力場のようなプラスアルファが必要です。
+++ 地球の内部 +++
まずはおさらい。地球は外側から地殻（厚さ６～30km）、マントル（厚さ2890km）、外核（厚さ2260km）、内核（半径1220km）で構成されています。イメージと異なっていたのは核の直径が半分より大きい（約55%）こと。火星も同じサイズのコアを持つそうです。月は小さく、半径330kmで約19％しかありません。
次はイメージの修正です。プレートは地殻と思っていましたが、実際は、剛体であるリソスフェア部分（厚さ100km）を指します。すなわち、地殻の下には固体のマントルがあり、プレートとして運動を共にしている。その下はアセノスフェアと呼ばれ、変形して流動するマントルです。上部マントルの主成分は橄欖（カンラン）岩ですが410kmの深さまでです。つまり、上部マントルは同じ成分ですが、２つに分けられます。その違いは深さ（圧力）と温度。橄欖岩は上部マントルの途中で熱と圧力によって流動性が増すのです。
上部マントルの下はマントル遷移層（主成分はリングウッダイト）で660kmの深さまで。その下はブリッジマナイトと呼ばれる固い岩石が主成分で下部マントルを形成します。ブリッジマナイトは高圧実験で、マグマオーシャンが固化するときに最初に結晶化されることが示されました。下部マントルの上は沈み込んだプレートがたまる深さです。深さ2600kmを超えると、コアとの境界になり、金属に富んだポストペロフスカイトの層があります。この鉱物の構造と性質は筆者が超高圧高温実験で岩石を圧縮して再現しました。
コアには不純物が重量比で8％ほど含まれていて、コアの特性や進化に影響しています。コアの主成分は鉄ですが、コアが形成されたマグマオーシャン時代に取り込まれた不純物が今も残っていると考えられます。
ここまで説明すると、今回の記事でマントル対流が２重であったということには疑問符が付きます。少なくともブリッジマナイトから構成される下部マントルは対流しないはず。マントル対流が１つになるマントルオーバーターンが20億年前に起こり、そのためにコアの対流にスイッチが入り、地球に磁場が生じたという仮説（私は1996年の岩波新書で学習）はすでに時代遅れのようです。地球磁場は5億年程前に極小で、それ以前は強い状態から徐々に弱くなっていたと想定されています。そもそも太古の地球に磁場がないと水が失われてしまうという説もあります。
今回は間に合わないので書き換えませんが、次からは修正を加えることにします。この時代のプレートテクトニクスの規模はどうなっているのでしょうか。コアから立ち上るマントル対流（ホットプリューム）はあるはずではないか？ 興味は尽きません。
現在の完成された生命システムを見ると、ひとつの生命現象に数百のタンパク質が関与していることに驚く。細胞共通の活動を列挙すると、遺伝子複製、遺伝子の転写、mRNAの翻訳・タンパク質の合成、分泌タンパク質の輸送、タンパク質の加工、脂質やアミノ酸の合成・分解、光合成、解糖系、TCA回路、膜ポテンシャルによるATP合成、タンパク質の分解、細胞内器官の分解、物質の分泌などがある。さらにこれらの分子装置の複製がなされる。
タンパク質は非常に複雑な分子であり、ナノマシンとして機能する。多種類のタンパク質が集合して巨大な構造体をつくり、共同して一連の作業を行う。遺伝情報を司る核酸はそれ自体では活動することができず、常にタンパク質の助けが必要である。遺伝子からタンパク質合成までのシステムは核酸とタンパク質が共同して営む。
膜構造も単なる外界の遮蔽だけではない。膜に埋め込まれたタンパク質が膜の両側に非平衡状態を作り出してエネルギー（ATP）生産を行い、また、神経パルスを送る。また、細胞外の栄養分を取り込み、情報分子をキャッチする。特に真核細胞では細胞内にも多くの折りたたまれた膜構造を持ち、隔離された場で特別な反応を進行させる。
実は生命が誕生した過程を解明するには、これ等の各々の機能単位が無機物からどのようにして誕生したかを解明する必要があるとともに、それぞれの機能単位がいかにして相互作用し、有機的な関係を作り出したかを解明する必要がある。部品がそろったとしても、それらを混ぜても生命体はできない。生命が誕生したのは必然であったのか。それとも途方もない時間における偶然の積み重ねであったのか。いまだに解明されておらず、また、解明される糸口さえ怪しい。
生命の本質は情報である。すなわち、分子を生命体として機能的に組み立てる情報が生命の本質である。生命の誕生を解明する鍵は、生命体情報の誕生、情報の物質的な基礎、情報が次の世代へ伝達するメカニズムにある。現在では、最初の遺伝情報分子はRNAと考えられている。しかし、タンパク質のアミノ酸配列の情報がRNA分子に書き込まれた必然性を考えなければならない。
これから数章の生命の誕生とその初期進化については、断片的な科学報告を元に、生命の誕生を必然とするためのストーリーを組み立てているために、岩田の推論が大きく入り込んでいる。
生命の起源に関する研究を整理し、時系列に沿ってならべるために、単純なものから複雑なものへと、生体を構成する分子、分子装置がどのように生み出されたかを考察する。以下、下記のような項目立てを予定している。遺伝の仕組みまでが部品の構築で、そのあとが部品の組み立てに相当する。
しかし、逆の考え方もできるのではないか。巨大な炭素の塊（グラファイト、フラーレンのような物質）が還元的な環境下で炭酸塩の岩石（石灰岩など）から地質学的に誕生した可能性、その炭素の山が海水中でゆっくりと分解しながら生体高分子を生み出した可能性である。以下の章でも繰り返し述べるが、生命活動に携わる分子群の濃密さは天然に生み出されたとは考えられず、強力な濃縮過程が必要だからである。分子が集合して細胞を組み上げたという単純なストーリーは熱力学の第二法則に反する。原始の地球に高エネルギー状態の山脈サイズの炭素ポリマーが誕生したと考えると、濃度と分子集合の問題は解決できそうだ。
生命誕生までどのくらいの時間があったのか。後期重爆撃期が終了した38億年前までが冥王代。そのあと、38-25億年前までが始生代(太古代)と呼ばれる。最初の細胞の化石（膜構造）が見つかったのは35億年前ほど前である。
+++ 階層に分けると森羅万象を効率よく説明できる +++
階層性とは、大きさが異なると別の構造が見えてくることを言います。階層を分ける場合は物差しを対数・指数的なものに変えます。異なる階層では変化が起こる時間のスケールや、働く科学法則が替わります。言い換えると、上下の階層をそれほど意識せずにその階層の現象を記述できます。例えば、化学反応は分子・原子の結合として法則を記述でき、特に原子核間力を持ち出す必要はありません。当然、階層は独立に存在するのではなく、上下の階層から影響を受けます。通常は下位の階層を構成する要素の運動や活動からその上位の階層の現象を説明できます。そして、階層を２つ以上関連付けて記述すると、学問領域となります。
生物においても、原子→分子（タンパク質、脂質、糖、核酸）→ 細胞内小器官→細胞→組織→臓器→生物個体→生態系という具合に階層性を見出すことができます。鉱物・岩石→山、川、地層など→海洋・大陸・大気のような階層があり、地球（惑星・衛星）や太陽→恒星系→銀河系→銀河団・泡構造→宇宙と階層を連ねることができます。各階層は下位の階層にある集団を構成要素として成り立ち、固有のスケールと変化に要する時間軸を持ちます。クォークから宇宙までを時間と大きさの対数軸上に並べると、人間を1(1m)とした場合、宇宙の大きさ（140億光年）は10の26乗になります。クォーク（素粒子）の大きさは…ない。代わりにプランク距離10の-35乗を採用するべきでしょうか。
各階層の構成要素は互いに作用しあい、自己組織化して構造物を作り、それらが上の階層の構成要素になります。逆に、ある要素の機能や性質を明らかにしようと思うと、要素をより基本的な細部に分け、それぞれの細部を個々に理解すれば、総体として元の要素を理解したことになります。この考え方を還元論と呼びます。
よりミクロな法則がよりマクロな法則を導くと考える物理学や化学の考え方はその典型であり、物質社会にでは大成功を収めました。ところが、この考え方を生物学や経済学に応用しようとすると、困難でした。還元論の立場からは、細胞の集まりから個体生物を説明できるはずで、また、分子の集まりから細胞を説明できるはずです。しかし、構成要素があまりにも多様で個性に富んでいるため、調べつくせないのです。同様に、社会や経済を人の集まりとする還元論的分析も同様の限界を抱えています。
+++ 古代から少数の要素で万物を説明する理論があった +++
古代ギリシャは多くの哲学者を輩出し、いずれも、自然界の成り立ちや変化について多様な説明がなされました。有名どころとしては、万物の根源が水であるとしたタレスです。アリストテレスは水・空気・火・土の四つの四元素説を唱えました。ギリシャ哲学では根源物質はアルケーと呼ばれ、ヨーロッパに引き継がれました。
根源物質はギリシャの専売特許ではありません。古代中国では陰陽五行説が有名です。陰と陽は対概念で、明暗、天地、表裏、上下、男女、剛柔、善悪、吉凶など、さまざまな現象を整理するのに便利です。五行は木、火、土、金、水の5要素で、アリストテレスの四元素説と同質です。
仏教で宇宙の万物を構成する５つの要素は地・水・火・風・空の５つで、五大・五智輪ともいいます。宮本武蔵の五輪書はこの「五輪」になぞらえて、武芸法の心得を綴ったもので、地水火風空の５つの巻があります。
では、イスラム教では？ キリスト教もですが、一神教のためか物質的な基本原理についての考察はありません。しかし、イスラム世界はヘレニズム文明を引き継いで、中世では科学･技術の最高峰に達しました。その後、キリスト教社会（ヨーロッパ）がイスラム文明を輸入し、実験･実証を基礎とした科学思想を確立したのは偶然ではないかもしれません。
+++ 元素 +++
万物の根源を仮定して森羅万象を説明する哲学が成立すると、その次は万物の根源物質の探索になります。精錬、精製、純化、抽出。いずれも物理化学的な操作を表現する言葉で、鉱物から金属を、植物などから薬効成分を取り出す操作を意味します。混合物から一つの要素を取り出す作業なので、エントロピーを下げる、またはエネルギーを消費する作業です。不純物を取り除く操作なので、社会的にもプラスのイメージを持ちます。取り出された成分は高貴で、効果が高く、貴重なものとして珍重されます。
中世の錬金術師が考案した物質の抽出技術は、物質を混合して生じる沈殿物を集めたり、逆に除いたり、水にさらしたりします。土に埋めたり、醗酵(腐敗?)させることも行われました。画期的だったのは蒸留の技術で、アランビークと呼ばれる蒸留器を用いて有機物の溶液から揮発性の高いアルコール類(いずれも匂いの素)が取り出されました。
さまざまな化学反応を整理する上で重要な発見は、酸と金属を混合すると水素が発生する反応です。発生する気体が呼吸している空気とは異なることから、水素と命名されました。この反応は中学の理科でも有名です。これを契機に18世紀後半には窒素、酸素などの次々と気体が発見されました。さらに、その反応を観察すると、反応する物質の重さ、できた物質の重さを数学的に解析すること(定量的な解析)で、化学反応に一定の比例規則があることが明らかになりました。ラボアジエはこの法則を質量保存の法則として、また、ドルトンは根源物質をイメージして元素、原子、分子の概念を整理しました。
海ができた頃の地球は厚い雲に覆われ、上空では太陽からの紫外線、宇宙からの粒子線、雷の放電により、水蒸気や二酸化炭素、窒素が反応性に富んだラジカルになり、化学反応で簡単な有機化合物が作られた。シアン化水素、シアノアセチレン、ホルムアルデヒドなどである。また、隕石や流星から有機物が供給されることもあった。これらの分子は雨粒に溶け込んで海へと落下した。この頃は陸地がほとんどなかった。反応性の高い素材分子の大部分は水と反応したが、時には相互に反応して大きな分子をつくって安定し、原始の海に溶け込んで蓄積された。
生物体を造る生体分子は、炭素、窒素、水素、酸素を主要構成元素とし、硫黄、リンなどを含む。炭素、窒素は生体高分子の骨格を構成する。炭素は共有結合を作る4つの腕を持ち、窒素は3つの腕を持つ。酸素は2つ、水素は 1つの腕を持つ。これらの腕を完全につなぎ合う形で分子が構成される。炭素の骨格を中心とした化合物を有機物という。
宇宙には大量の有機物の原料が存在している。地球は隕石の後期重爆撃で大量の氷や揮発性有機物を供給された。原料であった隕石は炭素質コンドライトであった。大部分がケイ酸塩鉱物で、金属鉄、氷、多いもので2-3％の有機物を含む。宇宙空間にある隕石に含まれる炭素や水は太陽からやってくる紫外線や、粒子線で叩かれて活性化し、化学反応を起こして簡単な構造の有機物が合成された。
地球創生のときに持ち込まれた有機物は大部分がジャイアント・インパクトを最終としたマグマオーシャン時代に熱分解されただろう。マグマオーシャン後に落下した炭素質コンドライト隕石もたくさんあっただろうが、多くが大気との摩擦熱で熱分解されたであろう。地球に降り注ぐ隕石はもともと単なる砂粒の集合体であるために、温度が上がる前に高空で分解した。粒子は大気との摩擦ですぐに終端速度に達し、そのため、有機物は分解されずに大気中にもたらされた。
始生代（太古代）ではすでに地球金属核の成分対流による磁場が存在していて、太陽からやってくる荷電粒子から大気は保護されていた。上空で合成された重い有機物は凝縮すると海に落下した。水に溶けやすい有機物は雨に溶け込んで海に達した。雨粒で落下する間、また、雲として漂う間に水分が蒸発して、有機物が濃縮され、高分子が合成された可能性がある。火山の噴火では、還元性のガス、水蒸気とともに多くの稲妻が発生する。この環境を再現すると複雑なアミノ酸もできた。
最初に作られた低分子の有機化合物としてアミノ酸や核酸塩基がよく研究されている。これらは生物の重要な構成要素だからである。他の低分子化合物も多数合成されたと考えられるが、あまり研究されていないようだ。分子量が1000程度の有機化合物は生物界から多種類、大量に発見される。有用物質も多く含み、例えば抗生物質などが含まれる。アミノ酸や核酸は数個から十数個の原子からなる分子量が100~300程度の分子である。これらの分子が海底の熱水噴出孔での高濃度金属イオンによる触媒作用、熱化学反応で分子量が1000程度の多様な有機化合物が合成され、蓄積された。一つの分子の中に複数の官能基を含むこれらの分子は集合し、新たな化学反応の土台となったであろう。
アミノ酸の生成はアルデヒドとシアン化水素、アンモニアを出発材料とする反応が有名である。そのほかにも、核酸塩基の分解なども考えられるのではないか。ホルムアルデヒドはポリマーを形成し、その構造から糖類が得られる。ホウ酸系鉱物は触媒として働く。糖には同じ分子でも多くの立体構造があるが、なかでも、フルクトース、グルコース、マンノースが安定であり、生命起原時に重要な役割を果たしたと考えられる。
炭素と窒素が二重結合で6個もしくは5個、環状に結合した分子をヘテロ環と呼ぶ。核酸塩基のひとつであるアデニンは六角形と五角形がくっついたヘテロ環構造を持つ。アデニンはシアン化水素とアンモニアから比較的簡単に合成される。アデニンのように窒素を含むヘテロ環分子では水素結合でお互いに緩やかに結合し、また、金属と錯体を造りやすい。分子内に二重結合を含むが、二重結合はラジカルと反応して高分子化しやすい。ただし、紫外線で分解しやすいので、核酸塩基は紫外線の届く地表や海面近くでは不安定である。
金属鉄を含む隕石の海洋爆撃ではその地域に局所的、一時的な超高温の還元的大気が生成する。隕石が海洋に衝突すると一瞬にして大量の水は超臨界水から超高温の気体となり、隕石や海底の鉱物成分も一緒に蒸発して衝撃後蒸気流となる。超高温の衝撃後蒸気流の中で水は水素と酸素に分解する。衝突体の中にある金属鉄と酸素は反応し、酸化鉄となる。衝突後蒸気流は一気に水素過剰の還元状態になる。同時に蒸発した硫化鉄やカンラン岩も衝撃後蒸気流を還元する方向に働く。衝突後蒸気流が超高温から温度が下がるにしたがって炭素は高温で生成していた水素と反応して炭化水素を初め多種多様な有機分子を生成する。フィッシャー・トロプッシュ合成として知られる化学反応で、触媒として鉄やニッケル、コバルトなど遷移金属を必要とする。これらの金属元素も高温で蒸発して共存している。
+++ 原子の化学的な性質は電子が決める +++
すべての原子はたった3種類の基本粒子からできています。電子、陽子、中性子です。考えてみると不思議なことです。原子の多様性は電子と陽子の数によって決められます。
メンデレーエフは周期律表を発見しました。多数の元素の性質を原子量（元素の重さ）、原子価（結合の数の比）、どんな元素と化合するのかを整理すると、原子量に対して類似した性質が繰り返し出現します。原子番号の概念のない周期律表で、不完全なルールしかありませんでしたが、とにかく表にしてみると、空欄があります。空欄に当てはまる性質を持つ元素が発見されて周期律表の正しさが確認されました。理論も精密になって、現在の周期律表が完成しました。整理する基準も原子量ではなく、原子核中の陽子数である原子番号になりました。
周期律表は一番外側に位置する（エネルギー順位が高い）電子によって説明されます。電子は2個でペアを作り、軌道を作ります。軌道がいくつか組み合わされて殻を作ります。軌道の種類や数についての規則は主量子数により整理されます。リチウム、ナトリウム、カリウムは殻の外側に1個電子を持ち、アルカリ金属と呼ばれています。また、フッ素、塩素、臭素は、電子がもう１個あれば、殻が完成します。ハロゲン元素と呼ばれています。アルカリ元素とハロゲン元素は一緒に置くと、電子が１個アルカリ元素からハロゲン元素に移動して、その結果どちらも殻が完成します。アルカリ原子は1個電子を失い、プラス電気を帯び陽イオンになり、ハロゲン原子は１個電子を受け取り、マイナス電気を帯びて陰イオンになります。そして陽イオンと陰イオンが引き合います。この結合はイオン結合と呼ばれます。
電子の取引可能な数は一番外側の軌道の数と、軌道の電子ペアの数できまります。原子番号が増えること、それは原子核の周りの電子の数が増えることです。電子はエネルギーの低い軌道から順番に席を占め、ペアを作りながら殻を完成させます。殻の外側に孤立した電子があるときは電子を失いやすく(陽イオン)、殻ができかかっていて電子の入る席があるときは電子を受け取りやすい（陰イオン）。
原子番号の大きな元素はいずれも金属の性質を持ちます。原子の内側の殻は十分な数の電子により埋められ安定です。外側ほど軌道の数が多くなり、軌道の間のエネルギーの差が小さくなります。また、内側の電子の遮蔽効果で、原子核との結びつきが弱くなっているとも考えられます。したがって、電子は隣の原子の同じレベルの軌道に移りやすくなっています。陽電荷を帯びた原子の周りを自由に軌道の間を移動できる電子群が取り巻くこと、これが金属結合です。金属が変形に対して柔らかく、また、鏡のような光沢をもつ性質は自由電子により説明できます。
+++ 化学反応では反応する分子が接触する +++
分子は空間でランダムに運動していますので、たまたまぶつかった分子が十分なエネルギーを持っていると化学反応が起こります。化学反応が起きるのに必要な最小のエネルギーを活性化エネルギーと呼びます。活性化エネルギーを得た分子は反応熱を放出して反応生成物になります。活性化エネルギーと反応熱は総量が異なっていて、熱の吸収あるいは発生が起こります。活性化エネルギーを得た状態を活性化状態（もしくは遷移状態）と呼びます。ラジカルは活性化状態の一つの形です。
反応前と反応後のエネルギーレベルの差が化学反応によって起こるエネルギーの放出・吸収に相当します。一般的に、高分子有機物質ほど合成したときに積み上げられたエネルギーが多く、したがって、合成されるには大量の活性化エネルギーを必要とします。分解反応の活性化エネルギーは低いので、高分子の場合、分解する方が優勢です。言い換えると、生体を作る高分子は、高温環境下では、分解のための活性化エネルギーを得てしまうので、不安定です。現在のところ、生命は高温環境下で発生したとする説が優勢ですが、否定的な意見もあります。
物質は様々な分子から構成されています。分子は数種類の原子が互いに結合して形成されます。化学反応とは、具体的には、原子の間の結合が切れたり、新たに形成されることを意味します。原子のつなぎ方が代わると、分子の性質が変わります。化学反応では化学反応前とは違う物質ができます。
生物の活動エネルギーは化学反応によって生み出されます。生物の運動や変形は有機物が司ります。また、生物の体は有機物から構成されます。生命活動の原理も、生命の起源も、有機化学反応を避けて解説することはできません。
生物の基本分子にはベンゼン環やヘテロ環をもつ環状有機化合物が欠かせない。これらの有機物は紫外線により分解される。有機物の種は天空や地上で合成されても紫外線にさらされて分解した。生命体に必要な生体高分子が誕生し、保存され、高次構造を形成した（これを化学進化という）場は紫外線の届かない海底であった。
生命の誕生の場は海底にある熱水噴出口の周りが第一候補である。理由の１つに分子進化系統樹の幹（出発点）に超好熱細菌が位置することがあげられる。現代の地球では超高熱細菌は海底熱水噴出口の周りから分離される。エネルギーの安定供給の面からも熱水活動域ほど都合の良い環境はない。地上の火山活動（温泉）、隕石の衝突説、雷などではエネルギー供給の安定性に欠ける。
熱水活動域に形成されるブラックスモーカーの海水には高濃度の水素が含まれる。水素はマントルに含まれるかんらん岩が高温の海水と反応して蛇紋岩に変化するときに発生する。原始地球ではマグマが急冷してできるコマチアイトが地殻を形成したので、コマチアイトが水素の供給源と考えられる。現在の海底では500気圧以上の深海で、海嶺に由来する熱水活動域で20mmol程度の水素濃度が観測される。水素は二酸化炭素を還元して有機物を作るのに必須である。熱水噴出口の周りには酸化還元電位が形成され、物質の濃度差、温度差による安定した性能の燃料電池を提供する。有機化合物の合成に都合がよい。
また、熱水噴出孔の海水は、鉄、マンガン、銅、亜鉛などの金属イオンを普通の海水に比べて1000倍以上多く含んでいる。金属イオンは高温、高圧の熱水環境下で有機物を重合させる触媒として働く。
熱水噴出口は高温(200-350℃)、高圧(200-300気圧)の環境であり、大量の熱エネルギーが絶えず供給されている。海底地殻の裂け目からしみ込んだ冷海水が地底で熱せられて噴出孔を上昇し、冷海水の中に噴き出し、再び冷却されるというサイクルができている。熱水噴出孔で起こる海水の加熱・冷却サイクルは化学進化を考えるときに都合がよい。生命活動の中核を担う有機高分子は高温環境では不安定である。海底熱水噴出口では高温で合成された有機物は直ちに冷却されるので、熱による分解を避けることができた。
海水が循環するので、有機分子は流れに乗って何度も熱水噴出孔を通過し、より複雑な分子へ成長した。有機物を含んだ海水が泥や岩石、地殻をくぐって濾過されることで高分子化合物は沈殿、濃縮された。例えば、サイクルを回るたびに反応が一段階ずつ進んだと考えると、生体高分子が直鎖状ホモポリマーである事実とよく合う。アミノ酸やヌクレオチド、単糖からタンパク質や核酸の合成が進んだと考えられる。
生体高分子は一般にアミノ酸、核酸塩基、糖の直鎖状ホモポリマーである。粘土鉱物の表面に吸着したアミノ酸や、ヌクレオチドが高分子化するという研究結果もあり、高分子生成メカニズムの一つであろう。太古代では規則的な結晶（鉱物の表面）に結合したアミノ酸、核酸塩基、糖、脂肪酸、炭化水素などの低分子有機化合物がポリマー（直鎖状ホモポリマー）になり、さらにそれぞれがランダムに結合する様式で化学進化が起こった。
そのほかの考え方として石油生成が考えられる。有機物を多く含んだ土砂が地底に埋没し、地下の高温・高圧下で脱水反応を受け、不飽和炭素結合を大量に含む石油のような物質に変わった可能性がある。石油状の低分子は化学反応を起こしやすく、常温常圧で容易に高分子化する。まとまった量の有機物が埋没して石油化すれば、現在の石油のように層をなし、濃度の高い有機物資源が生成しただろう。
揮発性の有機分子は上空で原始地球に降り注ぐ紫外線等で分解する。不揮発性の有機分子は海中に分散する。油のような密度が小さく非水溶性の分子は浮上し海面で凝集する。その場合、紫外線の降り注ぐ海面で分解されるかラジカル重合して高分子になる。アミノ酸や核酸、糖などの水溶性分子は海水に溶け、粘土鉱物に吸着して海底に沈殿する。一般に生物由来有機分子は粘土鉱物に親和性が高い。
地上で生命が誕生したという仮説の有利な点は濃縮である。潮汐作用による乾湿サイクルから物質の濃縮が起こり、高分子が合成されたと考えられる。生命誕生以前の進化、化学進化での問題点は高分子の供給メカニズムと、生命現象を生み出すための高分子の組合せと構造化がどのように達成されたかがポイントである。現在のところ、いくつか証明された合成反応が報告されており、それらを都合の良く組み合わせれば生命体ができそうである。しかし、どのように説明してもご都合主義に見えるのが難点である。
+++ 代表的な生体高分子は糖、タンパク質、核酸である +++
生物の体を作る巨大分子を生体高分子と呼びます。生体高分子は数種類のユニットが単一の官能基で結合した一次元的な構造をしています。生体を構成する高分子はユニットと、ユニットをつなぐ1種類の化学結合によって作り出されます。すると、1種類の化学反応を触媒するだけで、ユニットの組合せによって多様性を作り出せます。
糖のユニットは単糖であり、グリコシド結合で結合しています。糖はユニットが一列に並びますが、6本の結合腕をもつので、ときどき枝分かれをするなど、複雑な並び方をします。
タンパク質のユニットはアミノ酸で、アミド結合で結合します。タンパク質はアミノ酸が一列に並びますが、アミノ酸の組合せにより、すだれ状（平面になる）、らせん状（棒になる）、ループ状（鎖の折れ曲がり部分）などの中間構造体を経て、アミノ酸配列に依存した特定の3次元構造を形作ります。
核酸のユニットはヌクレオチドで、結合をリン酸結合と呼びます。糖（ペントース）とリン酸が交互に結合したバックボーンと、糖に核酸塩基がひとつ結合した形です。核酸はペントースの種類により、RNAとDNAの2種に分けられます。RNAは通常一本鎖で、核酸塩基は特定のペア（A:U、G:Cなど）で分子内で結合し、そのためにバックボーンが無理のない形で折れ曲がってくっつき（自転車のチェーンを思い浮かべて欲しい）、全体として折りたたまれた構造をとります。遺伝子の本体としてのDNAは通常2本鎖であり、核酸塩基のペア（A:T、G:C）で2本の鎖が接着し（ファスナーのようなイメージ）、2本のバックボーンは捩れて、らせん構造になります。いわゆる二重らせんです。
+++ 生体高分子 +++
生体に含まれる有機物は主成分として炭素、窒素、水素、酸素原子を含みます。これらの結合する腕の本体は電子で、結合は電子が2個で1本作られます。それぞれの原子から1個ずつの電子が供給されて（共有されて）、共有結合ができます。片方から2個いっぺんに供給されることもありますが、その場合はイオン結合となります。
さて、高分子はどのようにしてできるのでしょうか。有名なエチレンからポリエチレンができる反応を見てみましょう。エチレンはH2C＝CH2という化学式であらわされます。水素Hと炭素Cは1重結合で結合し、２つの炭素は二重結合で結合しています。水素は腕1本、炭素は腕４本ですので計算が合います。水素は炭素としか結合していません。
さて、炭素の間の二重結合は4個の電子が関与していますので、そのうちの2個が、もう一つのエチレン分子の2重結合の間で1重結合をつくるのにつかわれると、－CH2－CH2－CH2－CH2－という形になります。切れた結合が2か所現れます。この繰り返しでCH2がたくさんつながったポリエチレン分子ができます。端はどうなっているでしょう？最後はHで終わりか、環状になるか。もしくは不純物の水や二酸化炭素などと化学反応した形になっているでしょう。
生物体を作る高分子の場合は水が取れて結合する形が多い。アミノ酸からタンパク質ができるアミノ結合は－NH2＋HOC＝O－から－HN―C＝O－ができ、H2Oが離れます。糖の場合はCOH＋HOCからC―O―CができてH2Oが離れます。核酸がつながるときはリン酸基―H2O3POH＋HOC―「リボース糖のOH基」から―H2O3P―O－C－ができてH2Oが離れます。このような合成反応を脱水反応と呼びます。逆に分解される場合は加水分解になります。生体高分子が合成される反応が水溶液中で誕生したことを示します。
紫外線や放射線などの高いエネルギーを持つ光子や電子が分子に照射されると、結合にあずかる電子2個が1個ずつに分かれ、結合が切断されます。分離した両原子はペアになっていない1個の電子をもつ化学種、ラジカルになります。ラジカルは化学的に不安定であり、きわめて反応性に富んで、相手を見つけるとすぐに化学反応を起こします。 相手は二重結合や電子雲が薄くなった原子核を持つ分子です。後者はわかりにくいですが、たとえば、二酸化炭素の炭素原子があげられます。
+++ 化学進化の全体像 +++
今まで化学進化の研究で蓄積された500余りの化学反応をデータベースにし、さらに化学反応論から推測される化学反応を加えて6段階もしくは7段階の化学反応からどのような分子ができるかを総当り的に調べ上げたプラットフォームが開発されています。
例えば、アンモニア、水、窒素、メタン、シアン化水素の5つの分子からスタートした場合、6段階の化学反応で6200分子、7段階の化学反応で23000以上の分子が合成されます。さらに硫化水素を加えた6個の分子からスタートすると、6段階の化学反応で12000分子、7段階で36000分子が合成可能です。
この中には50分子の生体構成分子が含まれています。例えば、核酸の構成成分であるアデニン。尿酸やクエン酸も例として紹介されています。そして今まで知られていなかった24の合成経路が発見され、研究者はそのうちの20経路について確認済みです。
中でも経路をたどると回路が形成できて一周すると同じ分子が2個に増えるような反応経路もありました。実際に実験的にこの反応経路が自己増殖的であることも示されたのです。実際のところ、人間には合成経路を考えるときに分解過程を含めることに心理的に壁があります。コンピュータは意に介さず、あらゆる可能性を計算したためにこのような自己増殖的な反応経路を見つけることができたのでしょう。
最後に、これらの分子の中には界面活性剤的な分子も含まれています。これらの分子は集合するとミセルを形成し、条件によっては膜を形成します。生物は自らを細胞膜で包み、外界と境界を保ちますので、その構成成分の化学進化を考察する手がかりなるかもしれません。
アルゴリズムから導かれたほとんどの分子は生体構成分子ではありません。研究者は生体構成分子の特徴として3つの性質を挙げています。まず、水溶性が高いこと。熱力学的に安定であること。水素結合の授受のバランスが良いこと。これらの性質を満たす分子が選択的に化学進化時代の生化学反応の萌芽として選択されたのでしょう。アルゴリズムに太古代の地球で触媒として働いたであろう表面や金属イオンの働きを加えることで一層多くの分子と反応経路が追加されて化学進化の全容が組みあがることが期待されます。
アンモニアとシアンは核酸塩基を含むたくさんの高分子を作り出す。この過程が同時に進行すると、爆発的な種類の化合物が作り出される。ところが、リン酸があると、この反応がある程度、制限される。実験ではリン酸存在下で2-アミノオキサゾールが合成される。この化合物はピリミジンを含む核酸の有力な前駆体である。また、揮発性があり、容易に固化する。すなわち、温度の上下により濃縮も可能であった。2-アミノオキサゾールからピリミジンを含む核酸が合成される過程では、糖と塩基とリン酸基が結合する反応を考える必要がなく、原始地球での核酸合成の謎がひとつ解決する。
葉緑素（クロロフィル）や血色素（ヘム）は金属イオン（クロロフィルではマグネシウム、ヘムでは鉄）にヘテロ環分子が配位し、錯体を形成した分子である。核酸塩基などヘテロ環分子は紫外線を吸収して活性化状態になる。核酸などヘテロ環分子がたくさんつながった分子は紫外線で活性化される。太古の地球で重金属イオンとヘテロ環分子で構成された錯体が誕生し、太陽光で活性化し、金属イオンの触媒作用で水と二酸化炭素からホルムアルデヒドが大量に作られたのではなか。
重金属錯体の触媒で二酸化炭素と水素が反応するとホルムアルデヒドができる。ホルムアルデヒドは反応性に富む物質で、それ自身でつながり合う性質があり、パラホルムアルデヒドか糖ができる。また、水素結合を形成する基と反応して結合する。その結果、分子内、分子間の結合が起きる。生物の体を作る分子（糖、タンパク質、核酸など）は水素結合を豊富に持ち、ホルムアルデヒドと反応する。アルカリ性の液体の中でホルムアルデヒドは多種類の糖を作り出すポリマー合成反応を起こす。糖の巨大ポリマーは不溶性で反応性が高い。
さらに想像を進めると、光エネルギーを使って二酸化炭素からホルムアルデヒドを作り出すヘテロ環-重金属イオン錯体は、生産物であるホルムアルデヒドで連結して安定し、大量に蓄積されたのではないか。これが光合成の起源ではないかと思う。
硫化鉄を硫化水素で還元して黄鉄鉱を生じる反応は二酸化炭素を還元してホルムアルデヒドや蟻酸を生成する。光の届かない深海では化学エネルギーによる炭酸同化が自発的に発生した。その結果生産される鉄硫化物は不溶性で、泡状に析出する。炭酸同化の触媒中心が硫化鉄のカプセルに包まれ、細胞のもとになったかもしれない。ホール＆ラッセル仮説という。
海底から噴出した熱水は、周囲の冷たい海水と急激に混合しながら浮き上がる。上昇とともに熱水の希釈はどんどん進み、海底面からおおよそ数百メートルに達したあたりで、熱水は周囲の海水と温度（密度）が等しくなる。浮力を失った元熱水は等密度面を水平方向に広がる。元熱水は薄められてはいるが細かい硫化物や酸化物の沈殿を含んでいる。
+++ 生物はエントロピーが低い集合体 +++
熱力学的な方程式の一つの項として表れるエントロピーの概念は定量的に捉えるのが困難です。一般に乱雑さとして表現され、エントロピーが低い場合は秩序だっていて、エントロピーが高い方は乱雑であるとされます。AとB がくっついているとエントロピーが低く、独立に運動しているとエントロピーは高い。イメージしにくいのは、エントロピーを定量的に考えるには、その系を構成する要素全体の振る舞いを統計学的な計算により定量的に考えなければならないからです。
系のエントロピーは不可逆的に時間と共に増大する。これは有名な熱力学の第二法則です。一般に、多くの分子が固定されているとエントロピーが低い状態です。生物の体は分子が集合した多くの構造物から成り立ちますから、エントロピーは低い状態です。生物は死ぬと細胞や有機物は分解し、徐々にエントロピーが高い状態に移行します。生物はエントロピーを低く保つために、エントロピーの低い物質を取り込み、エントロピーの高い物質を排出します。また、化学エネルギーを使って（呼吸）、系のエントロピーを低い状態に保ちます。言い換えると、構造物を常に作り、壊し続けます。
+++ 化学反応とは分子を形成する原子の配置替えである +++
物質は様々な分子から構成されています。分子は数種類の原子が互いに結合して形成されます。化学反応とは、具体的には、原子の間の結合が切れたり、新たに形成されることを意味します。原子のつなぎ方が代わると、分子の性質が変わります。化学反応では化学反応前と後では違う物質ができます。
生物の活動エネルギーは化学反応によって生み出されます。生物体内の化学反応はタンパク質などの有機高分子が制御しています。生物のすべての活動、運動や変形、細胞の分裂などは有機物が司ります。また、生物の体は有機物から構成され、その生合成も有機物が制御します。生命活動の原理も、生命の起源も、有機化学反応を避けて説明することはできません。
+++ 触媒反応は特異な表面を利用する +++
白金は触媒の代表例です。金属表面に2種類の分子が結合し、その間で分子を覆う電子雲が変形して化学結合が切り替わります。酸化チタンは光のエネルギーによって吸着した酸素を分解して活性酸素を発生します。これで低分子有機物を酸化（燃やす）し、二酸化炭素と水に変えます。臭いの基やホルマリンなどを分解します。細胞の代謝は酵素が触媒として働きます。
表面で起こる反応としては光触媒が挙げられます。太陽光のエネルギーを利用して、水を水素に分解したり、環境汚染物質・有害物質を分解する活性があります。無機物表面に結合した分子で起こる化学反応のメカニズムも解析が進んでいます。表面に光エネルギーを吸収する色素分子を効果的に配置することができれば、現代のエネルギー問題や環境問題に対して有効な技術を提供できることでしょう。
世界全体で生産される化学物質の80% 以上が触媒プロセスを利用して作られているそうです。触媒が実用化される条件は、高速で、スケールアップが可能で、高い確率で生成物を作り出すことです。効率のよい触媒はいまでも需要が高く、盛んに研究・開発されています。単純な均一触媒だけでなく、不均一触媒、生体触媒が注目されています。なかでも切望されているのは、酵素と同等以上のキラル（立体異性体）効率を示す分子触媒です。天然酵素は耐久性に欠けるため、工業界では、塩、毒、酸/ 塩基に対する耐性があり、熱的に安定な合成酵素の要求が高い。
触媒反応は、活性化エネルギーを低くすることを特徴としますが、触媒反応を設計して経路を提供しても、吸熱反応をうまく進行させることはできません。余分なエネルギーを投入するか、生成物を分離して逆反応が起こらないようにします。現在行われている段階的な有機合成は、すべて熱力学的に下り坂の反応を組み合わせていますので、反応の組合せが制限されています。光で活性化エネルギーを与えるなど、光合成触媒反応に期待が集まっています。
酵素が体温程度の温度下で合成反応を進めるには高エネルギー化学結合をもった化合物が必要である。現在の細胞生物は活性化状態を化学結合エネルギーとして運搬する分子を利用している。それはアデノシン（核酸塩基であるアデニンとペントースの結合した分子）である。高エネルギーリン酸結合を運ぶアデノシン三リン酸（ATP）、酸化還元状態を運ぶNADHとNADPHはいずれもアデノシンを含んでいる。
ATPの高エネルギーリン酸結合はリン酸基が3つ連続して結合している、一見不思議な分子である。リン酸を加熱すると脱水反応が起こり、200-300 ℃で2個、3個のリン酸が反応してピロリン酸(二リン酸)、ポリリン酸が生成する。水溶液中で分解しやすいが、熱水中でポリマー化合物として合成される。リン酸基が生化学反応に利用されるに到った分子進化上の経緯は不明である。あるものを利用するという生物進化の原則を考えると、アデノシンとリン酸は生命が誕生した場に豊富にあったと考えられる。また、生命誕生の場と考えられている熱水噴出口では、リン酸が豊富に溶けていれば地下の高温域でポリリン酸が合成され、海水中に噴出して適度な温度域で化学進化のためのエネルギー源として利用されたと考えられる。ATPは細胞内のあらゆる化学反応に登場する。酵素の活性中心で働く低分子である補酵素もアデノシンや炭素と窒素からなる複素環（複素環式化合物）を含んでいる。
生体内で起こる化学反応でリン酸基を結合してその物質を加工する反応は多い。そのためのリン酸基のキャリアがATPやそのほかの補酵素やビタミン類である。糖を代謝するための解糖系が代表例である。また、酸化還元反応でプロトン（水素イオン、陽子）や電子の運搬体であるFADH、NADPHはリン酸基を含んでいる。
さらに、硫黄を含む分子群もエネルギー生産や高分子合成に関与する。硫化鉄複合体はエネルギー生産の中心にあるTCA回路の入り口にあたる酵素の活性中心にある。硫黄を含む補酵素はメチル基やアセチル基を提供する。これらの補酵素の骨格は炭素と窒素からなる複素環分子であり、1個から3個の複素環から構成される。冥王代の地球では酸素分子がほとんどなかったので、複素環の化合物が酸素により分解されることはまれであった。
海底の熱水噴出口では鉄イオンやリン酸イオン、二酸化炭素を大量に含む海水が地殻を通じて循環していた。地底の熱源では温度が高く、還元状態にあり、金属イオンの沈殿物やリン酸基の高エネルギー結合が形成される。噴出先の海底は温度が低く、酸化状態にあるので高エネルギー結合は分子間の共有結合へと変換された。生命活動のエネルギー源である非平衡状態が温度勾配と酸化還元状態で維持されていた。
化学反応の土台は最初は鉱物の表面であったが、やがて複素環を含む高分子の表面、さらにはタンパク質（酵素）の表面へと発展したと考えている。温度勾配による化学反応の推進力は触媒作用により活性化エネルギーが低減され、細胞内へと取り込まれ、高温な環境を必要としない現代の生命活動へと進化した。
+++ 基本単位の列で多様性を作る +++
生体を構成する高分子はユニットと、ユニットをつなぐ1種類の化学結合によって作り出されます。すると、1種類の化学反応を触媒するだけで、ユニットの組合せによって多様性を作り出せます。
人間が考え出した文字や文章も同じ構成になっています。遺伝暗号はDNAの4塩基で記述され、タンパク質は20種のアミノ酸で記述されます。言語はアルファベットならいろいろな記号を含めてせいぜい120文字です。漢字はたくさんの文字を持ちますが、偏や旁の組合せでもあります。さらに音素まで分解すると、母音と子音を単位とし、言語によらす、80-150音くらいかと思います。言葉はこの単位の組合せで作られています。
+++ タンパク質の機能はアミノ酸側鎖の三次元的な配置によって決まる +++
多様なタンパク質の働きは構成する20個のアミノ酸の種類と順番（アミノ酸配列）、すなわち、アミノ酸側鎖の立体的な配置で決まります。アミノ酸側鎖を分類すると、アミノ基、カルボキシル基、アミド基、水酸基、イミダゾール（複素環）などの親水性基。アシル基、ベンゼン環などの疎水性基。チオール基。親水性基はタンパク質の表面に配列して、周りの水分子と相互作用することが多い。疎水性基はタンパク質の内側に集合することが多い。水溶液中ではイオン結合（アミノ基（＋）とカルボキシル基（－）、さらにイオンを解した結合）、水素を仲立ちとした水素結合、電子雲の偏りによる静電作用（そのほかの親水性基）、疎水性部分が集合することによる疎水性作用がタンパク質分子を形作り、また、タンパク質分子同士を結合させます。
タンパク質は化学的に特徴をもつ表面を提供し、作用するときは他の分子と結合します。タンパク質の作用には様々な種類がありますが、単純化すると、１．結合する、２．タンパク質の立体構造が変化する（新しい表面が出現する）、３．化学反応が起こる、の３つです。タンパク質とタンパク質が結合する場合、相互作用する面に並んだアミノ酸側鎖は、云わば、でこぼこを作り出しているようなもので、ぴったりと合う表面通しが結合（密着）します。言い換えると、タンパク質は結合する相手にきつい選り好みを示します。タンパク質の構造物には繊維（コラーゲンや筋肉のアクチン繊維）、管（微小管や細胞膜に埋め込まれた輸送チャンネル）や塊（集合体、複合体）、籠（ウイルス粒子や分泌顆粒の籠）など、特定の形があります。タンパク質が結合するのはタンパク質だけでなく、他の生体高分子である核酸や脂質、糖とも結合し、構造体をつくります。特に、リン脂質の二重膜と結合して、細胞の膜を形成します。また、細菌の外膜はタンパク質と糖の複合体です。タンパク質合成装置であるリボソームはタンパク質とRNAの複合体です。
タンパク質は特別な表面を用意して、吸着した分子の化学反応を促進します。酵素反応と呼ばれます。様々な代謝、高分子の生合成・分解、立体構造の変化を行います。また、吸着した分子の影響のもと、別の表面に設けられた機能により様々な化学反応を行います。細胞膜を貫通するタンパク質の場合、吸着分子は調節分子であり、タンパク質をレセプター（受容体）と呼びます。別の表面の機能は細胞内シグナルと呼びます。
+++ 酵素反応は触媒反応である +++
タンパク質は作用するとき、自分自身が壊れたり、変化することはまれです。このように、反応速度を増加させるが、反応前後で変化しない物質を触媒といいます。触媒の作用は、触媒が反応物と結合して反応中間体をつくり、活性化エネルギーを低下させることです。触媒がないときと異なる反応経路をとることになり、反応の仕方も空間的に限定されることになります。活性化エネルギーが低下すると反応速度が大きくなります。しかし、逆反応も同時に起こりやすくなりますから、化学反応の平衡状態を変化させることはありません。
生命の起源の謎は遺伝のシステムが一度にできないと機能しないというジレンマにある。アミノ酸ができるだけではタンパク質は作れない。すなわち、生体高分子のモノマーができてもポリマーはできない。海が誕生して以来、数多くの化学反応により生命活動に必要な分子が誕生したはずである。その中で自分自身を合成できる自己触媒能力を持った分子は大量に蓄積されたはずである。自分自身を作り出すような分子はそれ自体が遺伝情報を担うと考えてよい。現在の生物は遺伝情報と機能する分子を異なった分子が担当している。この場合、遺伝情報を読み出す装置ができないと遺伝情報は機能しない。遺伝情報を担う分子を情報どおり合成（複製）できないと遺伝とは言えない。これでは鶏が先か卵が先かの議論に陥る。
地球型生物の遺伝の特徴は遺伝情報が一次元であること。ユニットが一次元に並んだ遺伝子を持ち、別の種類のユニットが一次元に並んだ機能分子を指定すること。ユニットは結合するための官能基を持つ。ただ結合するだけで出来上がるのはランダムポリマーである。情報を持つためには配列と合成システム（触媒）が連動したはず。連動とは、ユニット分子の合成の順番を指定する仕組みである。これが複製装置である。順番の情報はポリマーの一次元配列に含まれる。
現在の遺伝子の本体である核酸は、複素環が水素結合を利用してペアを作る反応を利用している。ペアを作ることで新しく合成される分子の配列を指定できる。化学進化の過程で、ヌクレオシド分子が作られ、それらが核酸塩基のスタッキング相互作用で一列に並び、適当な触媒表面に結合すればリン酸基とリボースが結合してRNAが合成されうる。この時に触媒としてポリリン酸が関与する。RNA分子はスタッキング相互作用により、また、核酸塩基間の水素結合により三次元的に構造体を作りうる。RNAは並んだ複素環の水素結合の相補関係により、決まったRNAとペアを作る。
RNAは触媒反応も行う。ある特定の配列を持つRNA分子は分子を切断し、また別の配列を持つRNAはRNAを結合することが知られている。酵素（エンザイム）の語幹からリボザイムと呼ばれる。リボザイムではヌクレオチドが決まった配列で並ぶことで複素環が集合して化学反応を起こす活性部位が形成される。
自身の相補的なヌクレオチドの合成を促進するリボザイムがたまたま誕生すると、環境中のヌクレオチドを利用して数を増やす。これはポジティブ・フィードバック反応経路である。一つのリボザイムが触媒する化学反応は一つであるが、リボザイムが連続して並ぶことで触媒反応が連結して、分子がその上を流れながら複雑な分子に加工される仕組みができる。そしてリボザイムを複製できるリボザイムが長い時を経て偶然の積み重ねで誕生した。このようなポジティブ・フィードバック反応経路がいったん形成されることで、その亜種である生命体の部品をも合成できるようになった。これらのことからRNAが自己複製しながら進化するモデル、RNAワールドが考えられている。
ある特殊な触媒表面で複製、成長する分子複合体が長い時を経て自分自身の複製を行えるだけの複雑性と規模を持つように至った。このような考え方を二次元生命体説と呼ぶ。問題は二次元生命体は触媒表面からはがれるとバラバラになり命を失うことである。進化の過程で命を失わないためには小胞の中に閉じ込める方法が簡便である。
炭素と窒素を含む複素環が切断されるとアミノ結合を持つ分子となる。水素結合で連続した複合ポリマーの一部が切断されると二重結合上の電子移動が起きて線状のオリゴペプチドができたのではないか。複素環分子の端にオリゴペプチドが結合し、それがタンパク質合成系へと発展したという仮説を提示しておく。この複素環複合体は転移RNAの祖先と考えられる。
+++ RNAとタンパク質の関係 +++
生命の起源を解明する上での大きな謎はRNAとタンパク質との関係です。しかし、RNAが作る触媒（リボザイム）の性能は低く、現在の細胞を作るには、タンパク質を含む触媒が必要です。
この謎に迫る報告が2022年5月11日号のNature誌で発表されました。研究者はアミノ酸を運ぶtRNAに着目、そのアンチコドンループの両脇（34番目と37番目）にある２つの核酸塩基がアミド結合を作りうることに気づきました。特に、37番目のアデニン塩基にはアミノ酸が結合しています。
2つの核酸塩基はいわゆる正統派の4つ、AUGC（RNAなので、Tではなく、U）とは構造が異なる塩基です。2つの塩基を相補的な2本の短いRNA鎖の端に置き、2つのRNA鎖が二重鎖を形成すると隣に来るように設計しました。専門的に書くと、5'-(m6)aa6A-RNA-3'と3'-mnm5U-RNA-5'となります。3'-5'は核酸の並びを示します。34番目の核酸塩基mnm5Uが受け取る側、37番目の核酸塩基(m6)aa6Aが与える側になります。Uの前のmnm5、Aの前の(m6)aa6は修飾基の略号です。
2つのRNAを混合して二重鎖を形成し、pH6で反応させると(m6)aa6Aのアミノ酸aaがmnm5Uに結合します。すなわち、2つの核酸塩基が結合します。熱を加えると(m6)aa6A側で切断反応が起きて、アミノ酸が受け取り側mnm5Uに移ります。すなわち、aa-mnm5Uができます。新たな(m6)aa6Aを加えて同じように反応させると、加えた(m6)aa6Aのアミノ酸が受け取り側のアミノ酸と結合します。すなわち、aa-aa-mnm5Uができます。この反応を繰り返して15個のアミノ酸が結合したペプチドを合成することができました。さらに、ペプチドが結合した核酸塩基を使うとペプチド同士が結合することも実証できました。
この報告では短いRNAを使ってペプチドを作り出すことが可能だと実証したわけですが、まだ第一歩にすぎません。遺伝暗号を説明してはいないからです。今回準備したRNAの部分がアミノ酸を運んで決まった位置に固定するのに使えることがわかりました。できたのはペプチドが結合した核酸塩基です。この次はペプチドが結合した核酸塩基が触媒活性を持つのかを探す旅になるでしょう。
+++ 人間の時間感覚は対数的である +++
ずっと古い時代の長い時間で起こった出来事について推測を加え、記述してきました。長い時間は想像もつかない変化を引き起こしているかもしれません。人間の生きてきた時間に比べて、億年の期間は比べようもなく長いものです。人類はこの時間を実感することができません。人間の時間感覚は対数的であるように思います。10年前と20年前の時間の距離は100年前と200年前の時間の距離と同じように感じられます。さらに、1000年前、1万年前と、なんとなく等間隔で並ぶようなイメージです。物理的な時間は10倍なのですが感覚的には2倍にしか感じられません。
歳をとると時間のたつのが早くなると実感します。若いときはただ座ってじっと待つのがいかに長く感じられたことか。同じ場所でただ座って待っても、今では待っていられます。エネルギー代謝が低下して、細胞の活動周期がゆっくりになったのではないか。コンピュータに擬えればクロック数の低下です。しかし、クロック数が低下しても無駄なデータの出し入れをしなくなれば性能は低下しません。
老化と神経細胞の活動周期の研究ではクロック数の低下は観察されません。時間が経つのが速く感じられるのは、新奇の体験が少なくなり、今までと同じ体験をしている間は時間を記憶しなくなるためです。過去の時間と記憶を対数軸に折りたたんでしまうのです。
+++ 実証不能な長期の変化 +++
自然科学は同一条件下で繰り返し実験してデータをとることによって因果性を確定します。私は自然科学の定義を再現性とそれに基づいた論理構成と考えています。問題とする論文が再現性を重視しているか否かは、新発見を報告するとき、発見に至る方法が他の人にも再現できるように書かれているかで判断できます。現代では、新発見は学会での口頭発表や論文として報告されます。そのとき、その発見に至った方法を使うと、他の人でも（極端には素人でも)、同等のデータが得られるかがポイントです。なお、結論（解釈）は異なっていてもかまいません。
ところが、実際に実験を行える領域は限られています。まず、地球規模の現象は実験することができません。観測し、モデルで実験します。モデルと実物とが同等であるかが解釈の分かれ道です。また、何百年もかかる現象、すなわち、歴史的時間がかかる実験も行うことができません。人の一生程度の時間ならば十分に計画し、予算措置をすることで実験（調査）することができます。それでも政治的に結論を急がなければならないことがあり、その場合は不十分な実験により結論が出され、あとで問題になります。
実験できない場合は、モデル実験を行い、一定の条件で得られたデータを外挿的に応用して、予測値を出すという作業が必要になります。モデルはあくまでモデルであり、実物とはずれがあります。規模と時間が大きくなると、ずれも大きくなります。また、モデルは通常、いくつかの性質を代表することが多く、それを全体に応用する場合、解釈の仕方も人それぞれになります。
地球規模の環境問題など、規模も大きく時間も長い場合は、方向を誤ると手遅れになる可能性があります。疑わしきは先手を取らなければ危ないという政治的な判断が先行し、後の世代から見たら杞憂ともいえるような具体策が採られ、逆に必要な対策がなされなかったなどということが起こりうるでしょう。結局は対処療法となり、対策が迷走することも多々あります。それを非難することなく、また、非難されてめげることなく、現実を見据えた対応と新たな変化や発見にすばやく反応する態度･体制が必要です。
+++ 時間と距離の感覚は似ている +++
世間ではときどき距離を時間で測ります。代表的な例は「光年」でしょう。光の速度が最速で一定であることから、広大な宇宙を表現する時に、距離が光の届く時間に換算されます。つまり一万光年ということは、光が一万年かかって届く距離にその天体があるということです。
現代の地図は距離を距離として測定して二次元空間として表現されますが、昔は実際に旅行してかかった時間やイベントが根拠となったでしょう。甲町までは何日、乙山を越えるのに何日、といった具合。現在の地図に比べてデフォルメされるのは当然です。歩くか、馬か、船かによる違い、ルートによる違いは感覚的に調整され、調整センスの高い地図が重宝されたのではないでしょうか。逆に、時間的距離が地理的距離としてイメージされることもあります。遠い祖先は遠いところに住む。古い神ほど、偉大で、かつ遠くに住む。そこに至るまでのイメージの道のりが長いためです。
現代では距離は時間で測り、かつ、お金でも測るようです。円高になって海外は非常に近くなりました。自家用車を持つと、時間的な距離感は、短縮され、かつ、金銭的な距離感も短縮傾向にあるようです。
今まで生命体を構成する分子ができる自然界の反応を紹介した。特に重要な光合成、エネルギー分子を取り上げた。もう少し踏み込みたいが、有機合成化学や生物化学の専門の話になるので、書き方を工夫しないといけない。そして生命現象の根幹である遺伝の仕組みが基本的には自己触媒反応であることを説明した。ただし、化学反応は可逆的である。原料がなくなれば生成物が同じ触媒によって分解されて原料へと戻る。したがって、長い時間ののちには原料と生成物の濃度がある比率で一定となる。これを化学平衡という。どちらが多くなるかは原料と生成物のエンタルピーとエントロピーの差による。このような状態では生物の持つ合目的性を獲得することはないだろう。
化学反応が生命のメカニズムを獲得するために必要不可欠な条件は流れである。原料が流れによって供給され続け、生成物が流れによって持ち去られるといった状況である。限られた容積しか持たない生物では栄養分を取り込み、老廃物を捨てる。また、細胞内では原料を取り込み、連続した加工ラインによって生成物の濃度が高くならないように調整している。このような状態を非平衡状態にあるという。生体高分子は原料に比べてエンタルピーが高く、エントロピーが低い状態にあるので、生体高分子が生成するにはエネルギーを必要とする。
最も単純な生命体の仮説に流れの要請を追加しよう。2つの遺伝子を持つ1つのDNAと2つの酵素は同じ場所に存在する必要がある。その材料となるアミノ酸とヌクレオチドは流れに乗って供給される。アミノ酸とヌクレオチドはDNAと酵素に比べるとエンタルピーは低く、エントロピーは高い状態にあるので、DNAと酵素ができるためにはエネルギーが必要である。すると、エネルギーを供給する仕組みが必要となる。生物体のエネルギー通貨はATPであると紹介した。以上から、ATPを供給する酵素が必要となり、また、DNAと酵素を同じ場所にとどめる足場タンパク質が必要となる。このようにもっとも単純な生命体の思考実験を行うだけで、必須な遺伝子とタンパク質の種類はどんどん増えてしまう。
細胞の誕生までのストーリーはこの過程をうまく説明するできる仮説を必要としている。ちなみに、現在の生物ではタンパク質合成酵素は約30のRNA分子と数十もの酵素からなる複合体であり、DNA複製酵素は数種類のコア酵素に数十もの補助機能を持つタンパク質から成り立っている。現代の洗練された複雑な酵素複合体はもっとも単純な遺伝の仕組みが誕生したあとに進化したと考えられる。
生命の誕生した場所は絶え間ないエネルギーの流れと分子の流れが必要である。エネルギーの流れの代表例は日光であり、海底の熱水噴出孔である。分子の流れは必然的に水の流れに依存する。そのため、生命誕生の最も有力な場は海底の熱水噴出孔である。地表の水系の可能性は低い。そもそも太古代には地表がほとんどなく、また、有機物、特に紫外線を分解する紫外線が降り注いでいたためである。
水の流れは誕生した自己触媒酵素も洗い流してしまう。すると、自己触媒酵素は何らかの表面に結合したはずである。岩石の表面に結合した有機物の塊から自己触媒酵素が誕生し、それらが組み合わさって生命体へと発展したというストーリーが浮かび上がってくる。
+++ 生物は連続反応を組み上げることで平衡状態を回避している +++
化学反応では逆反応も起こり、放っておくと平衡状態に達します。これは生物にとって死を意味します。そこで、化学反応の産物を次の反応の材料としてすぐに次の化学反応にまわすことで、逆反応を起こりにくくしています。生物は化学反応で起こる逆反応を、反応を連続させることで防止しています。
代謝は複数の反応の組み合わせになっています。反応の平衡状態（触媒があるときの起きやすさ）は化学反応で変化する自由エネルギーの量で決まりますが、反応生成物を少なくすることで一方方向に反応を誘導します。最終的には体の外に排泄する分子（二酸化炭素や水）を作る化学反応と結びつけるか、生成物を膜で仕切られた別の空間に持っていって逆反応を阻止します。こうして化学反応の流れが確保されます。生物が自然の法則に逆らって化学反応を進行させる秘訣です。
細胞内では連続して行われる化学反応は同じ場所で起こります。たくさんの酵素が集合して巨大な複合体を作り、生産物を次々と加工して、ものを作り上げていくのです。糖を分解する経路（解糖系）や光合成、タンパク質工場であるリボソームなど。また、遺伝子からmRNAを作り出す複合体は、その遺伝子産物（タンパク質）が必要になったときに、そのつど構築されます。また、遺伝子である DNAを複製する装置や染色体を分配する装置も細胞が分裂するときに、そのつど構築されます。
+++ 生化学反応の自己組織化にはフィードバック経路が欠かせない +++
生物は熱力学の第二法則に反して、エントロピーの高い状態を保ち続ける物質です。そのためにはエネルギーが必要です。必要とするエネルギーは化学エネルギー（食べ物）と光エネルギー（植物が利用）です。これらのエネルギーを体の中に取り込んでは捨てる流れ作業が分子的に組みあがった複合体が生物体です。
単に寄集まったのではなく、組みあがった状態はどのような性質を持つのでしょうか。解りやすい例はネガティブ・フィードバックとポジティブ・フィードバックです。化学反応で生じた物質（生成物）が基の反応を抑制するのがネガティブ・フィードバックであり、促進するのがポジティブ・フィードバックです。ネガティブ・フィードバックの場合は化学反応を一定の範囲に納める効果があります。ポジティブ・フィードバックは一気に反応を進め、そこにある化学反応の出発物質（基質）を消費しつくして終了します。
細胞内では2つのフィードバックシステムは色々な場面で出てきて、細胞の自己組織化をうまくコントロールしています。ネガティブ・フィードバックは代謝反応の制御や細胞増殖の制御に利用され、ポジティブ・フィードバック系は情報伝達と応答反応に利用されています。遺伝子発現の制御、複製や細胞分裂など複雑な生命現象は両方が同時に働き、巧妙な仕組みが成立しています。
40億年前の海は二酸化炭素で飽和していて、酸性の状態だった。ロストシティ熱水域噴出口では橄欖岩が熱水によって分解し、蛇紋岩になり、二酸化炭素と水からメタンが発生した。蛇紋岩はさらに分解して酸化鉄とシリカになって水素が発生し、多様な有機化合物の素になった。シリカは微小な球体や管に沈殿し、さらに鉄とニッケルと硫黄がシリカの薄膜の表面に沈殿した細孔が形成された。薄い壁の内外で、プロトン濃度の勾配があった。その電位差は現在の細胞内で見られる大きさであった。細孔は無機物でできた細胞のようなもので、薄膜の内側にRNAやほかの高分子が結合した。細孔は閉じてはいなかったので熱水噴出孔から供給される化学物質とエネルギーが細孔の中の化学反応を促進した。化学進化はこの空間で起こった。
細胞は外界と細胞膜で区切られる。細胞膜は独立した生命体の基礎構造である。膜の成分は脂質である。現在の生物の細胞膜の脂質は2種類。１つはリン脂質であり、真核細胞や多くのバクテリアが利用する。もうひとつはイソプレノイド・エーテルであり、古細菌、特に好熱菌がこの脂質を利用する。イソプレノイド・エーテルの膜は硬く、高温でないと適度な流動性がない。生命の起源を考えると、こちらの脂質が原形であろう。
イソプレノイド・エーテルはグリセロール-1-リン酸にイソプレノイドがエーテル結合している。2本のイソプレノイドの両端にグリセロール-1-リン酸が結合しているので、イソプレノイドの長さが膜の厚さを決めている。イソプレノイドは5個の炭素からなるイソプレンが多数重合した分子である。古細菌の膜の厚さではイソプレンが8個重合する。イソプレンが太古の地球でどのように合成されたかは不明である。細胞の構造物になったので、ありふれた有機物であったに違いない。
現在の生物ではイソプレンは酵素の触媒の元、補酵素A(コエンザイムA)の土台に、アセチル基を3個重合させ、メバロン酸を作り、脱炭酸、脱水反応で合成する（メバロン酸経路）。補酵素Aはアデニンヌクレオチドをベースにした分子であり、イソプレンはリン酸基2個をつけて水溶性となる。もうひとつの経路はピルビン酸とグリセルアルデヒドを結合したデオキシキシルロースを介した経路で、シチジンヌクレオチドやNADなど、ヘテロ環化合物が多数関与する反応経路である。
ちなみにもう一方の細胞膜の構成物質である脂肪酸は複雑な酵素（バクテリアでは8個のタンパク質、真核細胞では巨大タンパク質複合体）の上で、補酵素Aを土台に作られる。
イソプレノイド・エーテルは両端にリン酸基をもつので、水溶液中では自発的にシート状に集合する。原初では、高温高圧下で生成する微細なシリカ片からなるスポンジ状の鉱物、もしくは泡状に析出した鉄硫化物に囲まれた小胞の中で原始細胞体は成長した。イソプレノイド・エーテル膜は原始細胞体の構成要素を拡散しないようとどめる効果を発揮して原始細胞体は安定化した。膜は穴だらけではあったが、小さな穴を通じて物質交換が行われた。
最初は自己集合した膜構造であったが、のちに二次元膜に結合してイソプレノイド・エーテルを捉え、二次元膜に加えていく触媒も誕生したはずである。触媒はタンパク質であったかRNAのどちらかであったろう。偶然に生命の基礎反応を行う触媒系が膜の内部に取り込まれた。例えば、化学エネルギーを作り出す触媒系、RNAを複製する触媒系、タンパク質を作り出す触媒系なのである。さらに膜に物質を取り込んだり放出したりする触媒系がはまり込むと、内外で物質交換を行うようになった。
イソプレノイド・エーテル膜は大きくなると適当にちぎれて分裂した。このとき、包まれている触媒系もランダムに2つに分かれた。逆に膜構造は表面の構造水を押しのけるまでに近づくと融合する。膜につつまれた異なった触媒系が分かれたり、また出会ったりした。この過程で核酸や低分子、高分子を合成する能力を増した小胞が数を増すことになった。原始細胞体はこうしてスタートした。
イソプレン合成系の化学進化については証拠があまり見つからない。また、現在の生物では化学浸透圧でATPを作り出す仕組みを持つが、この起源も不明である。2つとも、細胞の起源を考察するのに必須であるが、現在のところ、良い仮説がないようである。
現在みられる生物の細胞膜を作っているリン脂質は、極性や電荷をもった分子にとって手ごわい障壁となっており、細胞が外的環境と分子を交換するためには複雑なチャネルやポンプといったタンパク質を必要とする。イソプレノイド・エーテルを主な構成成分として出発した細胞膜であるが、あるときリン脂質（脂肪酸）からなる膜を発明してより低温の環境へ適応した。
+++ 生物には内と外がある +++
細胞は生物の単位です。細胞は細胞膜により外界から隔離されています。細胞膜は細胞と外部環境との境目です。細胞にとって外部環境は所属する生物体の体内であったり、外側であったりします。細胞膜は物質の出入りを制御し、外界の情報を得て、細胞内の状態を調節する役割を果たします。最初の生物にとって、細胞膜は自分の体を保持するための装置として欠くべからざるものでしたが、栄養分のとり込み、老廃物の廃棄、成長や分裂の時にはちょっと厄介な代物でした。
連続していて内側と外側を分ける閉じた膜系は、細胞の生命活動の特徴となる性質です。まず、膜は、細胞内部と外部環境を隔てる障壁です。外からの侵入を防ぎ、内側の物質が流出することを防ぎます。真核生物では、細胞内部を機能の異なる区画に分けています。区画ごとに機能を集中して効率のよい化学反応を行います。ゲノムの塩基配列を解読した結果、大半の生物で遺伝子産物の約3 分の1が膜タンパク質でした。膜がかかわる細胞過程は生命活動にとって、大きな部分を占めています。
一方、我々のような多細胞生物の外側は細胞でできています。人間の場合は皮膚ですが、表皮は細胞が変形したケラチン質のもので覆われています。内側ですが、外側に相当する部分があります。消化器系です。口から始まって肛門まで、一本の管になっていますが、管の表面は人間にとって外側です。こちらの外側は粘膜細胞で覆われています。ムコ多糖と呼ばれる粘液を分泌する細胞があり、そこから常に粘液が分泌され、粘膜細胞を保護し、乾燥しないようにしています。粘膜細胞は外界の様々な物質の侵入経路です。栄養分や酸素などが吸収されます。菌やウイルスの侵入経路もここです。
+++ 細胞膜の通行許可はタンパク質が与える +++
細胞膜は外界との境界です。物質の輸送は細胞膜に浮かぶタンパク質が行います。イオンや低分子の場合はポンプと呼ばれます。イオンは電荷を持っていますから、膜を隔てて輸送されるとバランスが崩れて電圧が発生します。電位差と呼びます。神経インパルスは電位差の乱れが細胞のチューブ（神経線維）を伝わったものです。タンパク質のポンプの脱分極状態が隣へと伝わり、インパルスが通り過ぎると、ポンプは働きを取り戻して分極状態を作り出します。電位差（水素イオン濃度の差）は呼吸や光合成のときにエネルギー通貨であるATP分子を作るエネルギーを供給します（化学浸透圧説）。電位差やイオン濃度の勾配を利用して、分子を取り込むポンプもあります。
栄養分などの大き目の分子はポンプ（輸送タンパク質）で細胞内にとり込みます。逆に老廃物の分子もポンプで細胞外に捨てます。輸送にはエネルギー通貨であるATPが使われます。老廃物ではなのですが、代謝産物などをくみ出すポンプがあります。とくにベンゼン環を持つような物質をくみ出す能力を持つので、がん細胞が抗がん剤などを細胞外に排泄するのに利用します。
+++ ユーラシア大陸の都市は城壁で囲まれている +++
ユーラシア大陸の都市は、韓国からヨーロッパまで、城壁で囲まれています。都市が政治的な有力者の首都として機能したため、常に侵略・戦争の攻撃目標となっていたためでしょう。城郭都市は細胞のようですね。
城壁の心理的な機能は他者との区別です。敵を防ぐ意味もありますが、味方も逃げられないようにすれば、大商人なども運命共同体として、防衛にすべてを捧げてもらうことができます。また、犯罪者など異質な者を区別する境界でもあり、したがって、城壁の中に住む人々はその都市共同体から承認された人々とされて、都市での政治活動、経済活動を許可されたのでしょう。
城壁は逆に問題点もありました。都市に住む人間の数はだんだん増えるために、人口密度が高まります。城壁は無制限に造ることができないため、どうしても空間が不足します。密集して生活すると、糞尿の排泄やゴミの投棄で不潔きわまりない場所となりました。その結果、伝染病も蔓延しやすくなりました。特にコレラ、結核、インフルエンザ、赤痢など、直接人から人へと感染する疫病が猛威をふるいました。大規模な都市では、火災の危険性も無視できません。住居が密集すると類焼の危険も高くなり、いったん火災が起こると大惨事になりました。都市では農村とは別に監視を中心とした連帯社会が築かれました。
中世までは利用された城壁ですが、大砲の発明や、産業革命で都市人口が急激に増加したことから役に立たなくなり、現在では主に観光名所となっています。
現在の生物の共通祖先LUCA(last universal common ancestor)は遺伝子系統樹から推測される、トップダウンアプローチである。逆に、化学進化研究から非生物学的に生物学的存在を再現するボトムアップアプローチがある。後者にはシンボリックな名前がないが、JAMSTEC仮説に従ってFLOQES (first living organism in quasi-equilibrium state)とよぶ。両者には時間的な隔たりがあるだろう。さらに化石的な証拠から示される共通祖先OFC (oldest fossil of cell)が考えられる。LUCAが必ずしも化石として発見されるとは限らないことからLUCAからOFCまで時間的な隔たりがあるだろう。
アストロバイオロジー的な模式図からはFLOQESまでは宇宙共通、そこからLUCAまでは環境特異的である。地球型生命が誕生する環境には、地球型惑星、地球型衛星、水惑星、水衛星、人工環境が考えられる。
熱力学の法則によると、宇宙は冷え、エントロピーは増大する。流れは斉一ではなく、よどみや逆流が発生する。その過程でエネルギーを溜めた存在として物質が誕生し、物質が集合して天体が形成された。物質は最終的には平衡状態へ向かう流れの一時的な澱みと言える。物質は化学反応を起こし、熱力学の法則に従ってよりエネルギー状態の低い分子へと変化する。そのとき、化学反応は関与する分子の種類や環境の不均一により、平衡状態への最短距離を辿るわけではない。時に回り道をする。生物はそのような迂回路の集合体として歩みを始めた。
たとえば、沈殿物ができた場合、平衡状態になるには沈殿が溶解する過程が必要である。沈殿は迂回路の例である。沈殿の周りに膜が形成されると沈殿は溶けにくくなる。これも迂回路である。膜で囲まれた系を考えると、小胞内部への物質の輸送と蓄積によって迂回路が追加される。内部で化学変化が起ってその物質が膜を通過できなくなればさらに迂回路が追加される。細胞膜ができることで化学反応の迂回路の集積が容易になる。
現在の地球上に存在する化石燃料の例に見られるように、大量の有機物が沈殿、堆積して濃縮されることが太古の地球に起こったはずである。しかし、大量の有機物が一か所に存在したからといって、そこから新たな生命体が生まれてくる過程は考えにくい。自己触媒反応については前章で論じた。また、細胞膜を作ることで自己触媒分子のセットが保存されると論じた。
タンパク質分子は、10～20アミノ酸程度の自律要素 (Autonomous Element)と、自律要素の性能を高める残りの部分から構成される構造体とする考え方がある。自律要素は触媒として機能する最小単位である。化学進化の初期に形成された原始タンパク質は、高温下で進化したと考えられるので、小さくかつ安定な自律要素が有利であった。当然ながら現在の酵素に比べて反応特異性が低く、反応が遅く、不安定で、間違いが起こりやすかったであろう。自律要素があること自体、原始タンパク質のなごりと考えられる。
原始生物は生命活動に必要な最小限の遺伝子（酵素）しかもっていなかったため、酵素の基質特異性は現在よりはるかに広いものだったと考えられる（酵素進化のリクルート仮説）。その後の進化の多様性の過程で、自律要素をコードする遺伝子が重複と変異を起こし、やがて祖先型酵素より厳密な基質特異性を獲得し、それに伴い代謝経路も複雑化していった。
酸化還元の勾配や温度勾配、圧力勾配が自然界で形成され、そこを勾配に沿って分子が流れる。途中に有機物がたまるプールが形成され、おおらかに膜で覆われる。イメージとしてはフィルターやスポンジのような構造体の隙間を濃厚な有機物の複合体が埋め、有機物の前駆物質からなるスープが流れる。原始の海ではソラリスの海の原型のような、多数の袋（超細胞）の集まりだった。肉眼でも見えるような大きさを持って一体として活動する生命体が存在し、それが細胞生命体の先祖だったであろう。多くの原始遺伝子、触媒反応、化学エネルギーによる同化反応、酵素類を内蔵していた。変化する環境に適応するにはこちらのほうが有利である。FLOQESのイメージである。
FLOQESは熱水噴出口のチムニーや海底火山の熱水噴出口に形成された。膜を形成する能力を獲得した時、FLOQESの一部がちぎれて海中に流れ出し、細胞の原型となった。これが最古の化石OFCとして発見された。
+++ 呼吸 +++
高校の生物の教科書にあるように、生物の呼吸作用は肺から酸素を体内に取り込む外呼吸と、細胞が取り込まれた酸素を利用してエネルギーを作りだす内呼吸に分けられます。内呼吸はグルコースなどの有機物を酸素と反応させる酸化反応です。
教科書ではグルコースが出発物質（炭素源）として説明されます。グルコースは炭素が6個の有機物ですが、まず、酵素がたくさん関与する一連の化学反応である解糖系によって炭素数が3個のピルビン酸2個に分解されます。この一連の反応でエネルギー（ATP）が得られます。酸素がある場合はピルビン酸から二酸化炭素がとれ、コエンザイムAと結合してアセチル・コエンザイムAになります。この反応は細胞質で行われます。
この後の反応はミトコンドリアで行われます。ミトコンドリアは呼吸作用を持つ細菌が真核細胞の祖先に取り込まれてできた酸素呼吸専門の細胞内器官です。ミトコンドリアは2重の膜からなり、外側の膜の中で内側の膜が折りたたまれて表面積が大きくなっています。内膜の内側をマトリックスと呼び、そこではクエン酸回路と呼ばれる一連の化学反応が環状に連結した経路で化学反応が行われます。クエン酸回路の一連の化学反応の過程で二酸化炭素が発生し、電子の流れが作り出されます。
クエン酸回路を触媒する酵素群は内膜に埋め込まれた電子伝達系と呼ばれる一群の酵素に接しています。酵素反応で得られたエネルギーを電子の流れとして電子伝達系に受け渡します。そのエネルギーによって電子伝達系の酵素は、内膜と外膜の間に水素イオンを送り出し、また、酸素を還元して水を作り出します。
ミトコンドリアの外膜と内膜の間に水素イオンが貯められるので、内側に比べて大きな濃度差が発生します。濃度差はエネルギー勾配（イオンなので電位差）を作り出します。このエネルギーによってATP合成酵素が大量のATPを生産します（化学浸透圧説）。ATP合成酵素はイオンチャンネルで、そこを水素イオンが流れる勢いでATPが合成されるイメージです。
+++ 生物が生み出すものも生命の性質を持つようだ +++
生物は誕生以後、地球環境に翻弄されながら、また、地球環境に大きな影響を与えてきました。生き残るために環境を変えました。そういった総体が生命でしょうか。微生物がつくりだす土壌、シロアリの巣なども生命の一部でしょうか。人間は他の動物に比べて多くの産物を生み出しました。住宅や都市が生き物に擬え得る形や機能をもつのは、これらが生命の一部であるからでしょうか。コンピュータは人間の産物ですので、同じように生命の一部。そして、コンピュータのメモリー空間にプログラムとして独立した生命形態が現れてくるでしょう。もしかしたら、コンピュータ・ウィルスやワームは人間の手を離れ、すでに進化への過程にあるかもしれません。
地球の生態系全体をひとつの生命体と見てガイアと呼ぶ考え方があります。もちろんガイア自身には繁殖能力はありませんので生命体ではありません。しかし、多くの生物が環境を維持し、再生産していますので、生命活動を行っています。修復能力があるので、ある一定量を宇宙の適当な場所に移せばそこに複製を作る可能性があります。人類もガイアの一部で、かつ、宇宙計画を立てている唯一の生命体ですから、人類がガイアの種（たぶん最初のタネ）ではないでしょうか。
時代は38億年前に始生代に入った。
地球誕生は46億年前。後期重爆撃期後、大気や海が安定したのは38億年前。最古の堆積岩が確認されたのは38億年前。最古の細胞の化石は35億年前。最古の生物由来と思われる炭素成分（分子化石）はグリーンランドで38億年前の石から抽出された。
細胞の最古の化石は南アフリカのトランスヴァール州のフィグ・ツリー層、西オーストラリアのピルバラ層の堆積岩から発見された35億年前のシアノバクテリアと思われるものである。ピルバラの微生物の痕跡は、約32-35億年前の水深2000mに存在した海底熱水噴出孔周辺で形成された堆積岩に含まれていた。生命の海底熱水噴出孔起源説の有力な証拠である。
オーストラリア西のノースポール地域にある35億年前の地質体。当時の海洋地殻の上に堆積層が重なっている。その断面が見える。海洋地殻の部分には白い岩脈が走っている。それは当時の熱水の通路で、熱水に溶けていたシリカが冷たい海水と混合する過程で石英として沈殿しながら通路を埋めていった跡だ。岩脈の周辺には太さ10μｍほどの黒い線状のものがいくつも観察される。それは炭素でできた物質で、35億年前の微生物の化石と認定されている。この微生物は窒素固定を行う好熱性メタン菌と推測された。
光合成をする生物は質量数12の炭素を質量数13のものより優先的に取り込むことに由来する分子化石。生物由来の炭素は13C/12C同位体比は無機物より小さくなり、区別される。オーストラリアから見つかった35億年前の海の沈殿物の硫黄の同位対比を調べたところ、硫化水素を利用した化学合成（光合成に対応する）があったと予想された。
もう少し確かな証拠として、バイオマーカーの抽出がある。特に細胞膜の主要な構成成分である脂質（ステロイド）は、生物系統に特異的な分子構造を維持したまま分子化石として残る。分子化石の検証では、原核生物は 27億年前、シアノバクテリアも27億年前には存在したと推定される。27億年前の分子化石であるステロイドはイソプレノイドである。
27億年前にはおそらく不完全な細胞が出現したと推測する。これらの細胞は多数類集合することで、代謝産物を作り出し、互いに交換し、補いあって生存した。原始的な細胞は集団をつくり、共同体としてゆるく結合していたはずである。構成細胞の一つが新しく作り出した仕組みはその細胞だけでなく、集団全体の能力をアップした。共同体は、それぞれの細胞単位が複製し、適当にちぎれて数を増やした。
最初の生存競争は現代の生物とは異なった仕組みを持った個体の間で起こったと考えられている。そして1つの仕組みを持つ原生生物の共通祖先が生き残った（LUCA; the Last Universal Common Ancestor）。しかし、それは生物が個体からなることが当たり前になっている現代の理屈ではないか。生命体が誕生した直後は、細胞膜では仕切られてはいるが、個体を識別する仕組み（タンパク質＝遺伝子）があったとは考えにくい。
+++ 生命は永遠を志向する +++
「生命」とは抽象的な概念で、地球上の生物の共通の性質をシンボルとして表します。「命」は生命の個別版です。とくに、特定の生物・個体の生命について使います。「生命体」とは生命に実体をつけた抽象的な概念です。地球上の生命体を意識して「生物」という言葉を使います。
生物の定義は(1)遺伝子を利用して繁殖する。(2)繁殖するための仕組みを代謝によって得ている。の２つです。単純にいうと複製と代謝です。
生物の仕組みは自身の生命活動をできるだけ長く維持するようにできています。個体の生命活動が潰えたあとでも、子孫にその仕組みを伝えることで、種全体としては永遠に生き残るようにできています。また、様々な遺伝的な多様性を包含する懐の深さを持って、環境の変化に生き残りを図ります。生物界はお互いに助け合い、たとえ、絶滅する種があったとしても、どれかの生命は生き残ってきました。生き残り戦略の基本は多様性と様々な相互ネットワークです。過去の環境の大きな変化や急激な変化に対して弾力性のある対応ができました。言い換えると、生き残り戦略も過去の環境変化によって鍛えられ、遺伝子としてしっかりと受け継がれているはずです。
+++ 細胞内の生体高分子の分子数 +++
生体内成分の重量の70%は水分子です。大腸菌細胞を例に取ると、水の分子数は約400億。重量比で次に多いのはタンパク質です。遺伝子から推定すると約4000種類ありますが、細胞内には総数800万分子ほどあります。すべての種類のタンパク質が常時作られているわけではなく、環境や細胞の状態によって数や種類が変動します。次は核酸。DNAは１種類（ゲノム）で分子数1個。栄養状態がよいと細胞分裂が追いつかず、一時的に2分子持つこともあります。プラスミドDNAを数種類、数～数十分子持つことがあります。 RNAは3000分子ほど。大部分が３種類のリボソームRNAと50種類ほどのtRNAです。残りは遺伝情報のコピーであるmRNAですが、環境や細胞の状態によって数や種類が変動します。mRNAはリボソームでタンパク質を合成する指令図になります。そのほか、糖、脂質、低分子の有機物、無機イオンが含まれます。
+++ 生体は有機高分子を高濃度で含む +++
生物の体の水分は70%。裏を返せば30%が有機物や無機物（骨など）です。牛乳は10%程度の有機物を含むので、生命が誕生した場の有機物の濃度は牛乳より濃いはずです。生命の誕生の場では有機物を濃縮するメカニズムが必須です。例えば、タンパク質や核酸は２価以上の金属イオンの濃度が高いと沈殿します。よい例が豆腐です。単純な濃縮方法であるので、有機物の塊が金属イオンを含んで泥と一緒に海底に沈んでいた可能性は大きいでしょう。沈殿は特に秩序だった構造ではありません。一方、生物体は空間的・時間的にタンパク質や核酸が秩序だって配列されています。秩序を維持するため、生物はエネルギーを消費します。また、秩序を維持するためには情報も必要です。遺伝情報はどのように誕生したのか。言い換えると、基本の分子がどの順番で組み合わさったか。ただ、生命現象の基本は増殖ですから、化学反応の中で、ポジティブフィードバックループが最初の核になったと考えることができます。
38億年前に誕生した細胞が現在の生物と同じ仕組みで遺伝子を複製し発現したとすると、過去10億年の進化の速度を考えた場合、30億年前には哺乳類（と同じ能力の生物）が誕生してしまう。偶然の突然変異の積み重ねとはいえ、完成された遺伝機構から予想される進化速度は大きい。過去に人類レベルまで進化した知的生命体が存在し、それが滅んだ可能性は否定できない。とはいえ、知的生物は活動によって地球表面を「不自然に」変化させたであろうから、太古の昔といえどもその痕跡は残るのではないか。
RNAワールド仮説によると、RNA遺伝子が複製する仕組みが誕生し、その後、RNAに付随するペプチドが機能的に補完する仕組みが誕生した。その基本成分はリボソームに代表されるRNA-タンパク質複合体である。現在の生物が持つリボソームは50種類以上のタンパク質と、少なくとも3種類のRNA分子から構成される複雑な分子である。これほどの高度な構造と機能がtry and errorによって組みあがってきたとするととても偶然の（＝自然発生的な）こととは思えない。RNAタンパク質複合体のほかの例としてスプライシング装置、RNAウイルスの複製中間体がある。
こうした生物体の巧妙な仕組みが自然にできあがったとは考えにくく、高度な知性が作り上げたのではないかと主張するインテリジェント・デザイン説はこの高度な知性を神と定義する。その例として取り上げた生物がバクテリオファージであった。確かにナノマシンとも呼べる高度な分子機械は偶然の積み重ねで出来上がったとは信じがたい。しかし、多くのバクテリオファージが発見、遺伝子が解析された結果、突然変異と自然選択の結果、高度な分子機械であるバクテリオファージが進化しうると結論された。すなわち、遺伝の仕組みができていると進化は速い。逆に遺伝の仕組みができるまでは長い試行錯誤の歴史があると予想される。
38億年前から次のイベントが起こる25億年前まで（＝始生代の開始）の約10億年で、このような初期のRNAワールドにおいて遺伝子複製の仕組みとタンパク質が機能的に補完しあう仕組みの基礎が完成した時代と考える。10億年で相応の性能を持つタンパク質が提供される遺伝の仕組みができあがった過程を提案しなければならない。
私は核酸塩基がタンパク質を提供したという仮説を持っている。核酸塩基は適度に開裂するとオリゴペプチドになる。RNA分子上には核酸塩基が連続して並び、水素結合でペアを作っている。核酸塩基を構成する複素環が開裂し、かつ、その化学反応エネルギーで近くの核酸塩基と結合することでRNA分子に応じた大きさのペプチドができると考えられる。核酸塩基を開裂させる適当な触媒が存在したのではないだろうか（この反応については根拠を示せない）。自らの一部が分解することで複製機能を触媒するペプチドを提供できるRNAは、RNAだけの触媒作用による複製に比べて有利である。自身の複製を触媒するペプチドを生み出すRNAはRNAワールド中で数を増やし、進化上、優位に立つはずである。
ペプチドの配列は核酸塩基の配列に依存する。RNAの配列に応じて様々なペプチドが誕生した。ペプチドは分解されない限り、その系に蓄積し、反応を触媒し続ける。ペプチドはRNAやペプチド同士で複合体を作り、触媒反応を複雑化した。ペプチドの中でも、自身の材料を提供する反応、すなわち、RNAを合成する反応、ひいてはRNAの部品を提供する反応を触媒する複数の分子がセットとして突出して進化を始める。原始細胞内で複製、翻訳の仕組みを作り上げた自己増殖型複合分子とその遺伝子セットはウイルスをイメージすると考えやすい。ただし、現在のウイルスは宿主細胞のリボソームにタンパク合成を依存している。自分自身の合成・複製を担ったペプチド・RNA複合体が一般化した機能構造として進化し、定着したものがリボソームを含むタンパク質合成系ではないか。
+++ 平成22年（2020年）の口蹄疫 +++
口蹄疫はエンベロープを持たない環境に強いウイルスです。消毒薬も塩素系しか効かない。また、殺すには塩素系消毒薬のほか、熱や強酸、強アルカリが必要です。話題になった仲間のウイルスには下痢を起こすノロウイルスがあります。ノロウイルスは下水に入って海まで運ばれ、貝に取り込まれてまた人間社会に舞い戻るという、なかなか死なない強いウイルスです。口蹄疫は埃として何かに付着することで運ばれます。風、人、動物、昆虫？ そのため、感染した家畜はその場で安楽殺し、埋設処分するのが原則です。
2000年の国内での発生では4か所の農場でおさまりました。もしかしたら、10年前のうまくいった経験が今回の対応（初動）を甘くした原因かもしれません。ある程度拡大してしまうと、埋設処分が間に合わず、死体からウイルスが広がってしまいます。何万頭の牛（何千トン！）や豚を処分するのですから、時間がかかってしまう。今回の経験から大きな丈夫な袋を利用するなど、より効果的な封じ込め方法が検討されることでしょう。
感染力が強く、ワクチンが発症を防止しても感染を防止しない場合、農場ごと全頭処分する方法が選択されます。最近の例では鶏インフルエンザがよい例です。農家に与える経済的な損害は大きく、そのために現場の獣医は感染の宣言を躊躇してしまう。天災と同じ扱いで手厚い補償制度を準備しないと今後も隠ぺいされることになります。
何も手を打たなければ北海道まで感染が拡大し、流行は終息します。ウイルスは常在化し、家畜と共存します。その後はひどい流行が周期的に起こると予想されます。現在のところ、感染症で死ぬより処分で死ぬ牛豚の方が圧倒的に多いので、農家の方は理不尽と感じられることでしょう。常在化すると、常に流行の危険性と隣り合わせになり、安定した畜産経営ができません。また、口蹄疫の常在国からの輸入が解禁されますので、厳しい国際競争にさらされることになります。
イギリスの2001年の大発生では1000万頭の牛と羊が殺処分されました。経済的な議論とともに、感染の疑いのもとに健康な動物も殺すことに対して、動物愛護の議論もありました。様々な問題を抱えながら口蹄疫対策が調整されることになりますが、原則は初動対応です。また、日本は島国という恵まれた環境にありますから、検疫を徹底する。今回のワクチンはイギリスからの輸入です。日本製ワクチンを準備しておくのも近隣アジア諸国との防疫関係から考えなければなりません。
+++ プロトコル化されたシステムは乗っ取られる +++
複雑な工学システムは要素間の関係がプロトコルによって正確に規定されています。通常は運転を容易にするためにシステム全体から情報を集め、各部分に指令することができるコントロールセンターを持ちます。同様に、生物システムもゲノムに書き込まれたプロトコルに基づいて構築されています。ゲノムを読み出し、書き込まれたプロトコルを実現します。どちらも理解しがたい複雑なシステムですが、工学システムではコントロールセンターもしくはそれに近いところを奪うことで制御を乗っ取ることができます。
生物システムも DNAに書き込まれたプロトコルを送り込むことで、本来のゲノムの機能を乗っ取ることができます。生物の乗っ取り屋の代表例はウイルスですが、細菌や原虫といった単細胞性微生物でも宿主の機能を一部乗っ取るタンパク質を持っています。もう少し、一般化しましょう。複雑なシステムを間違いなく運営するためには、仕組みや運営方法に関する情報が必要です。情報は保存するために何らかの物体に書き込まれています。当然、情報を読み出す仕組みがあります。読み出された情報に基づいて必要なコンポーネント、さらにはその組み合わせによってシステム全体が構築されます。
単一のシステムをできるだけ単純に設計、運用するためにはできるだけ共通の土台に基づいた装置を使う必要があります。通常、システムを構成する装置には互換性があり、組合せを変えることで異なった機能を発揮することができます。生物ではそれが進化になるでしょう。人工物の場合は改良となります。
+++ 生物は全体をどのように見ているのだろうか +++
人間社会では、設計図、すなわち、全体図を見せられて、お前はこの仕事をやってくれと、仕事の位置関係や相互関係を見ることができます。ところが、複雑に絡み合う生物システムでは部分は決して全体を見ることができません。ですから、構成要素から見ると、作業をやる、やらないの2つの状況しか見えません。
分子生物学は要素の構造と、要素間の関係については膨大な知見を集積しました。しかし、得られた知見は、ミクロな場での極めて限定した条件で、ほぼ静止した時間でのスナップショットです。実際の生体内でのダイナミカルな動きや生体というシステム全体の挙動を知るにはもう一工夫が必要と専門家は考えています。
よく使われるのは数理モデルです。構成要素を抽出し、時間パラメータを含んだ状態方程式を立てることになります。生物を理解するために数理モデルを導入しようとするとき、一番の問題は関係する要素の多さと複雑さです。新しい知見は次々と得られるので、要素の多さと関係の複雑さは際限なく増えていきます。当面の目標は、観察結果を模倣するための要素と、そのパラメータの抽出です。より少ない要素の計算でシステム全体の挙動が記述できればOKです。
近接した要素間の情報のやり取りが全体の状態を決め、生命の維持がなされるというのが現段階での仮説でしょう。
32億年前の海底でできた岩の酸素同位体の比率を調べ、32億年前までは大陸がなかったと推測されている。当時、マントル対流がわきあがるところに海嶺が、沈み込むところに弧状列島ができていた。プレート境界の弧状列島には大量の付加物が蓄積した。特にホットスポットから供給された海底火山列が沈み込む地点では大量の付加物が蓄積され、周囲の地殻を褶曲させて盛り上げ、巨大な島が形成された。それらの島は花崗岩や安山岩などの比較的軽い岩石を主成分としていたので浮き上がり、そのプレートの周囲には周りのプレートが沈み込むようになった。プレートでは火山活動が活発化し、大きな陸地が形成され、最初のクラトンが誕生した。クラトンは5億年以上、安定している古い大陸地塊で、主に花崗岩からなり、厚さは200kmと推定されている。最も古いクラトンは25億年以上の歴史がある。
プレートは厚さ100kmの地殻と310kmの上部マントルからなる。クラトンは上部マントルに浮かんだ氷山のようなイメージである。上部マントルと下部マントルの間は250kmのマントル遷移層である。プレートの周りに沈み込んだプレート塊は深さ660kmのところに浮かぶ。この深さは下部マントルの上面にあたる。地球が冷えてくるに従い、下部マントルの上にプレート塊がたまり始めた。特に大きなクラトンの下にたまったプレートはマグマとなって地表に噴出したが、残りの塊は巨大なコールドプルームとなって下部マントルを突き抜けてコアへと沈んだ。コールドプルームは他の場所でホットプルームを引き起こして地球のマントル対流を再編成した。地球表面のプレートの移動方向が変わり、プレートに乗った弧状列島や陸塊が衝突・付加・癒合がおきて最終的に巨大な大陸が誕生した。
クラトンが衝突した場所には巨大な山脈が形成された。最古のものは約18億年前。最初の超大陸のできた年代である。初代大陸をローレンシア（ヌーナ）と呼ぶ。最初の超大陸は現在の北米大陸とグリーンランド、スカンジナビア半島、オーストラリア大陸、南極東部を合わせたものであった。面積は北米大陸ほどと推定されている。
プレート運動は、GPS等の技術を用いて、１年で数ミリメートルから十数センチメートルの速度であると直接観測されている。ざっと1年に3cmの速度として、コア表面から地表までの3000kmはおよそ1億年をかけて湧き上がってくる。逆に、コールドプルームが発生すると、その先端がコアまで届くのにおよそ 1億年、その間に3000km四方のプレートが引き込まれる計算になる。地球の周囲は4万キロメートルであるから、コールドプルームが発生してからざっと６億年ですべてのプレートがコールドプルームの場所に集まる＝超大陸が形成されることになる。ウイルソン・サイクルはこの計算より速い。
地球の歴史を通じて27億年前と最初の超大陸が形成された19億年前頃が最も火山活動が活発だった時代である。火山活動により大量のマグマが作り出され、大陸の基盤となった。この間に酸素を放出する光合成が進化し、シアノバクテリアが誕生した。23億年前には全球凍結が起きて生物の大量絶滅があったと推定されている。その結果として、21億年前、真核生物が出現したと思われる。アフリカ大陸とその周辺では20、11、7億年前に小さな大陸の衝突があり、次第に大きな大陸に成長した。最後の衝突はアフリカ南部を形作り、ダマラ造山運動と呼ばれる。
+++ 液体金属の流れが磁場を生み出す +++
マントルの内側の核は液体金属ですから、マントルよりも対流速度が速いはずです。マントル対流の時間スケールは１億年程度ですが、外核の対流の時間スケールは数千年のオーダーと見積もられています。
磁場の存在する下で液体鉄（つまり導体）が流れると、起電力（電圧）が生じ、電流が流れます。発電機の原理そのものです。電流が流れると、その周囲に磁場を生み出します。磁場が、もとの磁場と同じかたちであれば、その磁場は強められます。いわゆるポジティブ・フィードバックとなります。流れの運動エネルギーが磁場のエネルギーに変換されるこのような過程は、磁気流体ダイナモ過程と呼ばれます。電流のエネルギーは対流運動、すなわち、地球の持つ熱エネルギーが宇宙へ流れ出す過程で供給（変換）されます。
太陽、地球をはじめとする多くの惑星が、それぞれ固有の磁場を持っていることが知られています。それらの磁場は全てダイナモ機構で生成されていると考えられています。ダイナモ機構そのものは、宇宙のなかでそれほど珍しい現象ではないでしょう。
しかし、地球ダイナモ理論では、磁場の南北の極がこれまで何度も逆転してきた現象について説明ができていません。また、最初の引き金になった磁場はどのようにして供給されたのでしょうか。磁場の反転と核、マントルの対流現象は影響しあっていると考えられます。その辺に答えがありそうです。
最近では核内の不純物が結晶化して浮くために対流が発生するという仮説が出されました。軽い成分として含まれていた二酸化ケイ素が、核の上部で固体として結晶化し、鉄より密度が小さいために浮いてマントルの底に付け加わる。一方で軽い成分が抜けた鉄の密度は大きくなり、深部へ沈んでいく。その結果として、核内で対流が発生する。地球の冷却に伴って二酸化ケイ素が結晶すれば、それが核の対流を引き起こします。さらに冷却が進めば、鉄の結晶化も対流の駆動力になるでしょう。
+++ 地球は電磁場で覆われている +++
地球は巨大な磁石です。地球の磁場は太陽風や宇宙線に対する巨大なバリア「磁気圏」を作って、我々を有害な宇宙線から守っています。地球には太陽や高エネルギーの放射線、例えば水素の原子核である陽子などの人体に有害な物質や、太陽から流れてくるイオンや電子などの太陽風が飛んできています。実際には、これらのイオンは地球の磁場により力を受け、運動方向を曲げられて磁気圏を作ります。磁気圏が受け止めたエネルギーの約１割が磁気圏に取り込まれオーロラや放射線帯に形を変えます。
太陽表面の爆発である太陽フレアは強い太陽風の衝撃波を送り、磁気圏を大きくゆがませます。2003年10月に発生した最大級の太陽フレアの衝撃波で地球の磁気圏が大幅に圧縮され、例えば、昼間側にいた静止衛星が磁気圏の外側に放り出されました。そのとき地球観測プラットフォーム技術衛星「みどり2号」は強いオーロラが発生している極冠域のオーロラ帯を通過しました。そのため、太陽電池パドルが帯電し、磁気圏の乱れによって上昇した電離圏プラズマに突っ込み、放電して太陽電池がショートした可能性があるということです。太陽フレアの衝撃波と磁気圏という、まるでSFアニメのような壮大な、攻撃的なイメージに驚きました。
+++ 地球の磁場は磁針により検出され、羅針盤が作られた +++
方位磁針が北を指すのは、地球のコアが強力な磁場を発生しているためです。地磁気は人類が大洋を旅するのに必須でした。人類だけではありません。渡り鳥や鳩の脳の中には小さな磁石があり、彼らは地磁気を使って方向を知るそうです。
方位磁針の発明者はわかっていません。古代ギリシャや当時の中国では磁化した金属の存在を既に知っていたようですが、南北を指す方位磁石が歴史に登場するのは中国の漢の時代、およそ2000年前のことです。11世紀の宋の時代になると、年月日や季節などを方位に置き換えて方位磁石の周りに複雑に配した羅盤がつくられ、風水の基礎が完成しました。また、11世紀末の中国の書物には、水に浮かべた磁針が北を指すことが記さています。方位磁石は羅針盤として12世紀始めの中国で航海に使用されていました。羅針盤は元帝国によって整備された海のシルクロードを通って、インド、アラビアへと伝わり、13世紀に海運国イタリアへ達したとされています。羅針盤は、バスコ・ダ・ガマやコロンブス、マゼランなどの大航海を成功させました。彼らの地理上の発見は閉ざされた中世ヨーロッパの世界観を打ち破ることになりました。
しかし方位磁針を手に入れただけでは航海はできません。正確な地図の上で自分の位置を示す必要があります。正しい地図を作るにも方位磁針が必要です。港を出て沿岸を航海しながら、方位磁針で方角をきめ、測量に基づく地図が作られるようになりました。
ウイルスは細胞から逃げ出した遺伝子の断片に由来すると考えられてきた。しかし、遺伝子（DNA、RNA）複製酵素を比較して系統樹を作成すると、ウイルスの酵素は、真核細胞、古細菌、真正細菌の3つのドメインの外に位置する。したがって、細胞が3種類に整理される前はウイルスに代表されるような多くの種類の遺伝子複製酵素が存在したのではないか。正確な進化時計が作れないために年代は不明であるが、逆に作れないことがその起源の古さを物語る。
哺乳類や植物のウイルスは遺伝子を収めるタンパク質のカプセルの遺伝子、核酸の複製に必要な遺伝子、細胞に寄生するために必要な遺伝子などしか持たない。最小のウイルスは3個の遺伝子しか持たず、大きくても遺伝子数100個程度である。ウイルスはタンパク質合成をリボソームに依存する。リボソームがタンパク質を合成する装置として進化してからウイルスが複製体として成立し、独自の進化を始めたであろう。ウイルスはまさにRNAワールドの住人である。
ウイルスが持つ遺伝子の複製酵素はRNAを鋳型としてRNAを複製するもの、DNAを鋳型としてDNAを複製するもの、RNAを鋳型としてDNAを合成するものと、すべての組み合わせがある。DNAを鋳型としてRNAを合成する酵素は細胞が一般的に持つ。最初に誕生した複製分子がRNAと予想されることから、RNAを遺伝子として誕生した生物にはウイルスも含まれたはずである。
ウイルスの増殖はまさに出来事の連鎖である。すなわち、増殖の過程がステップバイステップで遺伝子に書き込まれている。細胞はウイルスの増殖を支えることができる物質的な豊穣を持っている。ウイルスが誕生した頃、すなわち、細胞が形成される以前は、ウイルスが自己を存続できるだけの物質的な豊さを持つ環境があったはずである。さらにウイルスは自己の存続に有利な環境を整える活動を遂行したはずである。その大きな果実が細胞だったかもしれない。細胞との競争にさらされたとき、ウイルスは小さなゲノムサイズを武器に、はやく複製し、高い進化速度を持つことで対抗した。
ウイルスがRNA依存性DNA合成酵素（逆転写酵素）を進化させた。そして、当時、RNAを遺伝子としていた細胞の複製機構を乗っ取ったのではないか（細胞の立場から記述すると、細胞がウイルスを利用して自分の遺伝子をDNA化したのではないか）。この仮説が正しいとすると、遺伝子のDNA化は細胞が3つのドメインに分かれる前である。ポックスウイルスは細胞質内で膜をかぶった構造を作ってその中で複製し、mRNA を合成する。この機能は細胞核と同等である。もしかしたら、真核細胞が持つ細胞核はポックスウイルスなど巨大ウイルス由来かもしれない。
原生動物に感染するウイルスには小さなバクテリアに匹敵するサイズのゲノムを持つウイルスがいた。巨大ウイルスはポックスウイルスと同様に細胞質に核のような構造体を作る。これらの巨大ウイルスには代謝系酵素（ウイルスは代謝しない）や生合成のための遺伝子が含まれていた。これらの遺伝子を真核細胞やバクテリアと比較すると、分岐点は少なくとも27億年前までさかのぼると推測された。宿主細胞の遺伝子を取り込んだとも推測されるので、起源の推定はさらに検討する必要がある。
細菌ウイルス（バクテリオファージ）の研究からウイルスが細胞に感染すると遺伝子の断片を持ち出し、感染した細胞にその断片を持ち込むことが1970年代に知られていた。哺乳類ではレトロウイルスが遺伝子を運ぶ役割をしたと考えられている。また、ウイルスはゲノム内で複製し、哺乳類のゲノムの20%はウイルス由来と推定されている。それらの遺伝子断片は機能していない。いくつかの例でウイルス遺伝子由来の断片が機能を持つようになり、進化に貢献したと推定されている。
+++ 野生動物も感染症で苦しむ +++
サイエンス誌にアフリカ中部コンゴ共和国のロッシ自然保護区で、2002～05年にゴリラ約5500頭がエボラ感染で大量死したとの推計が発表されました。エボラウイルスは映画「アウトブレイク」のモデルになったウイルスで、人間に全身感染して出血性の多臓器不全を引き起こし、高い致死率を示します。論文の著者らは、エボラウイルスは密猟とともにゴリラにとって大きな脅威と指摘しています。私にとっては密猟者がエボラウイルスを文明社会に持ち帰る方が恐ろしい。
エボラウイルスは未知のウイルスが野生動物との接触で人間社会にもたらされることを示しました。ウイルスが感染する動物種は決まっていて（自然宿主）、その動物にはなんら症状を示さないか軽い風邪で終わるのに、人間には重篤な感染症を引き起こすことがあります。中国で流行したSARSコロナウイルスはキクガシラコウモリが自然宿主であることが確かめられました。エボラウイルスの自然宿主は、先の地域で1030の動物が捕獲されてウイルスもしくは抗体が調査され、オオコウモリであると発表されました。
野生動物をウイルス感染から守るためにはワクチン投与しかありませんが、野生動物に1頭ずつワクチンを注射するのは大変です。
+++ 微生物を改造した生物兵器は先進国で開発される +++
1918年に世界で大流行したインフルエンザ、スペイン風邪は 2000万人の死者を出しました。折りしも、第一次世界大戦中。集まった兵士が風邪でダウンし、アメリカ合衆国の参戦が遅れたそうです。
この風邪の犠牲者がシベリアで土葬されており、その人からウイルス遺伝子が分離されて、遺伝情報を元にスペイン風邪ウイルスが再構築されました。いずれ、行われるだろうと予想していましたが、やはり、話題になっています。研究を行ったのはアメリカ合衆国のCDCで、一連のインフルエンザの脅威からワクチン開発のためとしていますが、当然、バイオテロにも使えます。
オーム真理教教団は化学兵器であるサリンを使い、経済力のあるテロ組織なら技術を購入して禁止兵器も自己調達できることを証明して見せました。遺伝情報からインフルエンザウイルスを再構築するには高度なバイオテクノロジーができる施設と熟練した技術者・研究者、何よりも社会にその施設を維持する基盤技術（水、エネルギー、資材供給、情報網）が備わっていることが必要です。
伝染病といえば発展途上国のもので、海外旅行で気をつけるものでした。最も恐ろしい伝染病は先進国で開発される時代かもしれません。
+++ 分離培養できない菌・ウイルスが大部分である +++
自然界には分離培養できない菌がたくさん生存していることが知られています。それらの菌と病気の関係は明らかではありません。大規模ゲノム解析時代になると、菌を分離せずにまとめて塩基配列を決め、後で配列ごとに菌を分類する方法がとられています。特に、海洋･土壌微生物、腸内細菌が解析のターゲットとなっています。この方法で予想以上に多様な菌が自然界に生存していること、人類が知っていた菌はごく少数でしかなかったことが明らかになってきました。役に立つ菌や新たな病原菌が発見されることでしょう。その菌を分離培養できなくても役に立つ酵素を分離・同定することが可能になりました。
生物が共通に持つ遺伝子に注目し、その分子進化を測定すれば、最初の生物の誕生した時期を計算できる。もっとも初期に研究されたのがリボゾームRNAである。リボソームは細胞が普遍的に持つタンパク質合成装置であり、よく保存されており、構成要素として必ずRNAを含む。リボゾーム RNAもDNAに遺伝子としてコードされている。
リボゾームRNAの塩基配列で作られた系統樹で一番古い生物は原核生物で、しかも真正細菌になる。その中から約18億年前に古細菌が分岐した。古細菌の生育環境は多様で高濃度の塩水に育つ好塩菌や、極度の酸性環境に棲息する好酸菌、100℃の高温下に適応した高熱菌がいる。つづいて15億年前にこのグループから真核生物が出現し、この時点で原核生物の単純な細胞構造は複雑な真核細胞に変化した。真核生物のミトコンドリアやリソゾームのタンパク質（遺伝子）の一部は真正細菌由来である。
ところが、別の遺伝子を使うと、古細菌のほうが根元に来る。真正細菌が始原生物に近いとする系統樹は暫定的である。個々の遺伝子だけでなく、現在進行中のゲノム全体の解析の結果により、意外な事もわかってくるだろう。いずれにしろ、原核生物は分子系統樹の大部分を構成する生物であり、他の動物や植物は小さな枝の一つでしかない。生化学的な多様性は原核細胞でもっとも著しい。
古細菌であろうと真正細菌であろうと、系統樹の根元の生物は好熱菌である。生命は熱い海の底で始まり、熱い環境下で古細菌と真正細菌に分かれたと考えられる。
過去の分子系統樹の手法から祖先型のタンパク質を推定し、復元した研究では、タンパク質は耐熱性であった。したがって、古代生命は高温環境に生息していたことが示唆された。さらに、25種類を超える翻訳の伸長因子タンパク質について祖先型を推定したところ、それらは熱安定性が高かった。古代生命を支えていた環境の温度が5億年前までの間に徐々に30℃低下したことが示唆された。
大腸菌K12株で見いだされた4288個の遺伝子のうち、実験室で育つのに必要な遺伝子はたった303個だという。また、遺伝子をその機能や遺伝子の類似性から分類して普遍的な遺伝子をリストアップすると200個になる。絶滅した遺伝子もあることから、独立した生物となった当時には遺伝子が1000-1500個誕生したと見積もられる。
デンマーク大学のディヴィット・ユーザリーらは61株の大腸菌ゲノムを分析し、2010年に発表した。大腸菌のパンゲノムは15741個の遺伝子を含み、コアゲノムは993個（6%）しかなかった。この結果から、大腸菌は水平遺伝子移行によって系統的に離れた微生物からも遺伝子を得ていることがわかった。
さらにデュッセルドルフ大学のタル・ダガンらは原核生物181種のゲノムにある53万9723個の遺伝子を比較して遺伝子の水平移動を調べた。その結果、80%の遺伝子は水平移動していると考えられた。したがって、細菌の系統樹は垂直伝達と水平移行から網の目の形になると考えられた。
+++ 長生きの秘訣とは +++
さまざまな脊椎動物を調べると、最大寿命と比代謝率（１ｇあたりの 1日あたりのエネルギー消費量）の間に反比例の関係が出てきます。言い換えると、生物が一生の間に使うエネルギーの総量（LEP値）は一定です。大量にエネルギーを消費する種は短命で、ゆっくりとエネルギーを使う種は長命です。太く短く生きるか、細く長く生きるかの違いです。もう少し細かく見ると、哺乳類のLEP値は3つの値に落ち着くようです。霊長類以外（220kcal/g）、霊長類（460kcal/g）、ヒト（780kcal/g）です。ヒトは太く長く生きる種の代表例です。
もっとも確実な長寿化・老化抑制の手段は何かというと、食事制限＝ダイエットです。さまざまなサプルメントなどが宣伝されていますが、ヒトで効果が実証されているものは皆無です。ダイエットの基本は炭水化物の量だけを減らし、ほかの必須栄養素を減らさない食事療法です。といっても、さまざまなバリエーションが考えられるでしょう。
+++ 老化に関与する遺伝子 +++
老化を遅らせる（寿命を延ばす）遺伝子についてメモを書いておきましょう。１つは5-アデニリルサイクレースです。5-アデニリルサイクレースはアドレナリンの信号を受け取り、細胞の活動を活発にします（特に心臓の鼓動の活発化）。マウスで5-アデニリルサイクレースを機能不全にすると30%寿命が延びました。体重が減り、心臓への負荷が減り、骨のロスが少なくなり、SODの生産量が増えたそうです。2つ目はサーチュインことNAD依存性脱アセチル化酵素です。サーチュインは多くのメンバーからなり、細胞内代謝状態（エネルギー状態？）のセンサーです。活発な細胞機能を抑制する働きから、老化や癌化、DNA損傷修復などに関与します。
老化を遅らせるには5-アデニリルサイクレースに対しては阻害剤を、サーチュインに対しては活性化物質を摂取すれば良いことになりますが、どちらの場合も生理機能が低下し、血沸き肉踊るような人生は望めないようです。
+++ 長生きは幸福か +++
長生きしたら幸福でしょうか。人は三度死ぬといいます（疋田先生、満足死 寝たきりゼロの思想、奥野 修司著、講談社文庫）。第一は社会に貢献できなくなった「社会死」です。定年や引退、隠居がそれにあたります。第二は生活の維持が困難になる「生活死」です。寝たきりや認知症で介護が必要になる状態です。第三は心臓が止まる「生物死」です。いまは生活死から生物死まで五年、十年がざらであるのが大問題で、理想的には一週間、長くて一カ月が望ましい。そのためにはどうすればいいのでしょうか。疋田先生は金のためではなく健康のために死ぬまで働けといいます。
リボソームRNA遺伝子から作成した進化系統樹に、炭酸固定のためのエネルギー獲得方法を重ねると、最初に現れるのは酸素を発生しない光合成をする細菌である。光合成は反応中心複合体がI型とII型の2つがあるが、初期の細菌はそのうちの片方しか持たない。後に両方の光合成反応中心体を持つシアノバクテリアが登場する。シアノバクテリアはグラム陰性の真正細菌である。グラム陰性菌群の中でもシアノバクテリアの分岐点はかなり古い。シアノバクテリアは強力な光合成機構を持った最初の生物であるため、圧倒的な増殖力を誇ったと推測される。現代においてもシアノバクテリアは多数の種があり、生息する環境は広大で、しかも様々な生物と共生関係を結んでいる。
シアノバクテリアは大量の酸素を発生した。酸素は毒性の強い物質である反面、酸素をうまく利用すれば効率的にエネルギーを取り出すことができる。原理的には光合成回路を逆に回す（逆反応を触媒する）だけである。酸素呼吸を行う好気性細菌も進化した。光合成能を失ったシアノバクテリアか、シアノバクテリアと共生していた細菌ではないか。シアノバクテリアは酸素発生型光合成をおこなったが、行う前に酸素に対する防御機構を進化させていたはずである。
27億年前、陸地が集まる過程で浅海の面積も増加した。地磁気の傘で宇宙からのエネルギー粒子の襲来も阻止されていた。海面付近まで進出してきた光合成バクテリアが本格的に繁栄できる環境条件が整備された。この頃の光合成バクテリアであるシアノバクテリアの繁栄の痕跡は、ストロマトライト化石として堆積岩に残されている。
シアノバクテリアは現在も世界中の様々な環境で生息している。シアノバクテリアは、普通の植物と同じように葉緑素をもつが、葉緑体のなかに閉じ込められずに細胞中に拡散している。単独で生活する種もあるが、ほとんどは群体や糸状体を形成する。シアノバクテリアはべとべとしたグリコカリックスを排出して海中の砂粒などをくっつける。シアノバクテリアは積もった砂粒の表面で細胞分裂をし、数を増やす。そしてまた砂粒を上にくっつけていく。こうして長い時間をかけて積もった砂粒は季節や気候変動を反映し、しま模様になり、年輪を持つストロマトライトができる。
ストロマトライトの一番外側にはシアノバクテリアの膜があり、その内側に別の種類のバクテリアが定住している。共利共生関係にあると思われる。27億年間、基本的な関係は変化していないだろう。ストロマトライトは他の細菌を呼び寄せて生態系を作り出し、真核生物の進化の土台を提供した。ストロマトライトは20億年前に最盛期を向かえた。
シアノバクテリアを中心とした光合成生物の繁栄により、生物量がそれまでより遥かに増えた。さらに、有機物の供給、生態系における物質循環の経路も変化した。生物生産は主に浅海や海洋表層で行われ、生産物が海底へと沈降する物質移送の経路が開かれた。海全体へ高分子有機物が供給され、海洋表層のみならず、海洋底へも生物圏が拡大した。それまでの海洋底では熱水循環系の周辺にしか生物圏がなかった。大量の炭素が固定され、生態系に加えられた。その後の進化を保障するだけの有機物が作り出された。
原生代に繁栄したストロマトライトは10億年前までがピークで、カンブリア紀には最盛期の5分の1にまで減ってしまった。
+++ 光合成 +++
植物が光のエネルギーを利用して有機物を作り出す仕組みを光合成と呼びます。光のエネルギーはクロロフィル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。光化学系は I、IIの2つの装置からなり、100ものたんぱく質、色素分子、マンガン複合体から構成されます。
光化学系 IIではクロロフィルの助けを借りて太陽エネルギーを集め、電子の流れに変換します。水分子から電子を取り出して分解し、水素イオンと酸素分子を作り出します。酸素は分子として系から離脱します。水素イオン（H＋）は葉緑体を構成するチラコイド膜内にたまり、電位が発生します。電位はATP合成酵素を駆動し、電位のエネルギーが ATPの高エネルギー燐酸結合として化学エネルギーに変換されます。葉緑体は電気化学的な太陽電池です。
光化学系 I は葉緑体の膜の内側にあります。IIで発生した電子を使い、最終的に還元性の強い分子NADPHを膜の反対側に合成します。NADPHは二酸化炭素を還元して糖の骨格に付け加えられます。糖の合成はカルビン回路と呼ばれ、ATPのエネルギーを利用して糖の骨格を次々変化させ、６回転するとグルコースが1個できる計算です。二酸化炭素は炭素1個、グルコースは炭素6個から構成されます。
+++ RuBSCO +++
光合成の光化学反応では電子伝達系を駆動して化学浸透圧を作り出し、呼吸と同じようにATPを作り出します。さらに副産物として得られるNADPHを利用して二酸化炭素を固定する反応（炭酸同化作用）を行います。炭酸同化作用を行う一連の酵素反応はカルビン回路と呼ばれ、環状に連結されています。二酸化炭素が同化される反応は炭素数5個のリブロース1,5ビスリン酸に二酸化炭素（水中では炭酸イオン）が結合する反応です。この反応を触媒する酵素はリブロース1,5ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシダーゼですが、略称ルビスコ（RuBSCO）と呼ばれます。ルビスコは植物の葉のタンパク質の実に50％を占め、地球上でもっとも多い酵素と考えられています。また、突き詰めれば地球上のすべての動物は、この酵素のおかげで食べ物にありつけるわけです。
+++ 色は電磁波の波長の違いを目が神経情報に変換したものである +++
一般に物質は、有色、無色にかかわらず電磁波を吸収します。色として感じられる電磁波は波長380～780 nmです。可視光線と呼びます。この波長の電磁波を吸収したり、放出するのは電子であり、光を吸収する前の状態（エネルギー準位）を基底状態、光を吸収した後の状態を励起状態と呼びます。2つの状態のエネルギー差は一定で、そのため、色がついて見えます。励起状態にある電子はエネルギーを放出して基底状態に戻りますが、そのとき、光を放出して戻ることがあり、その光を蛍光と呼びます。
可視光線を吸収する物質には、比較的長い共役二重結合をもつ有機化合物や、金属錯体があります。共役二重結合は二重結合が1つおきにつながったもので、π電子の重なりが長い電子雲を作り出します。ニンジンの色のカロチンはビタミンAの共役二重結合（5つつながった構造）によります。化学合成染料は、一般に長い共役二重結合を持ちます。
物質により、含まれた化学物質が放出・吸収する電磁波の波長が異なっています。太陽光はほぼすべての波長の電磁波を万遍なく含んでいますので、電磁波があるいは吸収され、あるいは波長が変換されて特定の波長の電磁波として目の、網膜の、視細胞の、膜上にあるロドプシンたんぱく質のレチナール分子（ビタミンAのような分子）に吸収されます。光を吸収して活性化したロドプシンたんぱく質は化学反応を惹起し、視細胞を興奮させ、その興奮は視神経細胞を通じて脳へと伝達されます。
地球の酸素濃度の変化は24億年前の大酸化イベント（Great Oxygenation Event）、7億年前のNeoproterozoic Oxygenation Eventと4億年前のPalaeozoic Oxidation Eventの3回、酸素濃度が増加した時期が知られている。このうち、最初のイベントはシアノバクテリアの大繁殖である。シアノバクテリアの化石（ストロマトライト）が化石として発見さたのが32億年前。シアノバクテリアが光合成をして大量の酸素を作り出したのは誕生してから10億年近く後になってからになる。これは浅瀬の面積増加の他、地球の自転速度が遅くなり、昼の時間が長くなったことに関係するという説がある。日照時間と酸素発生量の関係をもとに地球モデルを構築してみると、19 億年から8億年前の酸素濃度一定の時期も説明できる。
シアノバクテリアは光合成により水中の二酸化炭素から、酸素を作り出した。酸素は海水中の鉄イオンと結合し、酸化鉄になって沈殿した。現在、人類が主要な鉄鉱石として利用している縞状鉄鉱層はこうして26～18億年前に堆積した。空気中の酸素濃度は25億年前から5億年前まで大気中に１％程度存在するようになった。酸素がコンスタントに供給されるようになると、酸素を使った呼吸をもつ生物が進化した。
酸素は強い酸化作用があるため、生物にとっては毒である。紫外線等で酸素分子が分解されて生じる活性酸素があらゆる分子と化学反応を起こして細胞を構成する分子を破壊する。生物は酸素に対して耐性を持つために、スーパー・オキサイド・ディスムターゼ、カタラーゼ、ペルオキシターゼなどの酵素を発達させ、体内に装備することで耐性を獲得した。
耐性ができると、逆に、酸素を利用することができる。酸素呼吸によりATPすなわち、化学エネルギーを合成するシステムをつくり上げた。酸素を用いると、無酸素呼吸（醗酵）の約19倍の効率でエネルギーが獲得できるので好気条件では酸素呼吸をする生物が主流となり、高度な生物の誕生と進化を支えた。
地球大気の酸素化は、原生代（約25億年前から5.5億年前）の始まりと終わりの近くという、２つの段階に分かれて進行したと考えられている。しかし、この間における海洋の酸化状態と深海の酸素化が起こった時期は、まだよくわかっていない。
これは推測ではあるが、光合成によって発生した酸素は海の金属イオンを酸化し鉱物として沈殿させたのではないか。原生代の海の塩分濃度は現代の5倍と推定されている。海水中の塩分濃度は10億年前から徐々に下がり、6億年前には現代と同じ値になっている。海水中の塩分濃度の低下は陸地が増えて岩塩として大陸に隔離されたためと考える説もある。
プレートは形成されてから沈み込み帯へ移動する間に海水を含む。プレートはマントルへ沈み込んだ後、熱と圧力で水が分離される。しかし、10-6億年前を転換期として、水がプレートから完全には分離されなくなった。すなわち、地球がそれだけ冷えてきたといえる。その結果、海水がマントルへ注入され、海水が少なくなり、ゆっくりと陸地の面積が増大した。
陸地を流れる河川が発達し、河川によって堆積物が海へ運ばれ堆積岩となった。海底で生物が作り出した有機物は堆積岩の中に閉じ込められたため、酸化されなくなった。6-5億年前には大気中の酸素濃度が増加した。酸素濃度が高いと酸素呼吸で効率的にエネルギーを得られるため、生物体はより大きな体を維持できるようになった。それまで地球上のいたるところで見られた嫌気性の生物は酸素のあまり存在しない環境、たとえば土壌中などに追いやられた。
+++ 酸化還元反応で鉱床ができる +++
金属鉱物鉱床生成の一つのメカニズムは酸化還元です。太古の昔、ラン藻が作り出した酸素による酸化作用で水溶性の鉄イオンが酸化され、沈殿してできた縞状鉄鉱石は現代の地球でも主要な鉄資源です。
ウランは岩石中に含まれています。ウランは流水による浸食作用の途中で、酸化により6価のイオンとなって水溶性が高まり、水に溶け出します。ウランを含む溶液が地表あるいは地下で石墨などの還元剤に出会うと、ウランは4価に還元されて吸着・沈殿します。中央ヨーロッパ一帯には銅鉱床があります。この鉱床は、海底のような嫌気性の環境で硫酸還元バクテリアの作用により、鉄の硫化物とともに黄銅鉱が沈殿したことにより生成したと考えられています。
バクテリア・リーチングという方法があります。特定のバクテリアの酸化還元能力が銅イオンや鉄イオンを利用することから金属をイオンの形（水溶液）で取り出す技術です。低品位鉱物の利用の研究に応用されていましたが、いまでは廃棄物の重金属処理にも応用されています。
太平洋の底に眠るマンガン団塊。できたメカニズムは不明です。難溶性の4価のマンガンからできていますが、2価のマンガンは易溶性です。このため、生物遺骸の分解などで生じる還元環境では2価イオンに変わり、堆積物中に埋没したマンガン団塊は溶けてしまうと考えられています。マンガン団塊の鉱床は、現在できつつある鉱床です。
酸化作用は大気中の酸素に由来し、酸素が入り込めない地底では生物作用や、生物由来の炭化物などの作用で還元作用が進行します。また、火山で噴出する硫黄や硫化水素、二酸化硫黄などのガスも酸化還元に影響します。
+++ 欠乏下でこそ多様性を生みだして乗り切る +++
生物の多様性は遺伝子の多様化によって生じます。その原動力は遺伝子重複。同じ遺伝子を複数個作り出すと、１つを本来の機能のために保存しながら、残りの遺伝子の変異を試す余力が生まれます。ただし、生命を維持するために重要な遺伝子の場合、多様化は起こりにくい。多様化が起こりやすいのは環境が変化した時に起き出して活躍する遺伝子です。また、遺伝子重複では全く違った遺伝子ができるのではなく、スペシャリストが誕生するようです。
たくさんの遺伝子を抱えるにはより多くのエネルギーを必要とします。資源の豊富な条件ではたくさんの余分な遺伝子を抱えることができるために、生物はいろいろな遺伝子を試すことができ、多様性も増すように思えます。しかし、実際には逆で、資源の豊富な条件下で勝ち残るのは最も短時間で増殖して競合種を圧倒するごく少数の種のようです。水分やリン、窒素などを欠乏させる実験では、多様性が増大する傾向があります。厳しい制限に対処するには、多くの特殊化した能力が必要とされるためのようです。人間の活動によって起きる富栄養化では適応種が他の種を凌駕して生物の多様性が失われるのです。
世界経済も厳しい状況を迎え、資源が欠乏する時代も迫っているようです。人間社会は生物のように欠乏下で多様性を生みだして乗り切ることができるでしょうか。生物は多様化するだけでなく、相互に利用し、利用されることで、それぞれの特殊能力を生存環境維持に活かしています。
単細胞生物は常に外界にさらされている。単細胞といえども外界の様子を知るためのセンサーを進化させ、厳しい環境を生き延びた。まずは物理的な刺激である水温。高温の環境下で生まれた細胞は低温では生存できなかった。次に光のセンサー。光合成を有利に行うために光を感じるシアノバクテリアは生存に有利であった。化学的なシグナルとしてはpH、様々な物質やイオンの濃度。食べ物として感知し、また、仲間や他の微生物の生産する物質を感知する。
細菌のもつセンサーは二成分制御系（two component system）とよばれ、レセプタータンパク質（検出器）と制御タンパク質（出力器）の2つから構成される。例えば、大腸菌は26のレセプタータンパク質と36の制御タンパク質を備えている（推定も含む）。
レセプターやセンサーを構成するのはタンパク質である。タンパク質は20種類のアミノ酸が直線状に連なっていて、種類と順番は遺伝情報に従っている。タンパク質分子はアミノ酸の性質により立体的に折りたたまれて水溶液中では特定の構造をとる。タンパク質が他の分子と接触すると弱い結合が生まれ、その部位のアミノ酸の配列に適合するならば結合は一層強まり、構造変化を引きおこす（アロステリック効果）。その結果、タンパク質が活性化する。例えば、特定の低分子との結合が強まる、酵素活性を発揮する、他のタンパク質との相互作用が生まれるなど。結合が低いレベルにとどまる場合はタンパク質は活性化しない。タンパク質は特定の相手としか相互作用しない。
外界の標的物質と結合したレセプタータンパク質は構造変化を起こし、制御タンパク質をリン酸化する。リン酸化は酵素活性である。制御タンパク質は通常、リン酸化タンパク質であり、細胞内の複数のタンパク質をリン酸化して、外界の物質の存在を細胞内の他のタンパク質に知らせる。この繰り返しで、眠っていた遺伝子を活性化し、呼吸反応を活性化してエネルギーを生産し、必要なら胞子として休眠体制に入る。場合によっては自殺する（アポトーシス）。真核細胞なら食作用を活性化させ、膜輸送を変化させ、タンパク質の配送先を変える。これらの活動によって細胞全体を変化させ、変化に対応する。生存にとって重要な外界の変化ならば細胞は大きく変化する。
光合成によって有機物と酸素が安定供給された頃、生物界は大きな構造変化を起こしたようである。その一つが共生による多様化である。古細菌が好気性細菌やシアノバクテリアを飲み込んで共生を始め、二重の膜に包まれた細胞内小器官、ミトコンドリアや葉緑体ができたと考えられる（マーギュリウスの細胞内共生説）。
細菌は海洋底の岩石の中や地底の地下水から発見されている。ほとんど有機物がない環境下で生きている細菌は数百年から数千年かけて成長し、分裂していると考えられている。その地層は数千万年前に形成された可能性もあり、また、地球上の最近の70%を占めるという推計すらある。これらの細菌は人工的に培養できないのでメタゲノム解析が行われている。
グリーンランドの海底の泥から2010年に最初に発見されたLokiarchaeotaは古細菌に分類され、古細菌の門（phylum）としてアスガルドと命名された。Lokiarchaeota は古細菌でありながら真核生物にしかない遺伝子に類似した遺伝子をいくつか持っている。例えば、骨格筋の主要タンパクしてあるアクチン。タンパク質や物質の分泌に携わる数種のタンパク質など。真正細菌を飲み込んだ古細菌の候補はLokiarchaeotaと考えられる。真核生物は古細菌の枝に位置する（エオサイト（eocyte）説）。
細菌の進化時計は交雑を反映してある時点でグループになってしまう。原核生物のDNAは、細胞内は裸なので細胞レベルで融合すると自由に交雑するためと考えられる。したがって、複雑に交雑した網目状系統樹か、リング状の生命の環と呼ばれる形になり、ひとつのゲノムに収束することができない。
+++ 細菌細胞は単なる袋ではない +++
細菌は原核細胞とよばれ、核構造がありません。真核細胞に見られるような細胞内小器官がありません。そのため、単にのっぺらぼうで無秩序な袋と考えられてきました。しかし、今や高度な内部構造と、それを作り出す遺伝子が多数見いだされています。
桿菌が桿状（細長い形）になるためには、分裂時に長辺に沿って新たな細胞壁が作られる必要があります。細長い形を作り出すのがMreBタンパク質で、MreBを壊すと桿菌は球型になります。MreBタンパク質は細胞膜の表面でらせん形に配列します。細胞壁を構築する酵素は、MreBタンパク質の梯子を上下し、確実に細胞の長辺を上下に移動して細胞壁を作ります。その段階が終了すると作業はチューブリン様FtsZタンパク質の輪を中央に作り、新たな丸い細胞端が形成されて1本の長い細胞が2つに分裂します。
ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）の例。FtsZタンパク質は細菌の中央部に輪を形成し、これが細胞を分裂させます。FtsZタンパク質の遺伝子を除去すると、ブドウ球菌は分裂できませんが、細胞壁をあちこちに作るようになります。最終的に、体積が8倍に膨張し、細菌は破裂します。FtsZタンパク質は、細胞壁を作る酵素を配列して新たな半球を作り出しているのでしょう。
真核細胞の足場タンパク質遺伝子と類似する遺伝子を細菌ゲノム中で探索したときには何も発見されませんでした。細胞内の構造を作るようなタンパク質は約15億年前に細菌が真核生物と分岐した後で誕生し、発達したものと考えられます。細菌も細胞骨格を持っているわけですから、細胞の形を作る遺伝子は古くから必要であったと考えられます。
+++ 進化論 +++
ダーウィンの進化論は次のようにまとめることができます。「生物の多くは死ぬまでに子孫は残さない。親から子へ遺伝するときに変異が起きることがある。環境に適した生物が生き残り、子孫を残す。」そして、環境の変化が生物の多様性を生み出すと考えられています。例えば、哺乳類の多様性はパンゲア大陸の分裂に伴う環境の多様化で説明できます。現代における2つの例を考えてみましょう。
日本では2011年の東日本大震災のその後は頻繁にレポートされていますが、海外への影響はあまりリポートされません。アメリカ西海岸に日本の海棲生物が棲みついたことが6年後にリポートされました。
調査はアラスカ、カナダ、カルフォルニア、ハワイで行われ、279種の日本固有の魚類と無脊椎動物が発見されました。漂流に1年かかったとして、すでに5年も世代をつないでいると考えられます。今までに635点に上る大きな漂流物が報告されていますので、それらの人工物に乗ってやってきたものもあるでしょう。
これらの生物が外来種として北米の太平洋海岸の生態系を乱す可能性が懸念されています。外来種は各地の生態系を混乱させ、その地域の固有種を絶滅に追い込むことが問題視されています。外来種の持ち込みは通常、人間の活動に伴って起こります。今回の例も直接の原因は巨大な津波ですが、間接的には人工的な漂流物が7000㎞の移動を助けました。 一方で、これは進化の原動力にならないのか。同じ種が交配不可能な距離にばらまかれたのですが、教科書的には種の分化が起こります。絶滅と新種の出現は裏腹なのか。
スカイツリーから見下ろすと、都会の中にはところどころ緑の公園があります。公園だけでなく、神社や元河川だった緑道など。これらの緑地にも昆虫や植物や小さな哺乳類が生態系を作っています。
米国での研究。ボブキャットは高速道路を横断することはできないが、それより小規模の道路なら容易に横切る。したがって、彼らの遺伝子構成を決定しているのは、唯一大きなハイウエイだけである。東海岸ではハイウエイで緑地が分断され、緑地ごとに生息するポプキャットの遺伝子を調べてみると、ハイウエイを境界として遺伝子構成が異なっていた。
ネズミのようなより小さな哺乳動物にはさらに小さな通りでさえ移動の障害になる。小規模の公園の中に閉じ込められているが、彼らはそこで大いに繁栄している。とりわけ、一番小規模な公園が彼らには都合がよい。土地が狭すぎてフクロウやキツネのような捕食者を養えないからである。また、競合する動物も多くない。さらに、極端な例は昆虫である。一つのビルの中に暮らすユーレイグモは部屋が異なっていても一つの遺伝子プールを形成するが、ビルごとに遺伝子プールは異なる。
公園別にネズミを捕まえ、肝臓、脳、生殖腺のトランスクリプトームを調べ、比較した。発現が多かったものは高脂肪食の処理など、食事にかかわる遺伝子群と汚染に対応する遺伝子群に進化が見られた。汚染物質に対する進化はハトや魚で発見された。これは局所適応の例である。
つまり、分断された都会の緑の中で種の分化が進行しています。隔離された小規模個体群の遺伝子がより均一化する傾向は遺伝的浮動と呼ばれます。通常、浮動と近親交配は個体群の遺伝的健康を悪化させます。遺伝性疾患が固定される可能性や、環境が変化した場合、その個体群は適応できない可能性もあります。これは問題であると、保全主義者は絶滅が危惧される動物の個体群を緑の回廊によってつなげています。しかし、進化の原動力は遺伝的浮動と考えることもできます。
遺伝的浮動はホモ・サピエンスの誕生の時も大きく働いたに違いありません。人類は血縁を中心とした少人数で移動しながら、生活していたのですから。大雑把に言えば、アフリカの大地溝帯の乾燥化で負荷がかかったときに、何とか切り抜けたグループがホモ・サピエンスの祖先です。繰り返し襲ってきた氷期が祖先のグループを小さくし、遺伝的浮動を高め、同時に選択圧をかけたのです。
都市での生物の進化は研究の途上です。都市で生き残っているのは都市化の前に繁栄していた生物ではない。多くが外来の侵入者であることも生物のしたたかさを物語ります。
地球の歴史を通じて27億年前と19億年前頃が最も火山活動が活発だった時代である。火山活動により大量のマグマが作り出され、大陸の基盤となった。また、20億年前からは地球の地殻とマントル上層の温度が下がって、海洋地殻に含まれた水がマントル上部まで持ち込まれた。そのため、沈み込み帯でマグマが大量に作られ、冷えて花崗岩質の岩石が大量に作られた。均一で硬い花崗岩質の巨大な大陸地塊の形成が一気に進んだ。19億年前は始めて超大陸が形成された。大陸成長は地球内部の熱の放出メカニズムとして説明できる。
カンブリア紀以前に安定化した大陸断片をクラトンとよぶ。クラトンの中でも古いものは18億年前から存在している。ちょうど最初の超大陸のできた年代である。最初の超大陸が形成されるとき、40億年前から約20億年かけて形成されていたプレート沈込地帯の火山に由来する小さな地塊が寄せ集められ積み上げられたと考えられる。
17.5億年前にヌーナ（ローレンシア）巨大大陸があり、その後、15億年前にコロンビア超大陸が形成された。次はUmkondia巨大大陸が11.1億年前、そのあとにロディニア超大陸が9億年前。そして、5.2億年前にゴンドワナ巨大大陸があり、3億年前にパンゲア超大陸が形成された。現在はユーラシア巨大大陸がある。そして約2億年後にアメイジア（Amasia）超大陸が誕生する予定である。巨大大陸が誘因になって周りの大陸を集めて2億年程度で自ら超大陸になる。約6億年を周期とするウィルソン・サイクルといい、その間に、大陸の数の変化、海水準変動、氷河の発達、および生物の大量絶滅がおきた。これらのすべてが生物を進化させる原因となった。
ヌーナ（ローレンシア）大陸は山脈の痕跡（現在は平原）を繋ぎ合わせて推定された19億年前の大陸である。北アメリカ、グリーンランド、北ヨーロッパから形成される。当時の陸地は他にシベリア南部、東アジア、南極、オーストラリア、アフリカ、南アメリカ、インド、黒海、カスピ海周辺があった（いずれも断片）。15億年前より過去は海洋地殻の厚さは15km以上あった。しかし15億年前以降は5 kmと薄くなっている。コロンビア超大陸の形成によって古い海洋地殻は一掃された。
地球史上、もっとも巨大な隕石クレーターのあとは約20億年前のフレデフォート衝突構造（南アフリカ、直径300 km）と18.5億年前のサドベリー衝突構造（カナダ、直径250 km）であり、原生代の出来事である。初めて大陸地塊が形成されたのでこれらの隕石クレーターも保存された。一方、恐竜を滅ぼしたチチュルブクレーターは直径180 kmである。
ロディニア超大陸は約9億年前に形成された赤道のやや南寄りを中心にほとんどの大陸地塊が一つにまとまった巨大大陸だと考えられている。大陸の衝突によりグレンビル造山運動がおこった。大陸は7.5億年前には分裂を開始した。
地球の温度が冷めるにしたがって、プルームの最上部が、だんだん地球深部に移動していったと考えられる。現在では、670kmより深いところでだけで働く。メガリスができる深さもこの深度である。深さは、過去ほど浅かったはずである。地球が熱い間はプレートに含水鉱物として入り込んだ海水は熱で分離され、地上へ戻った。しかし、地球が冷えてくると、水が分離されなくなり、含水鉱物としてマントルに残るようになった。これを海水のマントルへの注入という。スタートしたのは10～6億年前で、現在までに海水が3分の 2に減少した。陸地が5%から30%に増えた。ゴンドワナ大陸の出現とともに地球に初めて巨大大陸が出現することになった。
パンゲア超大陸は3億2千万年前に形成され、1億7500万年前に分裂した。パンゲア超大陸が割れた後には環太平洋火山帯が形成された。現在の環太平洋火山帯は地球を平面で切ったときの線にほぼ沿っている。面の両側（南太平洋とアフリカ大陸の下）にマントルの上昇流がある。ユーラシア大陸は環太平洋火山帯に沿って北上し、南北アメリカ大陸が合体したアメリア大陸にぶつかって次の超大陸アメイジアができる。アメイジア大陸には南極大陸は入らないように見える。
+++ スーパーホットプリューム +++
アフリカ大陸や南太平洋の下にはコア－マントル境界からわき上がるスーパーホットプルームがあります。アフリカ大陸の下のスーパーホットプルームは大西洋、インド洋の海嶺、アフリカ東部の大地溝帯の源です。パンゲア超大陸分裂の原動力です。南太平洋スーパーホットプルームは太平洋に多くのホットスポットを持ちます。
スーパーホットプリュームの幹はほとんど移動せず、湧き出し口だけは不定期に変動しているのではないでしょうか。その揺らぎに応じて様々なところにホットプリュームができては消えるようです。ペルム紀末の大絶滅との関連が疑われているシベリア洪水玄武岩はバイカル湖より約千km以上北で、噴出年代が約２億年以上前になります。恐竜が滅びた頃にはインドのデカン高原洪水玄武岩が形成されました。
+++ 物体は温度に応じて相転移を起こす +++
地球の歴史を見ると、冷えていくことで地球が変化していることがわかります。その変化も連続的な部分もありますし、突然、状況が変化することもあります。物理化学的には相転移がこの変化に当たります。メガリスが温められて相転移し、密度の高い岩石になるのも同じ物理現象です。
身近な例では水が温められると水蒸気になる。液体が気体になる。逆に、冷やされると氷になる。液体が固体になる。変化が起こるときは、液体と気体の混合状態があって、そのときに加えられた熱エネルギーは相転移に使われます。したがって、熱を加え続けているのに温度が上がりません。冷えるときも同じで、相転移（液体が固体になるとき）で熱エネルギーが発生し、熱を奪い続けているのに温度が下がりません。
相転移は分子間の結合力と温度（分子運動）の関係により起こります。固体の場合は規則正しく並んだ分子がその場で振動（分子運動）しています。液体の場合は分子の間の結合は切れたり、くっついたりしながら、分子が運動します。気体の場合は分子間の結合は完全に消え、分子は自由に運動します。相転移は固体のなかで分子の並び方が変わるときにも起こります。
いまから27億年前から大陸が急激に成長を始めたことに伴って、大気中の二酸化炭素は急速に消費され、10億年ほど前から地球環境は現在と似たような環境に進化したと考えられる。すなわち、大陸ができると岩石が風化して海に運ばれ、溶け出したアルカリ金属イオンを中和するために二酸化炭素が海水に吸収された。さらに、大陸の集合や分裂に伴って浅い海が広がり、シアノバクテリアが大繁殖し、光合成により大気中の二酸化炭素濃度を下げた。二酸化炭素が減少するにしたがって気圧も低下した。
過去にさかのぼるほど太陽は暗く、約20億年前の地球の平均気温は氷点下になる計算である。すると20億年前より前、地球は全面、氷で覆われていたはずである。しかし、堆積岩には凍結していなかった証拠がある。これを暗い太陽のパラドックスと呼ぶ。パラドックスを説明する大気成分として二酸化炭素は有力な候補である。しかし、大陸の成長によって二酸化炭素の温室効果を失った地球は知られている限り、３回の全球凍結を経験した。
最初の全球凍結（スノーボールアース）は22.2億年前。マクニガン氷期と呼ばれている。7.3-6.3億年前には2回のスノーボールアースがあった。スターチアン氷期、マリノアン氷期と呼ばれる。この前にも何度か地球は凍りかけていたのかもしれない。全球とまでいかなくとも、氷山でおおわれていたのかもしれない。適度な量の氷山は紫外線からシアノバクテリアなどの光合成生物を守っていたかもしれない。
赤道地帯まで凍結した証拠は主に２つ。ひとつはダイアミタイト。氷河が岩盤を削って運搬すると礫、砂、泥が混在するダイアミタイトと呼ばれる堆積物ができる。このとき、礫には氷河が削ったあとが残る。二つ目はドロップストーン。海底の泥や細かな砂は沖合で堆積する。そこに大きな礫がめり込んでいる場合、ドロップストーンと呼ぶ。ドロップストーンは氷山が運んできたと考えられる。
地球表面が完全に氷で覆われたら、生物は光や空気（酸素）から遮られ、大絶滅したと考えられる。しかし、氷河の表面でもシアノバクテリアが生存し、ストロマトライト様の構造物を作ることが知られている。氷の上でも生活する昆虫やバクテリアが知られている。また、火山活動の活発な所では完全凍結せず、生き延びることができたであろう。スノーボールアース時期は生物進化と連動しているように思われる。マクニガン氷期（22.2億年前）の後ではシアノバクテリアの繁栄し、スターチアン氷期とマリノアン氷期（7.3-6.3億年前）の後では多細胞生物が誕生し、進化したと考えられる。多細胞生物を構成するのに必要な基本的な遺伝子群の進化系統樹を作成すると、系統樹の根元がこの時期に誕生している。
スターチアン氷期では地球の平均気温は気温-50℃に達したと推測されている。ただし、地殻熱量とのバランスで、海底まで凍ることはない。全球凍結の間、光合成の速度が下がっている一方、火山活動による二酸化炭素の供給が続いて温室効果ガスが供給され、やがて気温が上がり始める。地球全体の氷を溶かすために必要な二酸化炭素量を大気中に蓄積するためには最低でも400万年はかかる。いったん氷床が融けると、アルベド効果が減少するのでいっそう解凍が進む。急激な温暖化は暴風と洪水を引き起こした。一転、高温期がしばらく続いた。
海底熱水系からは還元的な物質が供給されるため、海水中に溶けていた酸素はやがて消費尽くされてしまうと考えられる。そのような貧酸素的な環境下では海底熱水系から供給される2価の鉄イオンが溶存できる。全球凍結してから氷の融解が始まるまでの長い期間にわたって、海洋の深層水中には鉄イオンが大量に蓄積された。
+++ 相転移 +++
相転移とは構成要素（元素や分子）はそのままで、要素の関係（距離とか、配列など）が変化する現象です。物質世界では温度のパラメータ１つで、大規模な物理的性質の変化（固体→液体→気体）が現れます。相転移の過程では注入されたエネルギーは分子の相互作用の変化に使われ、温度の変化が抑制されます。
人間社会では相転移のパラメータは１つとは限りません。パラメータの一つは生産力でしょう。人間一人の生産力が上がったことで、個人の存在が浮き彫りにされ、一人一人が人間として認められるようになりました（基本的人権）。200年ほど前までは世界人口の90 %が奴隷状態であったと考えられます。言い換えると、それ以前は、基本的人権は認められていなかったことになります。社会の相転移によって一部の人間に集中していた富と権力がみんなに分け与えられるようになってきました。
生産力が低下すれば、社会は基本的人権を排除する方向に動く可能性があります。現在の生産力は化石エネルギーに依存していますが、環境重視で化石エネルギーを排除するとき、生産力を維持すること、もしくは生産力が低下しても基本的人権を維持することを念頭に置かなければならないでしょう。
歴史的な価値観の変換の時代には、あちこちにその萌芽が発生し、体制は反社会的な運動に対して抑圧を行います。しかし、価値観が経済や種々の技術の発展に裏付けられたものであれば政府の抑圧に対抗して運動は拡大し、やがては政治体制を変えていきます。
+++ 全球凍結と生物 +++
スノーボールアースの時代に形成された赤い石が発見されました。赤はさびた鉄分を示します。つまり、全球凍結の時代にも海の底の鉄は錆びたのです。当時の生物はすべて海の中で生活していました。生物には十分な酸素が提供されたと考えられます。
その証拠を現在の地球に求めました。南極の氷河の下には水が流れています。その水は降り積もった雪に含まれていた空気を溶かし込んで、十分な酸素を含んでいます。流れは海に達し、沿岸に酸素を供給するというストーリーが考えられました。全球凍結の時代は8500万年続きました。
堆積物の形成年代を調べて、地球史の全時代でみていくと、カンブリア紀の始まり、つまり顕生代のはじまりを境にして、顕生代以降は大量になります。カンブリア紀以前は、堆積物はどの時代のものも少なく、その量は５分の１以下になっています。
古いものは、侵食などで少なくなるのは、当然の摂理ですが、それにしてもある時を境に急に差ができるのは、不思議な現象です。何らかの原因で、激しい侵食を受けたのではないかと考えられます。その原因が、氷河による侵食だと考えられます。激しい侵食の結果、グランドキャニオンの不整合ができたというシナリオになります。
+++ 中朝地塊 +++
原生代末に存在した超大陸ロディニアが約7億年前に分裂して、北中国（中朝とも）地塊と南中国地塊が誕生しました。すなわち、原生代の東アジアは、大きく分けると、北中国地塊と南中国地塊に分かれていました。両大陸は古生代の間は互いに独立していましたが、中生代（2.3億年前頃）に衝突しています。その間には、この２つの大陸が衝突してきた造山帯が形成されました。その衝突帯は、秦嶺－大別山－蘇魯縫合帯と呼ばれています。このころに２つの大陸のどちらかの付加体によって日本列島の素が形成されました。朝鮮半島には両方の大陸と衝突体由来の一部から形成されます。日本には大陸の痕跡はわずかにしかありません。
北中国地塊は19億～20億年前の大陸地殻ですが、その構成物として38億年前の年代の岩石も見つかっています。南中国地塊は３つの地質体に区分されます。北部は21億～10億年前の揚子江（Yangtze）地塊で、南部は21億～10億年前のカタイシア（契丹）地塊です。間には、10億年前に両大陸が衝突してきた造山帯（シバオ造山帯）が形成されています。
現在の真核細胞は単純な共生ではなく、ゲノム全体が古細菌由来の遺伝子と真正細菌由来の遺伝子のハイブリットになっている。大雑把に分けると、DNAの情報をタンパク質へ翻訳する情報遺伝子群と、そのほかの機能性遺伝子群とに分けたとき、情報遺伝子群は古細菌由来であり、機能性遺伝子群は真正細菌由来と推定される。一方、リボゾームRNAの配列を比較すると、真核生物、真正細菌、古細菌に分かれる。リボゾーム遺伝子を解析した進化時計による推定では約15億年前に真核細胞生物が誕生した。真核生物の由来に関する仮説は1967年にマーギリュースが提案した共生説である。
最初のスノーボールアースから1億年（21億年前）で最初の真核細胞の化石が見つかる。21億年前に出現したグリパニア。米国の縞状鉄鉱床で発見された。大きさが数ミリくらいになった大型の藻類であり、原核生物ではこのサイズになりえないので、真核生物と考えられている。植物の中で最も原始的な構造を持つ単細胞の藻類はシゾンである。紅藻の一種で、強酸性、高温の環境（温泉）でも生息する。シゾンは真核生物の細胞内器官を一通り持ってはいるが、ほとんどの器官が１個ずつしかなく、植物としては最も単純な構造である。それゆえ、植物の先祖と注目される。細胞核には染色体が20本含まれ、ゲノムサイズは16,520,305塩基対である。遺伝子は5531個あり、すでにゲノムが解読された単細胞の真核生物である酵母やマラリア原虫とほぼ同数。ミトコンドリアは32,211塩基対、葉緑体は149,987塩基対であった。葉緑体のゲノムサイズは植物で最小であった。
藻類は原始的な植物とみなされている。原核藻類であるシアノバクテリアと、細胞構造や機能面で大きく異なる10の真核植物門に分類される。藻類は、起源の異なる生物群が細胞内共生を複数回経てできたと考えられる。葉緑体は細胞内共生したシアノバクテリアが変化したものと考えられている。母体となる細胞の膜にシアノバクテリアが膜ごと包まれた形態をしている。すなわち、葉緑体は２枚の細胞膜を持つ。これが一次細胞内共生である。普通に見られる緑色植物と紅藻植物、灰色植物の３植物門が一次細胞内共生体であり、植物界の中心である。
葉緑体包膜が３枚以上ある藻類も存在する。すなわち、一次細胞内共生植物が、さらに他の細胞に入り込んで共生したと考えられる。二次細胞内共生により葉緑体を獲得した藻類は、植物界からは独立した６番目の界、クロミスタ界とされる。ちなみに、残り5つはモネラ界（原核生物）、原生生物界、植物界、菌界、動物界である。
真核細胞生物では多様な膜を維持し利用する細胞内器官が進化した。例えば、膜で区切られた空間を利用し、そこに酵素反応で物質やイオンの濃度勾配を作り出す。濃度勾配のエネルギーを化学エネルギーATPに変換するタンパク質が発達した。現在の生物では大部分のATPは水素イオンの濃度勾配によって供給されている。濃度勾配を効率よく作り出す細胞内機関の代表例は呼吸を司るミトコンドリア、光合成を司る葉緑体である。また、細胞外から取り込んだ物質や細胞内で不要になった構造物を膜の袋（小胞）に閉じ込めて消化するリソゾームやファゴソームがある。細胞外に分泌するタンパク質は小胞体中に作られ、ゴルジ装置を通過して加工・修飾されるが、これらはすべて小胞によって特別な反応の場が提供されて進行する。さらに真核細胞は体積を増しただけでなく、細胞分裂装置や膜輸送などの重要な細胞内運動を進化させた。
原始の真核生物を作りしたメカニズムはさらに複雑な細胞内共生生物を生み出し、その組合せの可能性を試し、現在では考えられないような巨大細胞が多数出現したことであろう。その原動力は細胞内分業によって実現した効率的なエネルギー生産、物質生産であったと思われる。また、エネルギー効率の高い酸素呼吸は高度な生物の誕生と進化を支えたであろう。
寄生性の微生物の中には細胞の中に潜り込んで生活する生物がいる。赤痢菌などは腸の細胞に取り付き、細胞内にタンパク質を注入して細胞を変化させ、自分を取り込ませる。小腸細胞内で消化システムや腸管免疫システムから身を隠して増殖する。
マラリア原虫は単細胞の真核細胞生物である。生体に感染すると肝細胞を経て赤血球内に潜むが、寄生胞膜を作り出し、その膜に包まれている。マラリア原虫は様々なタンパク質を分泌し、寄生胞膜を解して赤血球全体にタンパク質を送り込む。加工された赤血球は宿主の免疫機能をたくみに逃れる。細胞内に入り込んでその細胞をコントロールする分子的な仕組みは現在大きな研究分野となっている。その仕組みは多細胞生物ができる前に数億年かけて作られたのであろう。
細胞内寄生性で始まった細胞の複雑化・多様化が進行した。その能力は洗練され、微生物の中には細胞の中に潜り込んで独立性を保ったまま生活する生物が出現した。たとえば、赤痢菌などは腸の細胞に取り付き、細胞内にタンパク質を注入し、自分を取り込ませる。細胞内では宿主の消化システムや免疫システムから身を隠して増殖する。マラリア原虫は赤血球内に潜むが、寄生胞膜に包まれている。加工された赤血球は宿主の免疫機能をたくみに逃れる。細胞内に入り込んでその細胞をコントロールする分子的な仕組みの基礎は多細胞生物ができる前に数億年かけて作られたのであろう。
共生説では食作用が共生の開始メカニズムと想定するが、もっと一般化できる。すなわち、ある古細菌は長い突起を出して表面積を拡大した。その突起の間に他の細菌が棲みつくことがあって、共生関係にあった。古細菌の膜は膨らんで外側で融合し、また、内側でも融合した。その結果、内側の膜は核膜に、外側の膜は細胞膜になった。その間に取り込まれていた細菌はミトコンドリアに進化した。長い突起を作り、膜融合するメカニズムは真核細胞の膜構造のダイナミクスの原型である。共生の素となった古細菌の候補はアスガルド（Asgard）であり、核のような中心からスパゲッティのように伸びる長い突起を持っている。
動物と真菌は進化的に比較的近縁な生物で、ともに細胞の後ろに鞭毛をもつ生物を起源としているオピストコンタというグループに属する。その痕跡は哺乳動物の精子と最も原始的な真菌であるツボカビ門の胞子（遊走子）はとても良く似ている。また従属栄養生物である。
+++ 共生が進むと独立性が失われる +++
細胞内小器官であるミトコンドリアや葉緑体は、もともと持っていた独立した生物として必要な遺伝子を失いました。その代わり本体の核の遺伝子を利用することになりました。言い換えると、自身の生存能力を本体に委譲するようになりました。さらに、ミトコンドリアや葉緑体は自分自身の遺伝子だけではそれぞれの能力、酸素呼吸によるATP生産、光合成をすることができません。いくつかの機能性遺伝子は本体の核の遺伝子として存在しています。機能が重複するので、小器官からは失われ、細胞内にあった似た機能の遺伝子が優先的に使うようになったのでしょう。
単純なバクテリアに対して、複雑な真核細胞生物。細胞内に様々な特殊能力を持つ細胞を取り込むことで真核細胞は高度化しました。それぞれの細胞内小器官は専門化し、分業体制で、より効率的に生命活動を行います。さらに、効率化によって生まれる余剰を利用して多彩な生命活動を行うことができます。
真核細胞は大企業や巨大な組織とよく似ています。組織が巨大になると、経済活動、社会活動に多くの知識が必要になり、その結果、高度な技術に基づいた生産活動を行うことができます。仕事を分けて（分業化）、一人の人間の管理する範囲を限定する（専門化）ことで、より高度な知識や技術を持つ専門家を育てます。最適化された分業・専門家集団は、新しいアイデアを実現する能力が高く、アイデアを新製品に結びつける能力が高く、新製品を市場で普及させる能力が高い。さらに、資金をうまくコントロールし、リスクを分散させ、構成員の管理も十分にできます。競争社会では大きな力となりました。
+++ 共利共生ではプラスαの利益が目的である +++
共利共生を人間社会に写してみると、そこには協力、同盟、提携などの言葉が出てきます。共同作業をすることで、１＋１＝３の利益を生むのがその目的です。
共同事業を長続きさせる重要なポイントは共通の利益ではありません。相互の違いです。お互い独立した組織（個人のこともある）ですから、境界をはっきりさせ、どの点で力をあわせ、どこまでを依存し、残りは相互の行動の自由を許すようにコミュニケーションをとるかが重要です。この線引きは厳しすぎるとマイナスですし、緩々だと、優勢なほうがもう一方を吸収する恐れがあります。吸収合併後でも３の利益が保たれれば良いのですが、2に戻ってしまうことがほとんどではないでしょうか。ただ、吸収合併することで2つの組織であったときより時間・コストで効率的になる可能性があります。
協力関係は国連、日米同盟から、企業間の提携、そして夫婦、友達関係まで多種多様です。協力とか共生は「対等の立場」が原則です。たとえ、食べる生物と食べられる生物という関係であっても、ライオンがシマウマを全滅させてしまったらライオン自身も滅びてしまう。決して、ライオンの方が優れているとか、攻撃する権利を持っているとかではないし、シマウマはライオンに服従しなければならないなどということはありません。いまの人類社会で対等な関係で成立している共生はどのくらいあるでしょうか。
国際協力という言葉は日本においては発展途上国に対する援助のイメージがあります。この関係は、１＋１＝３の利益になっているでしょうか。お互いを独立した関係として尊重しているでしょうか。また、対等な関係と関係者は認識しているでしょうか。
+++ 大きな組織は分権化する +++
組織は大きくなると効率が悪くなります。経営者が全体像を把握しづらくなります。意思決定までの手続きのステップが多くなり、労力と時間がかかります。そこで、何とか組織を小さくできないか考えます。
例えば、アウトソーシングです。組織の中で持っていたら高くついてしまうものは組織の外へ発注します。逆に、外に注文したら高いものは組織の中へ入れます。間接費の比較もありますが、問題が起きた場合の対処のスピードも勘案しなければなりません。
もうひとつは分権化です。会社で言えば、事業単位を事業部とか子会社にして独立性を増すようにします。分権化という場合、組織構造設計の考え方のポイントはガバナンスと外部評価です。ガバナンスは事業経営者の解任権を含めて人事権をどこまで認めるかです。また、独立性を高めた場合、社内評価だけでなく、銀行の評価、パートナー会社、上場すれば一般投資家の評価も受けます。
分権化の問題点は、当然ながら本社が絶対的な命令権を持てなくなることでしょう。グループ全体の戦略の障害が大きくなりますし、グループ事業の再編が難しくなります。一部の株主が自分だけの利益を得ようとして、株主権をもとに経営妨害をし、親会社に持ち株を高く引き取らせようとするなどの倫理的な問題も発生しています。
真核生物が誕生して、有性生殖の仕組みが整えられた。
遺伝子の複製装置は100%完璧ではない。現在の生物の複製装置は約1000万分の1の確率で間違いを起こす。複製して2分裂するのでは次第に突然変異がたまる。やがて、致命的な突然変異が発生するとその生物は死んでしまう。ましてや、オゾン層ができる以前、6億年前の地球では大量の紫外線が地上に降り注いでいて、地上や海面は現在のような核酸を遺伝子とする生物にとっては遺伝子が機能不全に陥る死の世界であった。
地球上に誕生したばかりの細菌は紫外線で壊れた遺伝子を修復するために遺伝子を交換する仕組みを持ち、発達させた。細菌は誕生以来、集合体を作って共同生活をしていたことも原動力となった。逆に遺伝子の交換システムを持つことは種の安定化、永続化に必須であった。それは偶発的な突然変異に対する防御機構にもなった。
環境が悪化したときは遺伝子の交換能力は最大限に発揮された。細菌は寄り集まり、死んだ仲間を食料にし、時には共食いをして困難な環境を生き延びた。その中には遺伝子だけを仲間に預けることも行われたに違いない。細胞内共生もその過程で誕生したにちがいない。
細菌が個体として生活するようになると、遺伝子交換の仕組みは接合として完成した。細菌細胞がお互いを認識し、結合し、遺伝子を運ぶための管をお互いの間に形成する。そのあと、片方の細菌のゲノムが複製されて、もう片方に送り込まれる。送り込まれたDNAは主に相同部分と組換えを起こして交換される。このとき、相同部分が壊れているか否かは無関係である。遺伝子を送り込む遺伝子セット（接合に必要な遺伝子群）はプラスミドと呼ばれる運び屋遺伝子が持っている。プラスミドは抗生物質耐性やファージ耐性などの細菌の生存に役に立つ遺伝子を運ぶことで細菌群の中で維持されている。
遺伝子を蓄える細胞内器官である核が誕生すると、核を単位として全遺伝子交換を定期的に行うようになった。真核生物の誕生である。まず、必要な遺伝子のセット(ゲノム)を2組準備した。真菌類（真核細胞である。真正細菌ではない）では、通常、分裂で増えるときはゲノムが1組である（ハプロイド）。有性生殖を行うときだけ、くっついて（接合）、遺伝子セットを交換する。ゲノムの片方を交換する。2組のゲノムは遺伝情報が相同な部分が並んで、ランダムに交換される。それぞれのゲノムは分かれて胞子を作り、それが次の世代となる。ゲノムの交換方法は様々な形が試されたであろう。
真核細胞のゲノムの特徴に、遺伝子に挿入されたイントロン配列がある。イントロンの侵入は真核細胞の誕生のころに集中して起こったであろう。細胞が共生を始めたころ、取り込まれた細菌が死んでDNAが細胞質中に放出された。遺伝子は一部、本体のゲノムに取り込まれた。有益な遺伝子は本体で維持されるのでミトコンドリアからは失われた。ジャンクなDNAはイントロンとして遺伝子に挿入された。そのままでは遺伝子が機能しなくなるのでイントロンを取り除くスプライシング機構が発達した。また、同時に核膜が誕生して、スプライシング前のRNAとリボソームとを分離した。
真核細胞の増殖法の1つである有性生殖は、接合（受精）と減数分裂という2つの過程からなる。接合では2個のハプロイド細胞が細胞膜や細胞質だけでなく、核までも融合させてディプロイド細胞になること。減数分裂では、ゲノムが複製して4セットになった後、相同染色体の対合と2度の有糸分裂を通じて、1個のディプロイド細胞から4個のハプロイド細胞が生じる。有性生殖の仕組みは約10億年前に成立したと見積もられる。
一番単純な真菌の有性生殖でもその仕組みは複雑である。多くのタンパク質が共同作業をする。遺伝子の複製は既存の仕組みを使うが、遺伝子は複製されても娘細胞に分かれないでいるなど、新しい制御機能が必要である。また、新しい制御機能は有性生殖のときだけ発動するようにプログラムされなければならない。有性生殖の仕組みが完成するまで、進化上、多くの新しい遺伝子が誕生し、その発動プログラムが書き直されたであろう。現代の生物が持っている高度な装置は仕組みを改良し続けた結果である。高等生物の体はディプロイド細胞が基本で、有性生殖するときだけハプロイド細胞(精子と卵子)を作り出す。
有性生殖は同時に遺伝子の交換を定期的に行うことで進化を加速した。特にゲノムサイズが大きくなると有性生殖による遺伝子の交換は有効である。
+++ 男と女は教育によって作られる +++
男と女の関係は人間関係の中でも一番重要ですが、しかし、男と女の考え方・感じ方は大きく違います。私にとってはアラン＆バーバラ・ピースの著書「話を聞かない男、地図が読めない女」は驚きで、こんな本が学生のときにあれば、もっと上手に夫婦生活を送っていたのではないかと思ったりします。
男は問題を解決できなかったり、課題をこなせないのは男として失格だと感じるように条件付けされます。この性質は社会の中で競争し、地位を築くため、すなわち、多くのメスを獲得するために必須です。そのために、男は素直に謝ることができません。また、目的を達成するためにときには暴力も用います。
女は集団の中でうまく調和して生きることを優先し、小さいときから優しさや従順さを持つように誘導されます。この性質は細かな配慮を持って家族集団全体を管理し、家族の心理的な安定を保つのに必須です。したがって、口やかましくなります。また、目的を達成するために泣き落としなどの心理作戦を用います。
+++ 男性の強い性衝動を発散させるような社会が必要である +++
食欲のように絶え間なく湧き上がる男性の性的欲求を解決するには性的な成熟があった時点での結婚制度を認めるか（結婚年齢を13歳に引き下げる）、遊郭を復活させるのがよいでしょう。過度に性欲を抑圧することは社会的な去勢をもたらすことになります。草食系男子は生まれるべきして生まれたと考えられます。
昔の公娼街は暗く、不幸なイメージがあります。それは貧困を背景にした身売り、性病をコントロールできないことなどが関連します。現代なら職業人として健康に留意し、労働権を持つことができます。そして、性を商品と扱うすべてのものをこの地域にだけ、許可をする。江戸時代の吉原では売春が一種の芸（術？）のレベルまで高められました。パートナーのいない男性はここに通うことになりますが、堂々と通ったらよいでしょう。
精神的に大人になっていない場合は色街に入り浸りになる可能性もありますが、お金がかかりますから自動的に制御がかかります。色街に始めて行く。お高くとまった成人式より心理的な効果は絶大ではないでしょうか。対する女性の成人式はやはり性体験でしょう。信頼できるシニアに手ほどきをしてもらうか、好きな男性との交渉をそのときと定めるべきです。
+++ 人間はメスのエストロジェンの濃度が高く、発情行動があいまいになっている +++
高等な霊長類は発情行動の発現があいまいで、雌は排卵前後の特定の期間以外にも雄を許容するため、雄同志の競争が緩和されています。動物の発情は、エストロジェンが脳に作用して誘起されます。ヒトの女性を含む高等な霊長類では、性周期の黄体期にも、妊娠期にも、血中のエストロジェンの濃度が高く、発情行動があいまいになっています。人では、集団の中に一夫一婦制が制度として採用されています。子供が、誕生後、長期間にわたって自立できないため、メスが保育に専念する必要があるからです。一夫一婦制ではつがいとなったオスに食物を安定供給する役割を担わせていますし、その点で合理的です。
+++ キリスト教は一夫一妻に厳しい +++
一夫一妻制はキリスト教の教えであり、平等・契約を前提に作られています。背景にアメリカ大陸から輸入された梅毒の流行があったといいます。イスラム教では一夫多妻制の制度を持っています。豊かな財産を築いた男性が多くの妻と子を養う仕組みです。また、遊牧民は厳しい環境の中、1 人では生きていけないため、寡婦が生じると親族が妻として受け入れるため、多妻制を認めているそうです。日本や中国の支配階級では妾制度により、多妻制が取り入れられています。逆の制度としての一妻多夫制はないようです。一般に、男は独占欲・支配欲が強く、他の男性と平等に1人の女性と生活することはできないようです。日本の庶民は、昔、母系制をとっており、とくに特定の夫婦を決めたようではないようです。最初は夜這いから。平安時代には支配階級でも万葉集などに見られるように通い婚であったようです。
発生、成長や老化などの時間を含んだ4次元的な生物の変化を記述するのは困難である。大きな多細胞生物は複雑すぎて、一次元情報である遺伝子の塩基配列から立体的な三次元構造（From 1D to 3D）までをすべて分子の言葉で記述するために様々な研究が行われている。原理的には点が並んで線を作り、線が並ぶか折れ曲がって面を作り、面が曲がって立体となる。また、線は螺旋を造って立体を形作る。ポリペプチド鎖でも、タンパク質による構造体の形成でも、細胞による組織、臓器の構成も同じ原理を使う。そしてこれらの変化は進化上、少しずつ自然発生し、選択されてきた。
単細胞の原生動物である立襟鞭毛虫には神経や細胞接着に関係する遺伝子など、多細胞特有の遺伝子が見つかる。多細胞生物になるための準備は単細胞生物時代に準備されていた。多細胞生物になると細胞が持つ外界を知るためのレセプタータンパク質とそれに連なる制御タンパク質が格段に増える。8～6億年前にはホメオボックス遺伝子群などの細胞の分化に関わる遺伝子群が多様化した。ホメオボックス遺伝子は多細胞動物の発生の過程で形態形成をコントロールする調節遺伝子である。ボディプランを司るホメオボックス遺伝子群と、細胞の接着、細胞間の情報を担う遺伝子が多様化し（遺伝子重複）、生物の機能を高めるような相互作用が成立したと考えられる。
有害な遺伝子変異が起こるとタンパク質は間違って折りたたまれる。その対策として熱ショックタンパク質がある。熱ショックタンパク質は変性したタンパク質を正しい形状に直すタンパク質であり、温度の急激な変化に対応するタンパク質群として太古に進化したに違いない。生物は熱ショックタンパク質の能力に依存して多くの遺伝子多様性を蓄積できる。この仮説はショウジョウバエで実験された。ショウジョウバエは世代を経るうちに多くの遺伝子の変異を蓄積し、その量は熱ショックタンパク質の能力に依存する。生存環境が変わるなどストレスがかかると熱ショックタンパク質の対応が追い付かなくなり、蓄積した変異が一度に表現型として表に現れる。この現象が環境変化にうまく適応した場合、生物の進化になる。
ニューロンの機能は刺激に対して電気パルスの信号を生成し、細胞の端から端へと伝えることである。ニューロンは動物の多細胞生物にのみ存在すると考えられていたが、単細胞のクラミドモナスでも同様の機能分子が見つかった。チャネルロドプシンである。光刺激に反応するためのタンパク質である。さらに、クラミドモナスではシナプスを形成することはないがシナプスを形成するために必要な遺伝子、神経伝達物質のレセプター、細胞接着分子やその裏打ちタンパク質を持っている。クラミドモナスは10億年前に生物界に登場したと考えられている。鞭毛を持ち、神経パルスの発生機能を持つクラミドモナスは多細胞生物が持つ有毛細胞センサーを連想させる。チャネルロドプシンはオプシンタンパク質とレチナールが結合したロドプシンがイオンチャンネルとしても働き、光ゲートイオンチャネルを構成する。チャネルロドプシンを導入した動物では神経活動をレーザーで制御できるため、脳機能の解析技術（オプトジェネティクス技術）として応用されている。
+++ 化学物質を感知するレセプターは7回膜貫通型受容体ファミリー +++
少し高度な多細胞生物では物質を感じるためのセンサーを細胞の表面にもち、周りに信号を送るだけの細胞、神経･感覚器細胞があります。五感のうちの味覚と嗅覚は物質センサーです。
嗅覚は遠くにある食物や危険物から発散される化学物質を感知する感覚で、一方、味覚は口に入れた食物候補を飲み込むかどうかを判断するための感覚と区別できるでしょう。しかし、嗅覚も味覚も化学物質を感知する受容体タンパク質であり、同じような遺伝子構造を持っていて、7回膜貫通型受容体ファミリーとよばれます。さらに、情報伝達は受容体タンパク質に結合したGタンパク質が担当します。
Gタンパク質は外部からのさまざまな刺激（光、化学物質、ホルモン、フェロモンなど）を受けて細胞内のシグナル伝達物質を媒介して細胞内での種々の働きを引き起こします。細胞膜を7回貫通するという特殊構造をもつ受容体タンパク質は、真核生物ゲノムの総遺伝子のうち1～3%を占める最大の遺伝子ファミリーです。この遺伝子の起原は古く、真核生物が多細胞化して神経細胞を進化させた段階で急激に増えたようです。
ちなみにGタンパク質のG は核酸のGTPです。GTPとGDPの変換がスイッチのオンオフに相当します。GTPはGDPにリン酸基が1つ結合した分子です。RNAの材料であるATPが細胞のエネルギー通貨であるのに対して、GTPは情報分子と呼ばれます。ほかの材料、UTPとCTPがタンパク質の補助的な構成成分として使われる例は知られていません。
+++ 分化遺伝子の代表はホメオボックス遺伝子 +++
バージェス動物群を生み出した生物は単細胞生物の時代に、多様な遺伝子のセットをテストし、装備しました。環境要因（温暖化、酸素の利用）から巨大化したと考えると正解！のようです。単細胞生物の時代にホメオボックス遺伝子群が複雑化しました。ホメオボックス遺伝子は面白い遺伝子です。多細胞動物の発生、すなわち、受精卵から赤ちゃんまでの色々な段階で、形態形成を担う遺伝子の発現をコントロールする調節遺伝子です。最初の遺伝子はショウジョウバエ（蝿です）で見つかりました。バイソラックス（胸が2つという意味）やアンテナペディア（触覚が足になってしまう！）遺伝子が有名です。ひとつの遺伝子の不具合でこんなに形が変わってしまうことがあるとは驚きです。ホメオボックス遺伝子は、多細胞生物、特に、硬骨格（燐酸カルシウム、炭酸カルシウム、珪酸）をもつ生物群で大規模に進化しました。
ホメオボックス遺伝子を学ぶと、昆虫はこんなに単純なんだと思います。すなわち、複雑な形態と遺伝子が1対1で対応しているからです。しかし、同じような塩基配列や機能を持つ遺伝子は人間や哺乳類にもあります。
遺伝子が飛躍的に多様化して、種々の新しい組み合わせが誕生し、それまでに獲得していた遺伝子の相互作用のネットワークへの組込み・調整が何らかのきっかけで一度に進行しました。そのときは生物種が多様化するように見えるのではないでしょうか。バージェス動物群では節足動物が注目されますが、後期には脊椎動物も出現しており、外骨格だけでなく、骨もできていたのです。
+++ 細胞が移動するためのガイド分子がある +++
細胞が成長して、もしくは集まって構造体を作るときは、自分の位置を知っているはずです。位置情報は細胞と細胞のコミュニケーションか、周りの液体に溶け込んだ情報分子との接触によって得られます。細胞には目や耳のように物理的な波動を感知する仕組みはありません。血液が流れる血管はいろいろな細胞から作られますが、一番単純な毛細血管は血管内皮細胞からできています。血管内皮細胞は上皮様シートを作り、管状に伸びて、その中を血液細胞が通ります。血管内皮細胞は血管内皮細胞としか結合しません。血管ができるときは、血管誘導因子（タンパク質です）に反応し、その因子がやってくる方向へ細胞分裂をしながら伸びていきます。血管内皮細胞が分裂するには特別な内皮細胞増殖因子（やはりタンパク質です）が必要です。血管を必要としている組織、例えば、傷口を塞いだばかりの組織は血管を誘引するタンパク質因子を多種類、分泌して自分の位置を近くの毛細血管に知らせます。生物体が発生の途上にあるときは、たくさんの因子が血管を新しくできた組織に誘導します。
血管内皮細胞のシートは栄養分や酸素を通し、周りの組織に提供します。ときどき、シートを破って白血球が通り抜けます。白血球は全身をパトロールして、不穏分子（細菌やウイルス、がん細胞など）を見張ります。そこで、血管内皮細胞のシートを通り抜けるためのパスポート分子（タンパク質です）を細胞表面に提示して、血管内皮細胞に申請します。不穏分子の侵入があると、その部分には白血球が大量に集まってきます。炎症と呼ばれます。熱を帯びて赤く腫れます。例として、蜂や蚊に刺されたところや、擦り傷を思い浮かべてください。その付近の毛細血管はたくさんの白血球が通り抜け、また、白血球を呼び寄せるために血管内皮細胞のシートは緩んでいます。白血球は集合をかけるケモカイン（タンパク質です）によって呼び寄せられます。
血管内皮細胞の組織側（外側）は細胞間マトリックスと呼ばれる糖とタンパク質の巨大な複合体が覆います。基底膜と呼ばれます。太い血管では基底膜の外側に平滑筋細胞がくっつきます。基底膜は内皮細胞が分泌し、毛細血管があるという位置情報になっています。実際には基底膜の中にある特別なシグナル分子（糖タンパク質です）がその役割を担っています。
カンブリア紀の生物が地球上にいきなり出現したように見えるのは5億年以前の地層が失われていることも一因である。例えば、グランドキャニオンでは約5.4億年前に始まったカンブリア紀の堆積岩の下は約10億年かそれ以上前に形成された、化石のない結晶質の基盤岩があったりする。この時代は生物の進化においても重要な意味を持つので、化石の証拠が消滅していることは大きな損失である。
失われた地層は、複数の証拠に基づいて、スノーボールアース時代の氷河による浸食だったかもしれないとする説がある。例えば、直径が10キロを超える天体の地球への衝突は1億年に1度起きたとされるが、地球上では風化などで痕跡となるクレーターが残りにくく、さかのぼることができるのはせいぜい6億年前とされる。
月のクレーターを調べたところ、約8億年前、直径20キロ以上のクレーター8～17個が同時期にできたと判断された。すなわち、隕石群が月を襲ったと考えられる。地球には、月に落ちる隕石の約20倍の質量の隕石が落ちることが知られている。地球には6500万年前に恐竜を絶滅させたとされる隕石の30～60倍にあたる隕石が落下した可能性がある。
約8億年前には海洋中のリンの濃度が4倍に急上昇し、生命の多様性を促したとする考え方が報告されている。また、7億年前の大気中の酸素濃度が増加した事件（Neoproterozoic Oxygenation Event）が起きており、植物の活動が活発化した可能性が示されている。8～6億年前は全地球凍結が起こった時期である。同時期に、南太平洋スーパープルームが上昇を開始し、超大陸ロディニアが分裂を始めた。
6億年前、全地球を覆った厚い氷河が溶けると、酸素濃度の急激な増加が始まった。分裂した大陸の間に暖かい海が生まれ、酸素を使った本格的な生物の進化、すなわち、大型化が始まったと考えられる。5.5億年前頃までにつぎの超大陸ゴンドワナができあがり、すぐに分裂を始めた。このころの多細胞生物としてエディアカラ動物群が化石として残されている。
大陸が地球上に初めて形成されたのは古生代。今から28～38億年前である。マグマが固まるときに生成するジルコンは固く、風化されにくい。ジルコン中のウラン原子の放射性崩壊の記録やハフニウムの同位元素の比率を調べるとジルコンが形成された年代が推定できる。古い大陸から収集されたジルコンの形成された年代を調べると、大陸では２億年ごとに激しい火山活動があって大陸が成長したと考えられた。
2億年の周期は、太陽系が天の川銀河の4本の腕を通過する間隔に一致することから、火山活動との関連を指摘する仮説がある。銀河の腕は星や星間物質が集まっているので、そこを太陽系が通り過ぎるとき、オールトの雲がかき乱され、たくさんの彗星が発生する。その彗星が地球に落下すると地殻を突き破って激しい火山活動を引き起こした。
過去35億年の地球磁場を調べてみると、徐々に低下し、5億年前に最小値を記録し、その後強くなって現在に至る。5億年前に何が起きたか？ 内核が形成されて、外核の対流による地場形成が起きたものと思われる。それまでの磁場は何によってもたらされたか？ それは液体コアの中の不純物が析出してマントルへ浮かび上がり、逆に純粋になった鉄が沈み込む組成対流が起きていた。現在のコアでも8%が不純物である。不純物はコアができるときに周りの成分を取り込んだもので、実験によると水素が最も多いかもしれない。次いで、ケイ素や酸素である。
+++ 平和とビッグヒストリー +++
最近の地球史を扱った番組を見ていると、Big history的な導入が目立つようになりました。Big historyが身近な考え方になった証拠です。そういえば、90年代には宇宙から見た地球が様々な番組にイメージとして取り入れられていました。
宇宙から見た地球は国境や文化を超えた存在としての環境や人間を象徴します。同じようにBig historyの考え方は長期的な視野で環境を見ること、人類の価値観を超えたところで地球を理解するという考え方を象徴します。
宇宙や地球、その進化に関する人間の知識は確実に増え、維持されています。Big historyの考え方を維持、発展させるためにも平和な社会を維持する努力が欠かせず、逆に、平和な社会を定義して持続可能にするためにBig historyの考え方が大きな貢献をするでしょう。
+++ 対称性と保存則 +++
ある系に連続的な対称性があれば、それに対応する保存則がある。対称性と保存則について数学的に証明したのはエミー・ネーターというドイツ出身の女性数学者だそうです（ネーターの法則）。
連続的な対称性とは。例えば、回転対称性。球は中心を通る回転軸に対して回転させても同じ形です。回転の角度が何度でも重なります。これが連続対称性。これに対する保存則は何でしょう。それは角運動量の保存則です。2つの回転する物体が合体した場合、それぞれが持っていた回転エネルギーは合体した物体の回転エネルギーと等しくなります。また、回転中に物体が変形した場合、変形に応じて回転速度が変わります。回転軸方向に長くなれば回転が速くなり、回転軸に垂直方向に長くなると回転が遅くなります。フィギュアスケートのスピンの例が有名です。
ちょっとわかりにくいのが併進対称性。これは物理現象を平行移動させても法則は変わらないという対称性で、ここで成り立つ法則はあっちでも成り立つ、すなわち、宇宙のどこでも成り立つという対称性。角運動量の保存則からイメージされるように、この場合の保存則は運動量の保存則になります。
では、中学の理科でも習う質量保存の法則はどの連続対称性に対応するのでしょうか。質量保存則はアインシュタインの公式によってエネルギー保存則と等価です。そして対応するのは時間軸に対する併進対称性。時間がたっても確かに物理法則に従って変化するエネルギーの総量は変化しません。
ところが、時間には原点があります。ビッグバンです。だから、この点以前には併進対称性が成り立ちません。するとエネルギー保存則が成立しなくともよい。そしてその代表例が暗黒エネルギーです。暗黒エネルギーは空間の膨張とともに増加している未知のエネルギー。意外な結びつきです。
そして最後に登場するのが電荷の保存則。これは素粒子の世界での保存則です。宇宙の素粒子のプラスとマイナスの総量は素粒子の反応が起こっても変化しない。対応するのはゲージ対称性。素粒子を記述する方程式が表現する座標系によらず変わらないこと。なんのこっちゃ。正確な表現かも怪しいですが、ゲージ対称性は素粒子物理学の解説本には必ず登場します。
物理法則が数学で表現されることから導かれる一般則。科学者が美しいと感じるのは、今まで別の原理で動いていたと思われる現象が一つの法則でつながるとき。これは納得です。
単細胞から多細胞への進化は、植物の仲間だけで何度も繰り返し起こっていたようである。少なくとも、褐藻類や黄緑色藻類などで多細胞化が起こった。つまり、多細胞植物へは、多系統で進化をしてきた。一方、動物では、単系統だけで多細胞化が起こったようだ。多細胞動物の直接の祖先は襟鞭毛虫類という単細胞生物とされている。襟鞭毛虫類から海綿動物を経て、多くの多細胞動物へと進化した。
細胞が寄り集まっただけの下等な多細胞生物では細胞の独立性が高く、体のあらゆる部分が全体を再生する能力がある。現在の植物は同じ再生能力を持つ。機能が分化した多細胞生物が発達する前に、細胞同士が寄り集まる土台として、細胞を集団で包む物質の進化が起こったに違いない。現代の動物でいえば、タンパク質と多糖で構成される複雑な高分子、細胞間マトリックスである。
ただし、多細胞化は1種類の細胞の集合体とは限らない。それまでの共生の歴史を考えれば複数の種の単細胞生物が集合体を形成した可能性は高いのではないか。細胞は集合体を作ることで、厳しい環境下での生き残りの確率を高めることができた。餌がない時は集合体を構成する細胞の一部が犠牲となって残りの細胞を助け、全体として生物体を維持する。現在観察されるバクテリアのバイオフィルムが典型例である。バイオフィルムは主に多糖からなる粘性のマトリクスの中に複数のバクテリアが共存する。物体の表面に形成されるが、動物の体内にも形成され、環境の変化や消毒剤、免疫応答に耐性を持つ集団となる。
仮説として、集合体を形成した多種類の単細胞生物の間で遺伝子の共有が進んで、多細胞生物ができた可能性が挙げられる。多様なゲノムを持つ細胞の集合体から1種類のゲノムを持つ細胞の集合体へと変化した。重要なのは一部の細胞が生殖細胞として分化し、遺伝子を交換し合う生殖システムが発達したことである。
一種類のゲノムを持つ細胞のみが集合するためには、そのゲノムを持つ細胞と他のゲノムを持つ細胞とを厳密に区別する必要がある。それまでは単細胞であったので、細胞膜が自己と他との区別する器官であった。細胞が隣の細胞を自己か他者かを区別するのは細胞表面上のレセプターである。多数の個体を十分識別できるようなレセプターシステムが準備され、進化した。同時に他の細胞を認識するレセプターは餌や敵を認識するレセプターと発展した。
1種類のゲノムを共有した集合体はやがて様々な機能を分担する細胞の集合体へと発展する。その象徴は生殖細胞である。生殖細胞はすべての機能を次世代へ伝えるための永遠に保存されるべき細胞である。そして、生殖細胞から必要な機能をもつすべての細胞が分化する。生殖細胞を環境の変化に耐性にすることで生物は新たな生存戦略を持つこととなった。すなわち、受精卵であり、胞子であり、種子である。
+++ 現在の生物でも細胞内にバクテリアを住まわせている +++
現生の昆虫類130万種のうち、少なくとも10%以上の種が定常的に細胞内微生物（ボルバキア属）を保有しています。ボルバキアは宿主昆虫の生殖や発生に干渉して、オスの卵を殺したり、雄を機能的雌へ性転換したり、非感染メス由来の受精卵を殺したりして、利己的な生殖を誘導します。マメ科の植物の根には空気中の分子状窒素(N2)を還元してアンモニアを生じる窒素固定菌が細胞内共生し、根粒を作ります。単細胞生物であるゾウリムシの細胞内に藻類が共生したミドリゾウリムシなどという生き物もいます。
+++ 自己 +++
認識論の中では自己とはいくつかの種類に分けられて論じられます。日常感覚の中で出現する特殊な経験(Minimal selves)、他者との関係性で捉えられる自己（Social selves）、そして、自分の履歴を記憶していて、いまここに自分がいるという視点を持つ自己（Self-referential selves）です。一般的に意識されるのはSelf-referential selvesです。時間（記憶）の存在、社会や自然環境という他者の存在を認識すること、そして、他者が変化し、生物体としての自分が応答しなければならないこと。このような意識の総体が自己を構成するようです。
神経生理的、神経回路的には、言い換えると、分子や細胞のレベルでどう説明されるのでしょうか。
まずは繰り返し、同じことをするという神経回路が形成される。運動することで食物が触れたら食べて消化する、など。モノトマータと呼ばれます。
環境条件に従って、決まった行動をする。例えば、CならばRする。条件CはRがうまくいくときであり、Rを行うことで、エネルギー消費を節約できる。Cであることを認識するセンサーが必要です。モノマータが時間的に結合する回路と理解されます。
内部環境Dのときに環境条件Cならば行動Rを行う。内部環境をモニターする仕組みが追加で必要です。内部センサーDは外部センサーCと制御的に結びついている必要があります。DセンサーのアウトプットはCセンサーのアウトプットを調整し、ひいては行動Rの出現をコントロールします。ニーズの出現です。
昆虫でみられる行動開発因の連鎖はこれらの理解で組み立てられる本能的行動です。アフォーダンス（affordance）の連鎖ともいいます。連鎖はかなり長く、多段階になりうるので、知能的な活動をしているように見えます。
これらの神経回路の活動は自動反応です。我々の行動の中でも自動反応が多数、同時進行しています。今こうしてタイピングをしているときでも、夕食を消化し、栄養分を吸収し、呼吸し、何やら外からの物音が耳から届き、コンピュータの画面の外の映像も流れ込んでいます。その中で特にキーボードをたたく指と脳の中のイメージを文字に起こすことが意識されます。
すなわち、意識とは脳に流れ込んでくる圧倒的多数のその他の自動反応から、高度に区別されています。脳の中で形成されたイメージは、もちろん、高度に統合されていると考えられますが、重要なのは高度に区別されてもいる。獲物を見つけ、追跡し、襲う。この行動は単純化すると目の前を通り過ぎる獲物を捕らえる、つまり、アフォーダンスの連鎖から発展したものと考えられます。遺伝的にプログラムされたアフォーダンスの連鎖を駆使して目的のある行動が発現した時、言い換えると、そうした行動ができるように脳の配線が組まれたときに意識が誕生したのではないでしょうか。
人間は意識が時空間的認識に転換された記憶となり、途切れなく続く生物です。つまり、同時進行している多くの反応から、一つだけを区別し、すなわち、意識し、その意識が連続して記憶されていて、社会的認識に発展したと考えられます。神経回路でいう認識とは時空間的な記憶です。認識の連続体が内部環境D´という特別な記憶が形成され、しかもD´の集合体から高次な認識が生まれ、考える自己という神経回路が誕生するのではないでしょうか。
+++ 欲求レベルの成長 +++
米国の心理学者A. Maslowは、５つの基本的欲求を考え、それは下位の欲求が充足されれば自然に上位の欲求に移行する、と考えました。
社会において「やる気」の根源となる欲求は、承認欲求と自己実現欲求です。これは仕事場でも学校でも家庭でも同じではないでしょうか。目覚めている時間の大部分を費やす仕事は、生計を立てる目的で行いますが、費やす時間が長いだけに、自己実現をも目的にできると理想的でしょう。仕事は義務感、制約･拘束されるイメージがありますが、逆に、仕事を通じて多くの知人を得たり、体験をしたり、感動することも多いでしょう。人生の価値、生きる意味は仕事の中に見出すことができます。
遺伝子の進化時計から推定すると、多細胞化は9億年前に始まった。最初にカイメン類とそれ以外の動物が分岐した。そのあと、カイメン類からクラゲ、イソギンチャク、ヒドラなどの二胚葉動物が分岐し、二胚葉動物から主要な動物のグループである三胚葉動物が分岐した。
これらの生物は単なる細胞の集合体でなく、分化した（役割分担した）細胞から形成される。クラゲやイソギンチャクの体は、大雑把に言うとボールがへこんだ形になっている。外側の細胞（外胚葉）と、消化器を形成する内側の細胞（内胚葉）とに別れる（二胚葉）。三胚葉動物では内と外の間に細胞があり、中胚葉と呼ばれる。人間の体を筒と見立てると、外側、すなわち皮膚が外胚葉、筒の内側すなわち消化管が内胚葉、その間すなわち筋肉や骨が中胚葉である。
多細胞生物の外側には上皮と呼ばれる細胞の膜が作られた。生物の体を衝撃から守る必要から細胞が互いに強く接着する能力を持つ必要がある。外界との境界では表皮（皮膚）と呼ばれる。しかし、体内にくぼんだ表面（消化管などの内側）では物質交換をする都合から粘膜上皮が形成された。
生物の体のパーツ（臓器）も上皮と呼ばれる細胞のシートで包まれている。おなかの中（腹腔）では漿膜と呼ばれ、中皮細胞上皮からなる。上皮で包むことで独自の空間を作り出した。上皮の袋の中に細胞を入れ、肝臓や腎臓、生殖器官など、いろいろな機能を独立した器官として形成できる。器官は血管や神経で結ぶ。体内を一定の環境に保ち、栄養分を蓄え、内臓には専門の機能を持たせ、独自の運動をさせることもできるようになった。
上皮細胞の膜を物理的に強化するためにコラーゲン・タンパク質が使われる。コラーゲンのアミノ酸組成はグリシンが1/3を占め、プロリン及びその誘導体が21％、アラニンが11％と単純なアミノ酸からなり、偏った構成となっている。グリシンと2つのアミノ酸の3アミノ酸の繰り返しからなる単純なバックボーンを持っている。
コラーゲンが地球で初めて誕生したのは、原生代後期の全球凍結後（6億～8億年前）と考えられている。コラーゲンを作り出した単細胞生物は細胞同士の接着に利用し、多細胞化が促進された。コラーゲンはいわば細胞の服、ゆりかご、部屋と呼ぶべき構造体である。コラーゲンは動物の結合組織を構成する主要なタンパク質であり、哺乳類では全タンパク質含有量の25%を占める、最も豊富なタンパク質となっている。言い換えると、動物体内では細胞はコラーゲンの繭に包まれている。
現在、神経系を持つ最も下等な生物はクラゲやヒドラなどの腔腸動物とされている。腔腸動物の神経は散在神経系とよばれてコントロールする中心核がない。が、神経細胞は神経線維で結ばれている。
もっと下等な海綿動物にも神経細胞の原型があるらしい。海綿は臓器がなく、体の中に網目のように水路が走っていて、水と一緒に吸い込んだ有機物は何でも消化して栄養分にしている。海綿の細胞を一つ一つ分離し、発現しているmRNAの塩基配列を調べて18種類に分類した。そして、神経様細胞（neuroid cells）と消化細胞（digestive cells）にはシナプスを構成する遺伝子が発現していた。ただ、シナプスを形成しているわけではない。
三胚葉動物はおよそ6億8千年前に、まず新口動物（後口動物）と旧口動物（前口動物）のグループに分かれた。旧口動物のグループは、節足動物や線形動物を含む脱皮動物のグループと軟体動物や扁形動物を含む冠輪動物のグループに大きく分かれた。新口動物からは、ウニ、ホヤが出現した。
これらの多細胞生物は化石になりにくいために、地質学的な証拠が残っていない。しかし、海綿動物はコラーゲンを主成分とした骨格を形成していて、カナダで発見された8.9億年前の化石が海綿動物のものと推定されている。
+++ 哺乳類の胚の最初の分化はコンパクションである +++
受精のとき、卵の中に入った精子の核は卵の核と融合をし、すぐに細胞分裂（卵割）が始まります。多細胞生物の一生のスタートです。受精卵は４細胞、８細胞と細胞数を増し、細胞間の接着が強まるコンパクションと呼ばれる現象を起こして、桑実胚になります。ぶどうの房のように寄り集まっていただけの細胞が、一番外側の細胞が互いにくっついて細胞の膜を作ります。中には割腔と呼ばれる空間と内部細胞塊ができます。このステージを胚盤胞と呼びます。胚盤胞の外側の栄養外胚葉は子宮内膜表面と接触して、子宮内膜の中に入り込みながら胎盤を形成し、胎児を包んで保護する働きをします。内部細胞塊が胎児となります。人間の胚の場合、発生1週目は足場を持たず、受精卵は卵割して3日目に桑実胚になり、5日目には胚盤胞になります。その後2週目に子宮壁に着床します。
コンパクションが最初の細胞分化です。外側の細胞と内側の細胞の機能に差ができ、また将来の運命も分かれます。契機は外側の細胞同士の連結が強固になる、すなわち、細胞の上皮化です。上皮とは細胞がお互いに接着しながらシート状になることです。上皮は単なる細胞の集合体ではなく、接着する相手は決まっており、また、「水も漏らさない」しっかりとした構造体です。子宮壁にもぐりこんだ後に、内部細胞塊は栄養外胚葉の内側に沿って、子宮側と、外側に向かって一層の膜を作って広がります。2つの腔ができ、その間の平たい仕切りが2層の細胞からなる胚盤となります。胚盤の中央に原条（溝です）が出現して、そこから細胞が2層の細胞の膜の間隙に入って移動し、中葉細胞となります。胚盤は2層から中身を得て厚みを増します。中葉細胞は後に体節などの中胚葉性組織に加えて胎児の内胚葉組織を形成します。原条のある外胚葉層からは神経摺(襞です)が伸びて、丸くくっついて神経管をつくり、中枢神経系の原基ができます。
+++ 個体発生は系統発生を部分的に繰り返す +++
教科書などによく出てくるのは両生類の受精卵の発生です。人間と同じように最初に規則正しい卵割を繰り返し、内部に割腔を持つ胞胚になります。その後に表面細胞層の一部が内部に陥入して嚢胚ができます。陥入した部分は内胚葉になり、外側の細胞層が原条を作り、神経の分化が誘導されます。
胞胚でもぐりこんだ部分は消化管になり、反対側に新たな出入り口を作ります。節足動物、軟体動物など、無脊椎動物の多くは最初に陥入した部分が口になります。一方、脊椎動物では肛門になります。原始的な生物、イソギンチャクやクラゲでは出入り口は1つしかありません。このような観察結果から、ヘッケルは反復説を提唱しました。個体発生は、系統発生を繰り返すという説です。哺乳類の胎児を観察すると、最初は魚様の形ですが、発生が進むと哺乳類の形になります。尻尾や鰓のような構造体が出現し、消えます。ただし、完璧に繰り返すのではなく、よく似た構造が出現するだけです。
+++ 海には大量のクラゲがいる +++
火力・原子力発電所では、冷却水として大量の海水を取水します。夏場には大量に発生するクラゲが取水口を塞ぎ、放置しておくと設備が停止します。そこで、発電所では、取水口前でクラゲを捕獲していますが、その量は半端でなく、処理における労力や腐敗が問題となっています。また、最近では、大型クラゲが大量に出現し、漁業に支障をきたしています。大量出現の原因はよくわかっていません。原始的な二胚葉動物に現代的な施設が脅かされているのは皮肉です。
深海潜水艇の探査により、深海底にも豊かな生態系が広がっていることが解ってきました。そして、大量のクラゲ類。今までは網にかかっても破壊されてしまうか、捨てられていたため、実態や量については研究されてきませんでした。最近の推定では海の深いところにいる生物の50%はクラゲ類（ゼラチン質プランクトン）とされています。クラゲは深海へ炭素源を運び、海底の生態系を維持しているのです。
エディアカラ紀 6.35-5.42億年前 目に見える大きさの化石が出現するのは5億年前のエディアカラ生物が最初である。名前は化石が最初に発見されたオーストラリアのエディアカラ丘から採られた。カナダのニューファンドランド島で見つかったエディアカラ動物群は火山の噴火によって降り積もった火山灰が動物を生めたため、軟体部しかない動物が化石として保存された。そのほか、ロシア、インドでも見つかっている。
エディアカラ生物が多く見つかるのは5.7億年前から5.41億年前である。Dickinsoniaは大きさが1メートルを超える薄い平板状の生物であった。動物という説が最も有力であるが、巨大な単細胞生物protistや地衣類、藻類、バクテリアコロニーであるという説もある。ロシアから出土した化石は熱変性を受けていなかったので有機物を取り出して分析された。丸い形のBeltanelliformisは脂質の分析からシアノバクテリアのコロニーであることが推測された。Dickinsoniaからはコレステロール由来と思われる炭素数27個の有機物が検出されたので動物と推測されている。化石のすぐ上の層、下の層から分離された有機物は炭素数29個のステグマステロールが70%、コレステロールは11%なので藻類の化石であった。
エディアカラ生物は活発に動き回って生活していたようには見えない。左右対称のものや３回転対称のものがある。当時は浅い海にはストロマトライトが、海の底には藍藻マット（バイオマット：岩石や地面を覆う微生物の膜でぬるぬるした肌ざわりがある）が張り付いていた。植物であれば海藻であり、動物であれば藍藻マットを食べて生きていたのであろう。ほとんどのエディアカラ生物は海底で見つかり、海底に穴を掘って生活していたものはまれである。
エディアカラ生物群は、5億4300万年前のカンブリア紀の始まりには衰退した。衰退の原因は、大陸分裂初期の爆発的な火山活動が関係した、また、カンブリア紀初期に出現するバージェス動物群に食い尽くされたという説がある。このころに海底の穴の中で生活する生物が見つかる。すなわち、敵から姿を隠したと解釈される。
+++ 帝国は20世紀前半に消滅した +++
帝国と国とはどう違うのでしょう。国の場合は民族や文化が比較的均一な集団というイメージがあり、帝国は国の主権を奪って統合し、ひとつの政治体制の元に管理します。このような帝国は２回の世界大戦後、民族独立運動を経て解体しました。その後、国連を国際政治の舞台に設定したため、帝国は成立しえなくなりました。
20世紀に誕生したイデオロギーはすべて計画を伴う中央集権体制でした。コミュニズム、ファシズム、ナショナリズム、プロテクショニズム。イデオロギーは最初は政党が指導するように見せかけ、やがて、絶対的な指導者が姿を現すことで崩壊への道へと進みました。イデオロギーを生み出したエリートが間違ったのは自発的に組織されるのが最善である世界を、設計することによっていつまでも支配しようとしたからです。自然発生的で有機的な仕組みのメリットを一貫して過小評価し、最良の計画は往々にして計画しないことだと気づかない。
帝国は消滅しましたが、軍事、産業、経済などの国力を背景に、他国に支配を及ぼす複数の覇権国が成立しました。アメリカ合衆国や中華人民共和国、ロシアなどが挙げられるでしょう。
一方で、グローバル・ガバナンスと称して、国家間の利害調整の枠組みを構築し、国際社会の統治を進める方式も誕生しました。中心に覇権国がある場合もありますが、EUやACEANでは構成国は比較的平等です。多くは、経済や環境、開発などを主要な課題としています。しかしながら、グローバル・ガバナンスは、軍事的に不安定な地域ではうまく機能しません。
日本は軍事活動に制限がありますから、覇権国として国際平和に貢献するのは容易ではありません。むしろ、グローバル・ガバナンスの枠組みで、国家中心的な利害を超えた国際関係を構築し、貢献すべきでしょう。
+++ 一隅を照らす +++
中学校の修学旅行で比叡山延暦寺に行きました。みんなで正座させられて、話を聞かされました。一隅を照らすという話でした。血気盛んな頃ですから、しみったれた話だと思ったものです。世界の平和のためだとか、人類の敵を撃退するだとか、そんな話が訓話に価すると考えていた頃ですから。
中年になってみると、それぞれが社会の中で自分が決めた場所で、自分の手の届く範囲で人の役に立ち、人の力になることが社会を作る基本であると考えるようになりました。一人一人が手の届く範囲で自らを律し、努力し、協力し、秩序を保つように行動すれば社会全体が円滑に運営されるはずであると。社会危機や天災もうまく乗り越えられるはずではないか。
一人一人の能力の差が手の届く範囲の差です。能力の高い人はより広い範囲で行動することが求められます。能力に応じて責任を持つ範囲を決めればいいのです。残念ながら、現在では能力のある人が自分自身の利益だけで行動している例や、能力のない人が過分な責任（本人は権利と思っているかも）を負っている例が多すぎるようです。
カンブリア紀（5.43～4.9億年前）初期から大量の化石が発見されている。急激に生物が出現したように見えるのでカンブリア大爆発と呼ぶ。この頃の化石にアノマロカリスやオパビニアなどの不思議な大型生物で有名なバージェス動物群がある。バージェス頁岩に保存された化石なのでその名前がある。体の軟らかい部分がきれいに残っているため、動物の体の構造や機能をくわしく調べることができた。同時期に、化石としてよく知られている三葉虫などが繁栄した。
現存する30余りの動物門はすべてカンブリア紀に現れた。節足動物(クモ、サソリ、カブトガニや三葉虫)、脊索動物（背骨の原型である脊索を持つ）や脊椎動物である。我々の祖先となった背骨を持つ生物の原型である脊索動物ピカイアは、全長わずか数cmで、原始的な魚類・無顎類に属する。
化石の証拠からみるとバージェス動物群の出現は突然である。急激に見える進化はそれ以前の遺伝子変異の蓄積の賜物である。甲殻動物や節足動物は、幼生期は小さなプランクトンとして成長することが知られている。化石として残る以前の原生代では小さなプランクトンとして、寒冷な時期を乗り越えたと考えられる。大型化を成し遂げ、装甲を作り上げた理由については諸説あるが、海水中の酸素濃度がある一定量まで増加したことと、温暖化を挙げておきたい。
捕食者は他の生物を食べることで栄養分とエネルギーを手っ取り早く得る方法を身につけた。捕食者は高度な目を持ち、高い運動性能が備わっていたと予測できる。運動のためには酸素呼吸が利用されたであろう。また、センサーの情報に基づいて、筋肉の運動を統合する神経組織も誕生したに違いない。システムとしての神経回路はヒドラやクラゲの持つ散在神経系が最初とされている。大型化には体の中心部にも効率的に酸素や栄養を運ぶ仕組みを備える必要がある。一方で、大型捕食動物の出現に合わせるように、多くの動物が鉱物質の外骨格をまとうようになった。食物連鎖という関係はカンブリア爆発の時期に誕生したと考えられる。食う、食われるの関係は進化に軍拡競争を加えた。
Pax-6遺伝子は目をつくるための最初の指令を出す遺伝子、すなわち、マスター制御遺伝子である。Pax-6遺伝子を持つ最も原始的な生物はプラナリアである。体の表面に窪みを作り、その底に視細胞を置くことで光源の方向を知る仕組みを作り出した。プラナリアは扁形動物門ウズムシ綱ウズムシ目に属し、前口動物と後口動物の分岐点に位置する。平たい体はエディアカラ生物を連想させる。進化の結果、窪みはレンズを持ち、視細胞は網膜と呼ばれるシートを形成して外界を投影し、認識する目になった。
三葉虫は、たくさんの肢を使って泥を巻き上げ、栄養分を泥といっしょに摂食していたと考えられる。特徴的な掘削跡（生痕）がたくさん残されている。バイオマットは生痕のキャンバスの役割をした。カンブリア紀後期またはオルドビス紀初期（約5億年前）の標本には、海に近い砂丘の堆積物の上に残された動物の歩行跡がある。少なくとも4対の歩行肢をもつ大型の節足動物、おそらく、ウミサソリによるもので、尾の跡も判別できた。海底表面を覆うバイオマットの下を掘り進みながら、そこにある腐食した古いバイオマットを食べていた動物もいて、トンネルも生痕化石として残されている。
カンブリア期にリン酸塩が大量に堆積し、リン鉱石となった。これ以後、リン鉱石といえば生物由来となった。鳥の糞であるグアノが代表例である。
+++ 目のマスター制御遺伝子はPax-6である +++
ホメオボックス遺伝子は形作りの遺伝子です。目をつくる遺伝子 Pax-6は、ショウジョウバエのホメオボックス遺伝子の研究から見つかりました。ホメオボックス遺伝子はショウジョウバエも脊椎動物も共通に持っています。マウスや人間のPax-6遺伝子も、目の形成に関係しています。マウスのPax-6突然変異体はスモールアイと呼ばれ、目が小さくなる異常が起こります。実験的にハエのPax-6遺伝子をハエの体のいろいろな場所で作動させると、体中のさまざまな場所に目ができました。さらに、マウスのPax-6遺伝子をハエの体で作動させると過剰な複眼が形成されました。
Pax-6遺伝子は目をつくるための最初の指令を出す遺伝子です。そのような遺伝子のことを専門用語でマスター制御遺伝子と呼びます。具体的には、Pax-6遺伝子が作動すると目をつくるための多数の遺伝子が整然と働きだし、目を作ります。動物の目は、複眼であろうと、タコやイカのようにピンホールであろうと、一見異なった構造をしていますが、その形作りは Pax-6遺伝子が最初の引き金を引きます。Pax-6遺伝子をもつと判っている最も原始的な生物はプラナリアです。動物の目は進化の途上でただ一度だけ登場し、それが様々な仕組みを持つようになりました。
+++ 弱肉強食は人間の解釈である +++
アノマリカリスは肉食動物と考えられています。カンブリア紀は巨大な生物が登場しましたが、同時に弱肉強食の時代のスタートでもありました。弱肉強食は、本来、動物の世界の現象を表す言葉でありながら、人間社会、経済関係を比喩的に表す言葉として広く流布しています。
動物界において弱肉強食は、例えば、ライオンがシマウマを食べるといった現象を示します。しかし、専門家は弱肉強食という言葉は使わず、「食う-食われる」の食物関係と言います。シマウマも草原の草を食っているからです。この関係は食物連鎖と呼ばれます。ライオンを駆除するとシマウマが増えすぎ、シマウマは草を食い尽くして、最終的には減ってしまう。シマウマは全部食われると困るが、全く食われなくても困る。食物関係は両者の共存のために必要な関係です。
一方、人間界では、競争の結果として勝者と敗者が生ずる現象に対して使われています。動物でも雌を巡る同種雄の競争、なわばりを巡る同種個体間競争があります。人間界での使用例はこのケースに当たります。残念ながら人間社会では強い組織が残っても寡占状態になるだけで、フィードバックがかかりません。独占禁止法などにより法的強制力により、弱肉強食のバランスを維持しています。
+++ 救命艇の倫理 +++
限られた食料しか積んでいない救命艇で全員が生き延びるためには、誰かが犠牲にならなければならない。こんなジレンマは映画などでよく使われる古典的なストーリーです。実際に、食料を自由に選択するには供給率が100% 以上なければなりません。この状況では賞味期限がある食料は必ず捨てられることになります。現在の日本はこのような飽食の時代です。ちょうど100%になれば、食料を管理して平等に生存可能にできます。このような状況では管理社会、ファシズムが成立しやすいでしょう。80%であれば、当然、食料の配分は制限されます。このとき、食料に関して格差が生じ、力が強い人（権力者）はより多くの食料を確保します。かつての王権社会でしょう。50%になったら自由な選択と平等な生存可能性は成り立たないので、強い人だけに食料を分配し、切り捨てられる人が出てきます。切り捨てられた人は生きてはいけません。救命艇ではこの方法でしか、全滅を免れる術はありません。
ゴンドワナ大陸はオルドビス紀からデボン紀にかけて南極を通過した。この頃の陸地はほとんどが南半球にあった。アパラチア山脈の隆起と風化が大気や海洋の化学組成に影響を与えた。特に二酸化炭素の固定化が起こった。
カンブリア紀の生物は５億年前に大部分が絶滅し、オルドビス紀の生物が出現した。一言でいうと豊饒の海の出現。生物の関係が複雑化して、現在のさんご礁のような風景を作り出した。カンブリア紀は突然、化石として生物が出現したので、驚きの意味も込めて進化の大爆発と命名されたが、実際にはオルドビス紀はカンブリア紀を上回る生物の多様化をもたらした。
オルドビス紀で誕生した生物の器官として代表的なものは、石灰質の殻である。層孔虫、サンゴ、腕足類（二枚貝）や巻貝、ウミユリ、オウムガイ（殻のついたタコやイカの祖先）が出現した。身を守るための装備と考えられ、海の中の生物は肉食動物から身を守ることができたものが繁栄した。古生代には礁をつくる生き物として層孔虫が繁栄していた。古生代以降、生物による二酸化炭素の固化は海で大規模に行われた。サンゴの他にも、海には炭酸カルシウムの殻をもつプランクトンもいる。二酸化炭素の減少は生物が寄与したのではないか。オルドビス紀は比較的寒冷であった。
脊索動物から脊椎動物への進化、すなわち、魚類の誕生は、カンブリア紀後期に、浅い海で起こった。最初に出現した脊椎動物は顎を持たない無顎魚類である。無顎魚類の中から体表にリン酸カルシウムの結晶をくっつけて体を守るものが出現して、生存に有利になった。リン酸カルシウムの鎧（よろい）を完成させたのがオルドビス紀に棲息していた甲皮類である。この種の脊椎動物の祖先は現代に生息していない。甲皮を失って裸となったのが現存の円口類である。進化の過程で、甲皮という外骨格から内骨格へ移行した。
コラーゲン繊維は生物が多細胞化したときに誕生した外皮のタンパク質である。原始の脊椎動物の体表は厚いコラーゲン繊維で覆われていた。骨は骨細胞がコラーゲン繊維の束の中に分泌するリン酸カルシウムの結晶である。最初の骨は皮膚のコラーゲン繊維の中にリン酸カルシウムが分泌されて鎧のように体を覆った。人間では頭蓋骨にその名残がある。甲皮は歯のような小片で、鱗のように体を覆った。
外骨格を失った脊椎動物では内骨格が発達した。背骨のように神経組織を守る骨。肋骨のように内臓組織を守る骨。そして、運動のための四肢の骨がある。カメの甲羅は肋骨である。歯は外骨格としての頭蓋骨から発生する。脊椎動物の体も昆虫のように体節に分かれていて、椎骨が基本単位となっている。胎児での骨や内臓の発生に体節の影響を見ることができる。
オルドビス紀に、脊椎動物はメクラウナギやヤツメウナギなどの無顎類と顎のある有顎類に分かれた。その後、脊椎動物の系統では、シルル紀を経てデボン紀までに、有顎類が相次いで海に出現した。デボン紀の約4億年前に有顎類から四足動物が進化した。
遺伝子RAG1とRAG2は、イムノグロブリンなどの抗原レセプター遺伝子において V(D)J遺伝子の組換えを触媒し、獲得免疫の多様性を実現する。これらの遺伝子は、4億5千万年前に脊椎動物ゲノムに挿入された移動性遺伝因子に由来するトランスポザーゼをコードしていると考えられている。したがって獲得免疫の成立はオルドビス紀の頃である。
オルドビス紀に作り出された海の中の多種多様な生き物の世界は、何度かの部分的な絶滅はあったが、ペルム紀まで2.5億年ほど続いた。この時期を古生代と呼ぶ。なお、比較的大規模な絶滅が発生するたびに「紀」が変わる。ゴンドワナ超大陸が南極に達し、寒冷化したため、氷期、間氷期が交互に起こり始めた。生物の大絶滅があり、約57%の属が絶滅し、シルル紀となった。シルル紀では植物の陸上への進出が始まった。
+++ 甲殻類の殻は炭酸カルシウムであるが、軽量で弾力性がある +++
カニやエビ等の甲殻類の殻を構成しているのは、糖であるキチンとタンパク質、そして炭酸カルシウムです。炭酸カルシウムは貝殻の主成分ですが、甲殻類の殻は糖やタンパク質との複合材料になっているため、より軽量で弾力性があります。昆虫の殻は同じ複合材料ですが炭酸カルシウムは少なく、タンパク質が増えています。
骨がコラーゲンの繊維でリン酸カルシウムの結晶を成形したのに対し、節足動物の殻は糖とタンパク質の繊維で炭酸カルシウムの結晶を成形しました。そのほかに生物が作る殻（骨格）の材料には珪酸があります。ガラスです。珪酸の殻を持つのは放散虫や珪藻ですが、珪藻は中生代白亜紀以降に出現した新しい生物です。珪酸はイネ科の植物も多く蓄積します。
+++ 人間の思考は理由を必要とする +++
バージェス動物群のアノマリカリスの体を再現する過程はNHKの番組で紹介されていましたが、とても印象的でした。基本となった考え方は「生物の体はどこもかしこも生存のために有利にできていて、何らかの役割を持っている」です。しかし、実際はそうでもなくて、何でこんなものがあるのだろう、とか、こんな形のほうがいい、と思う構造は良くあります。人間が作った機械だと、機能のない構造は無駄だから、わざわざお金をかけて装備することはなく、存在しないのですが、生物では存在理由のはっきりしない構造は多い。生物の進化は常に出たとこ勝負。継ぎ足し継ぎ足しで来ているから、できてくるものは相変わらず無駄が多く、汚い。それでも人間は理屈をつけたがります。たとえば、
何も生物の体の不思議の説明に限らず、文化や政治などにも通じる考え方ではないでしょうか。
+++ 免疫系は体内への侵入者を監視し、被害から体を守る +++
脊椎動物では体系的な分子のセンサーが構築され、絶えず、環境の分子を捉えています。免疫系です。免疫系は腸管で常に食物、その消化物、腸内の細菌群を監視しています。皮膚では傷による環境物質の侵入を、鼻や口、生殖器などの粘膜でも付着した細菌類を監視しています。基本的なセンサー分子（専門的には受容体、receptorと呼びます）は昆虫にもあるtoll- like receptorと呼ばれる分子群です。細菌やウイルスの基本的な分子構造に反応します。
侵入してきた細菌やウイルス由来の分子の細かな構造を認識するのはリンパ球の抗原レセプターです。環境には無数の異物（抗原と呼びます）が存在しますから、それら全部を個別に認識するためには膨大な遺伝子を維持管理する必要があります。しかし、哺乳類では数十から数百の小さな遺伝子をランダムに組み合わせることで、この問題を解決しています。
リンパ球は成熟する前に分裂しながら遺伝子を組合せ、細胞ごとに抗原レセプターとしてひとつ選択し、待機します（クローン選択説）。抗原が侵入したときは、その抗原に反応する抗原レセプターを持つリンパ球が活性化し、分裂増殖して排除機構を作動させます。排除終了後は反応で作られた余分なリンパ球は除去されますが、一部は待機状態で残され（免疫記憶）、次の侵入に備えます。
リンパ球の抗原レセプターがランダムに作られると自分の体内にある分子にまで反応する抗原レセプターができます。実際にできています。しかし、リンパ球は一人前になる前に教育する環境下で育てられ、自分の体を攻撃する抗原レセプターを持った細胞が除去されます。免疫系が排除するのが外敵だけではありません。体の中で起こる有害な突然変異(がん細胞)も認識し、排除も行います。元は自分の細胞を構成する分子でしたが、突然変異によるわずかな変化も見逃さない精緻な認識性能も備えています。
カレドニアン造山運動期に伴い、シルル紀にイアペタス海が陸地になった。シルル紀は植物が陸地に進出し、節足動物がその後を追った。さらに、シルル紀末には維管束を持つ植物の化石が見つかっている。
大気に酸素がじゅうぶん蓄積されると、オゾン層が形成された。オゾン層は有害な紫外線をカットするバリアとして働き、生物が陸に上がることができるようになった。約4億2000万年前である。海中に比べると、陸上は生命に致死的な紫外線量がまだ多く、さらに、乾燥を防止するための仕組みや浮力が無いため体を支える構造が必要になる。一方、酸素濃度が海中より遙かに高く、競合生物が皆無であるという好条件もあった。植物にとっては光量も二酸化炭素量も海中より遙かに多いという意味で魅力的な環境であった。
地衣類（コケ）が現れ、ついでシダ類が繁茂した。最古の陸上植物の化石はオマーンで発見された苔類の胞子と胞子嚢である。4億7000万年前（オルドビス紀）である。植物体の化石で最古のものはクックソニアでシルル紀中期（4億2500万年前）のものである。シダといってもまだ葉が分化しておらず茎だけの形だった。乾燥に耐えるためには水分調節を可能にする気孔を持たなくてはならない。重力に逆らって水や栄養分を運搬することができる細い管を束ねた構造（維管束）を持たなければならない。維管束はより目的にあった構造が進化し、同時に、茎も強固になった。
植物が陸上で成功すると、腐った植物を食べるダニのような動物が上陸し、ついで昆虫類が上陸した。最古の昆虫の化石はスコットランドで発見された4億年前（シルル紀）のものである。陸の上では浮力無しで体を支え、また、乾燥に耐える必要があったので、体が殻で覆われた節足動物が先に陸上に進出したのであろう。陸上で運動するためには殻が関節で分断され、足などの運動器官は体を支える構造を備える必要があった。
+++ 土壌 +++
生物が陸上に進出したことで土壌が形成されました。それまでは岩か砂、泥が陸地を覆っていました。植物は自らの死骸を土壌に与え、微生物や小さな動物が土を構造化します。そして一層、それぞれの生物にとって良好な環境が作り出されました。
生物は環境を作り、作り替え続けています。これにより生物と環境との間にループ構造が出現し、生命のシナリオは一気に複雑化しました。生物が環境に働きかけて環境を変える。変化したその環境が逆に生物の進化に影響を与える。すなわち、生物は自分を保存するように環境を変える傾向があります。それをニッチ構築といいます。究極は人類の文明でしょう。
自分が進化したことが原因となって、相手の進化に影響を与える。相手に与えた影響が再び自分の適応度地形の変化になって戻ってくる。変化が変化を呼び起こし続けるようなダイナミックなループ構造は共進化と言います。
人類の進化はスピードアップしているという報告が出てきました。生存環境の変化が激しく、それに適応するために変わらざるを得ない状況になってきました。
+++ 陸上で誕生した才能 +++
進化を研究する上で陸上への進出は、水中に住んでいた生物がいかに陸上で生きられるように変化したかがテーマでした。しかし、今月のCurrent Biology誌（Oct. 2017）でカルフォルニア大学のVermeij博士は陸上に進出した生物は水中で生活していた時よりも進化を加速したという今までの違った視点から説を唱えています。
草食性の脊椎動物、維管束、飛行能力、エコーロケーション、恒温性、色覚などは陸上での生活から生まれたと考えています。4億4000万年前に生物が陸上に進出した後を化石の証拠を中心に考察しました。9つの能力は陸上生物から水棲生物へともたらされたと考えています。水中のみで生まれた能力は電気ナマズなどの電気的に獲物を検知したり捕らえたりする能力だそうです。
陸上での進化の原動力は運動のための抵抗が低いことや乾燥などのストレスが大きく、生き残るための選択圧が強く働くためと考えられます。実際のところ、化石だけの証拠だと実証性に乏しく、遺伝子時計やゲノム構造からの証拠が追加されることでしょう。
+++ 生物体は資源でもある +++
生物の体は化学物質でできていますから、燃料や化学原料としても使われます。木材や植物繊維は代表的な材料です。家畜の皮、骨、家禽の羽は捨てられることなく、衣類や布団、小道具として利用されてきました。BSE問題でクローズアップされた牛のくず肉や骨由来のゼラチン。カプセル材料など医薬品に大量に使われています。臓器エキスは細菌の培養液としてアミノ酸醗酵、ワクチン製造に欠かせません。
これら身近な生物の他に、成長が早いなどの理由で多くの植物が原料に登録され、また、今までは捨てるだけであった豆の絞りかすなどの利用法も開発されて、バイオマスと総称されます。光合成の化学的な仕組みにより、植物はC4植物とC3植物に分けられます。C4植物にはトウモロコシやサトウキビ、雑穀類があり、強い光の下、C3植物より効率よく糖を作り出します。トウモロコシやサトウキビはバイオマスとしてバイオエタノールの主要な原料となり、注目されます。そのほかに巨大な海藻なども候補です。
都市の固形廃棄物にはたくさんの有機物が含まれています。この有機物を燃料にできないか。セルロース分は発酵することで糖やアルコールが得られますが、そのほかの有機物の利用は大変です。最近では固形廃棄物を丸ごと処理してしまう技術が実用化されています。この方法は応用範囲が広いので、有望視されています。
ロディニア大陸の分裂からパンゲア超大陸の形成までを簡単にまとめておく。大陸の衝突の過程で2つの大きな造山運動、カレドニア造山運動、バリスカン造山運動が起きて大山脈が形成された。
6億年前にロディニア大陸が分裂してゴンドワナ大陸、シベリア大陸、成長前のローラシア亜大陸（北アメリカとグリーンランド）、バルチカ大陸（バルト楯状地を含む北西ヨーロッパの陸塊とモロッコあたりの地塊を含む西アフリカの陸塊）に分かれた。ゴンドワナ大陸は南半球に、そのほかの大陸は北半球にあった。シベリア大陸、成長前のローラシア大陸、バルチカ大陸に囲まれた比較的浅い海をイアペタス海と呼ぶ。
オルドビス紀にはイアペタス海の西側にはローラシア亜大陸が、東側にはバルチカ大陸があった。バルチカ大陸がローラシア亜大陸に接近し、シルル紀末にイアペタス海が消滅した。形成された大陸をユーラメリカ大陸と呼ぶ。イアペタス海のあった所にはノルウェーやスウェーデンのあるスカンジナビア山脈からイギリス、アイルランドを通って北アメリカ東岸のアパラチア山脈に続く大山脈が形成された。これをカレドニア造山運動と呼ぶ。カレドニア造山運動は4.2-3.9億年前（デボン紀）に起きた。
カレドニア造山運動時代にはリーク海が拡大した。ゴンドワナ大陸はリーク海を隔ててユーラメリカ大陸の南側にあり、石炭紀には南側が南極に達した。
バリスカン造山運動は石炭紀（3.5-2.9億年前）に起こった。この造山運動はリーク海がユーラメリカ大陸とシベリア大陸の下に沈み込むことで起こった。まず、ユーラメリカ大陸とゴンドワナ大陸の西側が衝突し、２つの大陸の間に広がっていたリーク海のうち、西側が石炭紀後期に消滅した。チェコスロバキアからドイツ、ベルギー、フランス北部、そして大きくずれてイベリア半島に至る大山脈が形成された。リーク海の東側は古テチス海と改名。ユーラメリカ大陸とゴンドワナ大陸に囲まれた海であった。
最後にシベリア大陸がユーラメリカ大陸に衝突し、ローラシア大陸が完成し、その衝突面にウラル山脈が形成された。ローラシア大陸とゴンドワナ大陸は徐々に近づき、ペルム紀末には超大陸パンゲアができた。
当時の２大大陸が衝突したのであるから、その規模は史上最大であった。形成された山脈を西から辿ると、北アメリカのアパラチア山脈、ヨーロッパに渡って、イベリア半島、イギリス南端部、ベルギー、フランス北部、ドイツ中央部、チェコ西部に達する。さらに、第二段階として東の延長には古テチス海がローラシア大陸に沈み込み、沈み込み帯に、中央アジアの天山、アルタイ、大興安嶺、そして南下して、インドシナ半島の東部の山脈が連なり、パンサラッサ海の沈み込み帯にできたオーストラリア東部から南極に達した。
ゴンドワナ大陸の北側にあったシンメリア亜大陸が北上し、古テチス海が消滅するとともにローラシア大陸に衝突した。イラン北部からアフガニスタンに延びる山脈が形成された。ゴンドワナ大陸とシンメリア亜大陸の間の海が拡大し、テチス海が開かれた。この頃にシベリア大陸に付随した2つの陸塊、揚子地塊と北中国の中朝地塊が衝突した。
カレドニアン造山運動期に伴い、シルル紀にイアペタス海が陸地になった。シルル紀は植物が陸地に進出し、節足動物がその後を追った。さらに、シルル紀末には維管束を持つ植物の化石が見つかっている。デボン紀には、森林が形成され、淡水魚、昆虫、最初の両生類（イクチステガ）など陸上生活に適応した生物が進化した。バリスカン造山運動によって石炭紀後期にリーク海が閉じた。石炭紀には低湿地帯では巨大樹木の森林（鱗木）や裸子植物である針葉樹が出現した。ペルム紀には完全な陸上生活ができる哺乳類の祖先や原始的爬虫類をはじめ、多様な昆虫類、そのほかの節足動物が出現した。 2つの造山運動に押されて、生物は陸上生活への適応進化を加速した。
+++ 造山運動は火山帯と褶曲山脈 +++
陸が乗ったプレート同士が衝突すると巨大な褶曲山脈ができます。現在の地球ではアフリカ大陸とアラビア楯状地、インド大陸がユーラシア大陸にぶつかったところがアルプス＝ヒマラヤ造山帯となっています。ユーラシアプレートの下にアフリカ、アラビア、インドプレートが沈み込んでいます。これらのプレートは過去にテチス海を載せていたため、アルプス＝ヒマラヤ造山帯の山の頂上から海生動物の化石が見つかります。アルプス＝ヒマラヤ造山帯の成長は1000万年前からで、地球の歴史から見るとそれほど古いことではありません。
海のプレートと陸のプレートがぶつかったところでは海のプレートのほうが密度が高いため、海のプレートが陸のプレートの下にもぐりみます。海のプレートは水を含んでいることもあり、マントルに入り込むと融けて大量の花崗岩が生み出され、激しい火山活動が起きます。また、花崗岩は密度が低いので、重いマントルの上に「浮く」。現在の最大の造山帯は環太平洋造山帯です。帯状山脈や弧状列島が造られ、大陸側に盆地や海盆があり、大洋側に海溝があります。太平洋のプレートは南太平洋の海嶺から生み出され、南北アメリカ大陸、千島列島から小笠原諸島にかけて沈み込んでいます。
アメリカ大陸側はロッキー山脈、アンデス山脈という古い山脈です。原生代からここは大陸の端で、しかも、西側に海洋プレートが沈み込んでいました。カンブリア紀の進化の大爆発を記録・保存したバージェス頁岩はロッキー山脈にあります。また、アジア側は日本列島を代表とする弧状列島ですが、海の水を取り去れば、ロッキー山脈、アンデス山脈に匹敵する大山脈が出現します。海のプレートが沈み込むときには海底に溜まった堆積物や、島やサンゴ礁を陸に押し付けていきます。付加物と呼ばれます。この部分は陸塊が成長している部分です。
アルプス=ヒマラヤ造山帯の東の端はマレー半島から、インドネシア、ニューギニア、ニューカレドニアにかけて弧状列島になっています。また、フィリピン海プレートは日本の伊豆半島を北端として、琉球諸島、台湾、フィリピンへと達しています。ニュージーランドの南では太平洋プレートがオーストラリアプレートに沈み込み、サモア、トンガ付近からニュージーランドを経て弧状列島を形成しています。
+++ 人類の衝突は避けられない +++
戦争の火種は国家の間の不和や国家の拡大路線・侵略行為にありました。ヨーロッパ諸国が拡大政策を採った19、20世紀は戦争の世紀と呼ぶほどの大規模な戦争が起こりました。特に、２０世紀前半は、帝国主義による大戦とその戦後処理に追われました。その結果、国家単位で相談して相互の安全保障を計る仕組みができました。国際的な連携によって侵略戦争や、核の脅威を封じ込めることができ、不完全ながらもある程度の効果を上げています。
現代になると、人、モノ、資本、情報が国境を越えて移動する規模が大きくなりました。地域的な紛争はテロとして、また、感染症などの脅威もボーダーレスで地球に拡大します。市場原理に重きを置く世界規模の経済活動によって途上国の人々の貧困も固定されています。食料、教育、保健医療サービス、職、住居が欠乏し、恐怖や怒りを産みます。そして、紛争、テロ、人権侵害、難民、感染症の蔓延、環境破壊、経済危機、災害などの恐怖が途上国の市民を襲います。情報社会のなかで格差に対する怒りが先進国に向けられます。発展途上国の立場を理解する必要があります。
南シナ海の南沙諸島、尖閣諸島の領有権問題に象徴される中国政府の強硬姿勢には驚きです。レアアースの対日輸出中止や邦人拘束など、およそ関係のない方面からも圧力をかけるやり方、それは先進国の常識から外れた強硬措置と考えられます。各国政府も「独善的な中国の脅威」に対して不信感を表明しています。
中国の経済発展がこのまま続けば、遅かれ早かれ、領土だけでなく資源の奪い合いが生じます。地球生態系が抱えられる人間の活動には上限があり、その奪い合いが衝突であるならば、人類始まって以来の悲劇（第3次世界大戦？）になるでしょう。なぜなら、奪い合う必要がなくなるまで、人類の活動（人口）を減じることが衝突の終息点となるためです。民主主義は「人の頭を割る代わりに人の頭を数えること」と定義されますが、有限の資源を奪い合う状況下では「人の頭を数えて有利になるには人の頭を割るに限る」
+++ 大地の離合集散は、同じ部分でおこっている？ +++
大地の移動の歴史は、なかなか全体像が見えず、つながりを理解するのに苦労します。ところで、大地の離合集散をみると、だいたい同じ部分が裂け、癒合するように見えますが、そうなんでしょうか？ 地球の大規模なマントル対流の性質としてそうなっているのでしょうか。私見でこじつけると、月が地球から分離したときのジャイアント・インパクトが地球のマントルになんらかのひずみを残し、ぶつかった半分（半球）の流動性が高いのではないかと思っています。
デボン紀は「魚の時代」と呼ばれ、脊椎動物の原形がつくられた。シルル紀に出現した初期の硬骨魚類は、リン酸カルシウムの内骨格、すなわち、ミネラルの貯蔵庫を持っていたため、汽水や淡水域に進出することができた。硬骨魚類はデボン紀の淡水域で繁栄し、現在のほとんどの魚類の祖先である。多様な気候風土、生態的に隔離された環境である河川・湖水で様々に進化した魚類はデボン紀の後期には徐々に海へと回帰した。
デボン紀で海を支配していたのは板皮類であった。板皮類は最初にあごを持った硬い鎧を持つ魚類である。板皮類では胎盤と臍の緒を持つ化石が発見された。板比類は現在では絶滅している。初期の有顎脊椎動物、顎口類では、体内受精および胎生が広く行われていたようである。胎生の起源は3.6億年前に遡る。現代のサメは同じ仕組みを持つ。原始的な魚は背から尾を経由して腹に至る一枚の鰭を持つ。そこから胸鰭と腹鰭という２対の鰭を獲得した。体の構造を支配する遺伝子はHox遺伝子である。
肉鰭類と条鰭類は4.2億年前に分岐した。現在の魚類のほとんどは条鰭類である。放射骨が直接、肩にくっついている。条鰭類は陸上生活に必要な遺伝子のうち、滑膜を持った関節を誘導する転写因子の遺伝子や肺を構築するのに必要な11個の遺伝子を持っている。例えば、肺の膨張と収縮を滑らかにする肺表面活性物質である。さらには肺循環専用の右心臓を誘導する転写因子を持っている。しかし、肺や関節、右心臓は持っていない。
肉鰭類の魚類は２種類しか生き残っていない。肺魚とシーラカンスである。鰭が肉質で、腕が肩について、その先に鰭がある。肺魚が陸上動物の枝から分かれたのは4.3億年前。肺魚は食道から枝分かれした、毛細血管が密に分布した組織、肺を持つ。さらに新たな肺界面活性物質の遺伝子や５つの足指の遺伝子、腕の筋肉へ達する神経などがある。
3.8億年前にユーステノプテロンを代表とする肉鰭類が部分的な陸上生活を始めたと考えられる。肉鰭は障害物の多い陸上の水中を、障害物を掻き分けながら移動するために発展したのではないか。肺呼吸は濁ったり澱んだりして鰓では呼吸しにくい浅い沼などで発達したのではないか。肉鰭類は陸上の昆虫などをえさとするために頭部が扁平となり、眼が上に移動し、体は水面の下で、目は水面上で上を覗う。肉鰭を使ってジャンプすることで餌を得る。
肉鰭類から両生類が進化した。最も原始的な四足動物とされるのはデボン紀後期のアカントステガとイクチオステガであり、これらは足にそれぞれ８本と７本の指を持っていた。両生類の出現はデボン紀後期である。内陸部は乾燥していたが、大森林が適度な湿気を保ち、両生類にとってゆりかごの環境を作り出した。4.4億年前に生物が陸上に進出した後、草食性の脊椎動物、維管束、飛行能力、エコーロケーション、恒温性、色覚などは陸上での生活から生まれた。そしてこれら9つの能力は陸上生物から水棲生物へともたらされた。
再び全地球的な寒冷化が起こり、35%の属が絶滅した。おそらく、原因は陸上植物の多様化による風化や土壌の形成による二酸化炭素の低下と考えられる。絶滅が比較的緩慢であることから寒冷化の後の全地球的な温暖化も関係するかもしれない。陸上植物の系譜は石炭紀の章でまとめる。
+++ 歯も由来は外骨格と同じである +++
歯は外骨格としての頭蓋骨から発生します。歯の発生と言うと、鮫の歯が有名です。鮫肌と呼ばれるように、鮫の鱗（うろこ）は楯鱗と呼ばれ、エナメル質、象牙質、骨様組織からできています。歯と同じ構造なので、皮歯と呼ばれます。鮫には口の中にも粘膜性の皮歯があります。口の皮歯は内側から成長し、歯となってせり出してきます。常に生えかわる歯です。
人間を含めて哺乳類の歯は1度しか生えかわりません。顎の成長に合わせて１回だけ生えかわるように遺伝的にプログラムされているようです。歯はエナメル質と象牙質からなっています。どちらもリン酸カルシウムですが、歯の外側にあるエナメル質はほぼ結晶状態でとても硬い組織です。１度しか作られず、再生されません。エナメル質を裏打ちするのが象牙質です。ここには細胞が入っていて、虫歯になると、その刺激を内側に伝え、また、内側から象牙質を補強して穴が開くのを防いでいます。
+++ 骨は常に再生と破壊を繰り返している +++
虫歯を作るのは微生物の活動によって分泌された酸です。虫歯と同様、骨も酸で溶かされます。骨を溶かす細胞は破骨細胞と呼ばれ、骨にくっついて酸を分泌します。一方で骨は骨芽細胞で作られます。２つの細胞の働きはバランスがとれていて、力のかかる場所は骨が多く造られ、力がかからないと骨が溶かされて吸収されます。宇宙に行って骨に体重という負荷がかからなくなると骨はやせ細ってしまいます。また、怪我や病気で長い間寝たきりになると、骨はやせ細ります。健康な時には破骨細胞と骨芽細胞の活性は均衡しています。破骨細胞が壊した古い骨と同じ量の新しい骨が骨芽細胞によって造られ、骨の量は常に一定に保たれています。骨の言わば新陳代謝を骨のリモデリング（骨改造現象）と呼んでいます。不思議なことに、骨はいつも再生されていますが、形は全く変化しません。骨折のときも本来の形を覚えているかのように治癒します。
+++ 世の中の変遷に対応するためのリモデリングの発想 +++
常に少しずつ壊し、そして再生する作業を行うことで、骨は環境から与えられる物理的なストレスに応じて無理なく成長します。このイメージはゆっくりと変化する世の中に応じて常に全体と部分の点検をする組織体を連想させます。人間社会もゆっくりとですが世代交代し、新しい世代は古い世代とは異なった世界認識を持って新しい問題に取り組み、社会を築いています。会社では新人が入り、定年を迎えた人、会社では自己実現できない人などが辞めます。抽象的な例では法律があります。法律は新しくできることはよく聞くのですが、必要なくなって廃止することはあまり聞きません。廃止ではなく、世の中の変化に合わせて改正されます。
問題はリモデリングのスピードと、環境の変化のスピードが一致するかです。組織は社会環境の変化による見直し作業が課せられますから、時間と手間が必要です。リモデリングは常日頃の作業です。社会における小さな組織では見直しに必要な労力などの余裕や的確な状況判断がうまくできない場合もあるでしょう。大きな組織は余裕がありますから、リモデリングは可能です。しかし、うまく作動しないと、組織が硬直して時代の要請にそぐわなくなり、会社なら倒産や縮小に追い込まれます。
現在の北米からヨーロッパにかけて存在する巨大な炭田は石炭紀に繁茂した植物に由来する。米国のウェストバージニア州では、35万年かかって形成された17メートルの厚さの石炭層が117も重なっている。
シルル紀（約4.5億年前）にオゾン層が完成し、植物が上陸した。デボン紀に長い時間をかけ、水分の蒸発を調節する気孔、水を運ぶ維管束、乾燥に強い胞子を装備したシダ植物は石炭紀に大森林を形成した。シダ植物は生活環に液体の水を必要とする受精期があるため、水辺から離れることができなかった。
世界で最も古い木Cladoxylopsidはデボン紀（3.93億年～3.72億年前）の高さ12メートルほどのヤシに似た木である。化石の解析の結果、維管束を形成する木部の柱がたくさん並び、中空の幹を形成していた。
植物を食べる動物があまり上陸していなかったので、大森林は丸のまま倒れて積み重なり、堆積した。すなわち、炭素を大地に埋めていった。収支決算として、光合成で作られた酸素が余り、大気中の酸素濃度が上昇した。植物の上陸当時は大気中の酸素は1%程度であったが、石炭紀からペルム紀（3.5-2.5億年前）にかけて30%あるいはそれ以上に達した（現在は21%）。石炭紀半ばの3.3億年前は南半球にあったゴンドワナ大陸が氷河におおわれた。大繁栄した陸上植物が地中に埋没した結果、大気中の二酸化炭素濃度が低下したためと考えられる。リグニンを分解する菌類が石炭紀末に出現し、ようやくシダ植物が分解されるようになった。
植物の後に節足動物が上陸した。シルル紀後期（4.15億年前）の地層から鋏角類（蜘蛛、ダニの仲間）の化石が発見され、これが最古の陸上甲殻類の証拠とされる。節足動物は殻に覆われていたため、比較的乾燥に強い。空気から直接、酸素を取り込む仕組み（気管。気管の体表にある開口部を気門という）を装備すれば陸上に上がることができた。
巨大な節足動物ウミサソリの足跡化石（3.3億年前）がイギリス北部で発見された。足跡の大きさから、体長1.6メートル、幅１メートルのウミサソリと推測された。３対の足がつけた跡のほか、真ん中には尾をひきずった跡もはっきり残っていて、水中で浮いている状態ではなく、水から出て歩行していた跡と考えられる。ウミサソリは2.5億年前に絶滅した現代のカブトガニやサソリに近い節足動物である。
シダ植物群と節足動物群がそれまで砂漠であった陸地を次々に土壌化していった。土壌とは、地表を覆う岩石の風化生成物と植物の分解残留物の混合物である。粗粒の無機物、コロイド状の無機物、有機物、微生物、土壌水、土壌空気からなる。陸上の安定な生態系に必須のものである。
節足動物は陸上では巨大化できない。体を支える外骨格の重量が大きいため、外骨格が大きくなるには大きな筋肉が必要になるが、容積の制限がある。筋肉の性能により、大きさの上限が決まる。また、気管は酸素を受動的に取り込む装置であるため、酸素呼吸が十分にできない。
石炭紀からペルム紀にかけては酸素濃度が上昇したことにより、呼吸の問題は解決した。昆虫類が巨大に進化した。ペルム紀以降、巨大な炭田ができなくなったのは大繁栄した昆虫類が植物を食べ始めたためではないか。以後、昆虫は植物の天敵となり、3億年の間、両者の間で濃密な共生関係、食べるものと食べられるものの攻防が進化・発展した。
石炭紀には昆虫の適応放散が起こったと考えられる。その理由は昆虫が翅を発明し、空中という三次元の世界へ進出したこと。羽を持ち、空を飛ぶ昆虫は3億年前（石炭紀）に出現した。約2.5億年前（ペルム紀）には現在の昆虫の祖先がほぼ出揃った。
被子植物と裸子植物との共通祖先は3.1-3.5億年前（石炭紀）に生息していたと考えらえている。シダ植物の胞子を作るための遺伝子のセットとソテツの種子を作るための遺伝子のセットはほぼ同じである。つまり、胞子から種子への大進化は遺伝子レベルでは新しいものがなく、単に、遺伝子の使い方の変化であった。
+++ 昆虫と植物の関係は非常に複雑で、エレガントである +++
アゲハチョウの幼虫はミカンの仲間の葉しか食べません。ところが、よく似たキアゲハはニンジンやセリの葉を食べ、ミカンには見向きもしません。カイコの幼虫はクワの葉だけです。多くの植物を食べる昆虫は、ごく限られた植物しか利用できません。
最初は昆虫が植物を食べる。植物は色々な化学物質を体内にためて昆虫を寄せ付けなくしました。しかし、その化学物質を食べるように進化した昆虫は、今度はその化学物質を目当てに食べにやってきます。昆虫に見られる極端な偏食は２億年に及ぶ食物関係の結果です。特別な植物の利用や環境への適応といった昆虫の性質は、昆虫自身の性質、すなわち、昆虫の遺伝子に書き込まれた情報に基づいていると考えるのが常識的です。ところが、アブラムシの偏食は、体内に存在する共生細菌によって決まっていました。アブラムシはブフネラという共生細菌を必ず保有しており、必須アミノ酸などの供給をうけています。
多くの昆虫の体内にはさまざまな共生微生物が存在し、宿主の生理機能や性格に影響しています。シロアリの消化管内共生原虫はセルロースを分解し、シロアリに栄養を供給します。動物にも似たような意味での腸内細菌が寄生しています。
ランなどに見られる虫媒花の戦略は巧妙です。植物の中には虫を呼び寄せて食べてしまうものもいます。さらにはアカシアのように蟻に巣と蜜を提供し、害虫から守ってもらう植物、葉きり蟻のように葉でキノコを育てる蟻もいます。
+++ 高度な昆虫は変態する +++
昆虫は変態（メタモルフォーゼ）します。モンシロチョウが、芋虫から蛹に、蛹から蝶になる変化です。非連続的な成長を指す用語です。アニメのポケットモンスターでの進化は変態をイメージした現象でしょう。変態は昆虫の神秘的な魅力の一つです。昆虫の中には子供が大人に成長するような連続的な変化をする蟷螂（かまきり）やバッタなどの昆虫もいます。
昆虫はすべて蛹になるわけではありません。不完全変態をする直翅目 (バッタ)、半翅目（蝉）がいます。完全変態するのは鞘翅目（甲虫）、鱗翅目（蝶）、双翅目（ハエや蜂）です。幼虫のときは芋虫。蛹を経て、翅のある成虫になります。完全変態をする昆虫の方が高等と考えられており、被子植物の出現と共に白亜紀から爆発的に進化したと考えられています。
メタモルフォーゼは生まれ変わりや変身といった意味合いも持ち、現在と違う人生を生きるためのキーワードです。物質的に恵まれた現在では、あまり永続的な変化は好まれません。退屈な日常へのスパイスといった程度が頃合でしょう。
旅行や演劇は日常を離れ、他人に成りすますことで精神的な刺激を得ます。仮面舞踏会や着飾って出かける盆踊りさえもメタモルフォーゼでしょう。テレビですっかり子供番組として定着した変身アニメですが、子供の頃から変身物に馴染んでいる我々の世代では懐かし番組として特集番組が組まれます。
メタモルフォーゼの魅力は退屈な日常と刺激的な非日常の対比だけではありません。変身後は変身前の責任を問われない、したがって永続的な義務が生じないなどのメリットもあります。
+++ 昆虫の翅（はね） +++
進化の過程で最初に翅を持った昆虫はトンボの仲間とされています。近縁種であるカゲロウのゲノム配列が解析され、翅の起源について重要なヒントが得られました。カゲロウのような小さな昆虫の場合、ゲノム配列を決定するには1個体では無理です。そこで、複数の個体のゲノムを調べてつなぎ合わせることにしました。さらに、カゲロウを飼育して発生の過程で様々な臓器で発現している遺伝情報も併せて解析し、遺伝子の機能を探りました。
幼生のえらには匂いを検出する遺伝子が発現していることがわかりました。つまり、幼生のえらは鼻や舌の機能も持つと推測されました。幼生のえらは腹部に節に1対あり、外側に突出しています。胸の節は通常3つの節があって、3対の脚が生えています。さらに、翅は2つの節に2対あります。そして、えらと翅の形成には同じ遺伝子プログラムが使われていることがわかりました。
いままでは昆虫の翅は脚の変化したものと考えられていました。今回の成果からえらの形成と翅の形成に進化的な関連があることが示唆されました。まだ仮説ですが、各節に脚、翅、えらが形成されうること、それらは進化的、発生学的に関連しているようです。そして、昆虫は胸部から3対の脚と2対の翅が生えていますが、進化的には5つの節が合体したものと考えられました。
2.7億年前から2.5億年前は極めて暖かく、平均気温は現在よりも10 Cも高かった。シダ植物の森林が繁茂し、巨大な昆虫類が飛び回っていた。ペルム紀の初期には、パンゲア超大陸が形成されていた。シベリア大陸もパンゲア大陸と衝突し、ほぼ全ての陸地が1つの超大陸としてまとまることとなった。パンゲア大陸は赤道を挟み三日月状（Ｃの字）の形であった。大陸の周囲はパンサラッサと呼ばれる大洋が囲んでおり、大陸の東側（三日月形の内側）には古テチス海と呼ばれる海が広がり、周囲に小大陸や島が点々と連なっていた。
陸生脊椎動物（四足動物）が残した足跡の化石が約4 億年前と同定された。ポーランドのホーリークロス山脈のZachelmie 採石場で見つかったものである。足跡の中には、保存状態が極めて良好で足部の形態の詳細な検討が可能なものがあり、初期の原始的な四肢動物であるイクチオステガと類似している。四肢動物の体の化石の最古のものよりも1800 万年古い。
両生類の出現はデボン紀後期である。内陸部が乾燥したが、大森林が適度な湿気を保つゆりかごの環境を作り出した。両生類の中から殻のある卵を産む有羊膜類が分岐し、より乾燥した土地へと棲息範囲を広げた。陸上に進出した頃の生物の分類は整理されておらず、絶滅種も多い。ペルム紀には有羊膜類から双弓類（恐竜や現生爬虫類の祖先）、単弓類（哺乳類型爬虫類。哺乳類の祖先）が進化した。哺乳類型爬虫類であるディメトロドンなどが覇権を握り、その大きさは3.5メートルほどにもなった。
ペルム紀には、様々な植物、巨大な両生類や爬虫類が生息していた。ペルム紀の浅い海の堆積物からは、豊富な軟体動物、棘皮動物、腕足動物の化石が産出する。三葉虫なども繁栄していた。植物では、シダ植物に加え、イチョウ類やソテツ類といった裸子植物も繁栄を始めた。中国西北部でPT大量絶滅時（2.33億年前）の昆虫化石が大量に発見された。28科におよぶ。不完全変態をする昆虫のほか、たくさんの完全変態昆虫も含まれていた。
ペルム紀末（2.5億年前）には地球史上最大の大絶滅が起こった。海棲の無脊椎動物の96%の種が消えた。この700万年前にグアダルピアン世末の大絶滅が起こった。原因は中国南西部にある峨眉山（がびさん）トラップ（Emeishan Traps）である。峨眉山は中国四川省にある山で、その周辺に玄武岩溶岩が広がっている。2.62~2.61億年前に主に活動し、約100万立方kmの大量の溶岩を生成した。ペルム紀末の大絶滅はシベリアン・トラップという巨大噴火と想定されている。
パンゲア超大陸の周囲へ沈み込んだ海洋プレートが一斉に地球の核へ向かって落ち込みはじめ、その反動として地表に向かう巨大スーパーホットプルームが発生した。巨大な火山活動、大噴火が60万年ほど続いた。その跡がシベリア洪水玄武岩とされている。大量の火山灰で地球が覆われ、寒冷化・暗黒化で植物が枯死した。そのあと、火山活動で放出された二酸化炭素で大気中の二酸化炭素濃度が2倍に増え、温室効果で平均気温が5℃上昇した。気温の上昇はメタンハイドレートを崩壊させ、放出されたメタンがさらに温室効果を加速させた。メタンが燃え、また、植物不足で酸素欠乏が長期に渡ったと考えられている。呼吸器系のより進化した二枚貝などはこの変化にたえることができたようだ。単細胞のフズリナ類や長い間繁栄してきた三葉虫は絶滅した。サンゴ類、ウミユリ類、腕足類、コケムシ類、アンモナイトが次の三畳紀にわずかに残された。
海洋だけではなく、陸上においても生物は大量に絶滅した。哺乳類型爬虫類もペルム紀後期には長期に渡って数度の絶滅現象を経験した。陸上の生物の中で生き残ったのは効率的な呼吸装置を持つ生物である。鼻と口を分離し、また、哺乳類型は虫類は横隔膜を使って呼吸する生物であった。鳥類（恐竜も）のように、肺のほかに気嚢を持って、循環型の呼吸器を発達させた動物が生き残った。植物は乾燥に強い種子により子孫を残せたためにあまり大絶滅しないのだが、ペルム紀末には植物もかなり絶滅した。
ペルム紀末の大量絶滅を区切りとして古生代から中生代に代替わりした。三畳紀はじめは地球上の生態空間は空っぽで生物があまりいない状態ではなかったか。三畳紀に入ると爬虫類が大きく進化し、ついには恐竜が地上に大繁栄した。
+++ 洪水玄武岩 +++
ペルム紀末の大量絶滅の引き金を引いたのはシベリア・トラップ（Siberian Traps）とされています。シベリア・トラップとは、現在のロシアでいうと、ウラル山脈の東から、中央シベリア高原、バイカル湖の西側に至る巨大火成岩岩石区（LIP：Large Igneous Province）です。帯状に延びた溶岩体と火山灰からなる凝灰岩の堆積物からなります。ドーム型の火山はなく、大地の裂け目から300万立方kmもの大量の玄武岩質溶岩があふれ出しました。
このクラスのLIPは時々起こっていました。三畳紀のアフリカ、ドラケンスバーグ山脈に広がる「カルー玄武岩」、白亜紀のブラジルの「パラナ玄武岩」、白亜紀に活動した南太平洋の「オントンジャワ海台」、白亜紀～暁新世のインド、デカン高原の「デカン・トラップ」、中新世のアメリカ合衆国の「コロンビア川台地」などがあります。いずれも紀の境界となる絶滅やそれに準ずる絶滅に関与が疑われています。
+++ プリコラージュ +++
陸上脊椎動物は四足です。進化論が論ずるように、生物は常に多様化して、その中で自然選択がおこるならば、足の本数の多い生物が生まれたりするはずです。足から手や翼へと機能の転化は起こりましたが、多様化は起こりませんでした。四足で固定されているような原理を発生拘束と呼びます。発生のプログラムの必要上、変更不可能であると考えられます。進化の途上では器官などの数は比較的自由ですが、一旦、遺伝子に固定されてしまうと固定された数以外への進化は困難になります。
進化が山頂（局所最大）で身動きできなくなっていることも大いにありえます。もっと機能的に優れた頂があるにもかかわらず。進化は手近にあるものから出発して改良を重ねていく。すでにそこにあった形態を変更することで現在の形態は生まれてきました。進化の大部分は、今までにあった遺伝子にちょっと手を加え、それまでとは違った環境下で機能させることに見えます。
現代社会では目的や概念に即して手段を講じる近代科学的なアプローチが一般的です。私たちの身の回りにあふれる工業製品はある用途や機能をはたすためにつくられています。ジュースの缶はジュースを容れるためにあるのです。だから、中身のジュースがなくなれば、空き缶は用済みになって捨てられてしまいます。
一方、未開社会では、手にはいる材料はその特性に応じて最大限有効に活用されました。民未開社会ではありあわせの道具と材料を元に何かをなしとげようとします。空き缶はケロシン・ランプになり、帽子や鞄や子どもの玩具に早変わりします。固定概念にとらわれた私たちは意表をつかれ、そこにジュースの缶の可能性と作り手の創造力とを垣間見るのです。民族学者のレヴィ＝ストロースは、今あるものを少し改良して新たな機能を生み出すことにブリコラージュという言葉をあたえました。
+++ 選択の厳しい世界は単純化する +++
経済効率を重視すると多様性が削られます。このところの不況のあおりで競争が激化した結果、いろいろなところで選択の範囲が狭まったような印象があります。デパートの紳士服売り場でもどこにでもあるブランド物しかなく、紳士服専門店でも似たようなデザインしかありません。量販店にいたってはでも再び多様性を許容する範囲は狭くなっているようです。どこにでも似たようなものしかない。それは子供服でも、食品でも、文房具でも同じです。
パレートの法則を知っていますか。80:20の法則とも言います。マーケッティングでは売上の80％は20％の製品である。同じように、売り上げの80%は20%の顧客がもたらす。経済学や経営学の法則ならいいのですが、経営の効率化に応用されると、20%に販売努力を集中することになり、効率の悪い80%は切り捨てられています。そこで商品の種類がどんどん少なくなり、優遇される客（販売対象）が少なくなることになります。このような形でコスト削減や結果主義などが導入されると、効率化を進めることはできても、淘汰圧がある限り、多様化はなしえず、結局、先細りの将来しか見えてきません。
産業界で競争が激化している一方で、教育の世界ではゆとりを導入しようとしました。将来を見越したうえで、競争を解消して多様化を導入しようとしたのです。当然のことながら効率が放棄されます。結局、ほんの3年ほどで、効率の悪さに音を上げて元の木阿弥になってしまいました。ゆとり社会は多様な価値観をもつ社会人を生み出します。多様化とは、共通の要素を減らすことです。その結果、社会的な結束ができない人間、政治的にコントロールするのが難しい人間が増えていくはずです。ある程度覚悟する必要があります。
遺伝子レベルでの進化のメカニズムは遺伝子重複が基礎と考えられている。遺伝子を調べると、塩基配列もしくはアミノ酸配列が似た遺伝子がたくさん見つかり、それぞれ別の機能を持つ。遺伝子重複が起こり、そのあと機能が分化したと考えるのが自然である。遺伝子重複は部分的に起こることもあり、ゲノム全体が2倍になることもある。ゲノムが丸ごと倍になった時期が２つ想定されている。
一つは真核生物が誕生したときであり、約15億年前である。原核生物の大腸菌ではゲノムサイズは約4,377遺伝子であり、真核生物である酵母のゲノムサイズは5,538遺伝子、マラリア原虫は5,268遺伝子である。2倍になったわけではないが、新しい遺伝子が大幅に増えている。
ゲノムサイズが大きくなったことで遺伝子を多様化する余裕が生まれ、6億年前のカンブリア紀の大爆発の基礎になった。多細胞生物は単細胞生物に比べて遺伝子数が約２倍である。粘菌は普段はアメーバのような単細胞生物であるが、生殖時には集合して多細胞生物となる。粘菌は12,500遺伝子を持つと見積もられた。多細胞生物である線虫（C. elegan）は19,893遺伝子、原索動物（脊椎動物の祖先）であるホヤは15,852遺伝子を持つ。
2回目のゲノムの倍加はオルドビス紀、シルル紀の間に起こったらしい。このころ、ゲノムサイズが倍になった生物が出現した。脊椎動物であるフグは27,918遺伝子、人は22,287遺伝子を持つ。魚、両生類、爬虫類、鳥、哺乳類はほぼ同じ数の遺伝子を持つと考えられている。ちなみに植物である稲は37,544個の遺伝子を持つ。
植物では、4倍体、6倍体などを薬剤処理によって作ることができる。倍数体は染色体数が増えるのであって、ゲノムの遺伝子数が2倍になるわけではない。小麦は人為的な選択により6倍体が選ばれ、収量も増加した。倍数化すると体のサイズが大きくなる傾向がある。単弓類、恐竜の巨大化は倍数化と関係したかもしれない。魚類と両生類ではしばしば倍数化が観察されるが、爬虫類、鳥類、哺乳類では倍数化は見られない。それと関連してか、鳥類、爬虫類、哺乳類では性決定が遺伝子数により厳密に規定されている。
ゲノムが丸ごと重複する例ばかりでない。ゲノム中には似た配列の遺伝子が複数見つかる。遺伝子ファミリーと呼ばれる。ヒトゲノム中で最大の遺伝子ファミリーはGPCRスーパーファミリーで1000個以上のメンバーがある。また、Immunoglobulinスーパーファミリーは765遺伝子を含む。これらの遺伝子は1つの祖先遺伝子が重複し、多様化したと考えられている。重複メカニズムは複製のときの間違い（乗り換え）や染色体の組換え、または内在性レトロウイルスなどの複製機能を利用した遺伝子転移が考えられている。
遺伝子の中で機能単位が重複している例もある。言い換えると、複数の遺伝子が同じ機能単位（遺伝子断片）を持つ。特に、2つの機能単位をジョイントした遺伝子が見つかる。遺伝子の部分的な重複はエクソン単位で起こる例が多い。内在性レトロウイルスなどの複製機能を利用した遺伝子転移が原因と考えられている。
ゲノムが2倍になり、同じ遺伝子が2個になると片方の遺伝子が変化してもその変化は生物の生存に影響を与えない。すなわち、機能が隠された遺伝子となる。機能が隠されている状態では遺伝子がどのように変化しても表現系に影響を与えないので、様々なトライアンドエラーができると期待される。分子の進化のほとんどは中立だという説を唱えた木村資生は、個体の表現型の進化を説明するには、本来は中立でない変異を中立として隠す仕組みが不可欠と考えた。遺伝子重複や有性生殖は変異を隠す仕組みと考えられる。
一方で、蓄積した変異を一度に表に出す仕組みが必要である。その機会が地球の大変動であり、環境の変化と考えられている。遺伝子変異が顕在化する分子的な仕組みは研究途上である。一つの候補であるヒートショックタンパク質は、細胞がストレスを受けると増産され、ストレスで立体構造がおかしくなってしまったタンパク質を正常に働かせる作用がある。ヒートショックタンパク質に突然変異が起きることによって、眠っていた遺伝子の新しい機能が発揮される可能性が指摘されている。
+++ 最大のゲノムを持つ動物 +++
オーストラリア肺魚のゲノムの塩基配列が決定されました。そのサイズ、430億塩基対は人のゲノムの14倍です。それまでの1位はメキシコサンショウウオで、肺魚はその1.3倍ありました。
塩基配列を決定する手間もかかりましたが、これが全長であると決定するのも大変だったと思います。というのも両生類や魚類は染色体を倍数体で持つことがあるからです。哺乳類や鳥類は2倍体ですが、両生類や魚類は4倍体や6倍体（同じ染色体を2組、3組持っている）のことがあるからです。
オーストラリア肺魚が陸上動物の枝から分かれたのは4.3億年前。そして体のつくりはすでに鰭に関節を持ち、1個だけですが肺を持ち、臭いをかぐことができます。しかも化石の記録から、4.3億年前からほとんど変化していないと予想されていました。陸上生活へと移行する直前の生物としてシーラカンスと共に重要な位置にありました。そして今回のゲノムの塩基配列の解析から肺魚の特徴を担う遺伝子の候補が見つかり、また、系統樹解析から魚と陸上の脊椎動物の中間に位置することがわかりました。
ゲノムサイズが大きいのはなぜか？ ちょうどこのころ、さまざまな生物でゲノムサイズが2倍になっています。倍数体化がそのまま1つのゲノムになったのかもしれません。そのため、ゲノムサイズの1位と2位は肺魚と両生類。このあと、余分な遺伝子は進化の過程で除去されてよりコンパクトになりました。全ゲノムの重複は陸上生活へ進化する準備段階なのかもしれません
+++ インターラクトソーム +++
生物の全遺伝子が解明されると、つぎに、この要素の間の情報のやり取りをすべて明らかにしようという研究が進んでいます。要素間の関係全体をインターラクトソームと呼びます。
酵母は単細胞の真核生物です。6,200遺伝子産物について、相互作用が調べ上げられました。遺伝子産物の相互作用は、結合が基本ですが、リン酸化や分解などの化学修飾によって性質を変化させることもあります。ネットワーク理論に沿って、相互作用をリンクとしますと、90%の遺伝子産物はリンク数が５以下。この中に生きていくのに必須な遺伝子は20%程度しかありません。リンクが集中するハブとなるタンパク質は0.7%程度しかありませんでしたが、必須遺伝子は70%になりました。ハブ・タンパク質のリンク数は15以上。多数のリンクを持つ遺伝子は生きていくために重要な遺伝子を多く含む割合が大きい。
ネットワーク理論によれば、人工的であれ、天然であれ、機能的なネットワークは密につながったクラスターとクラスター通しをつなぐリンク(特にブリッジと呼ばれます)との2段階構造に分けられます。ブリッジはランダムでも十分に機能します。この構造により、任意の点から任意のそのほかの点へ移動するまでの平均的なリンク数(ネットワークの直径)が非常に小さくなる。つまり、部分が全体を知るために必要な情報が効率的に分配されると解釈されます。
人間の交友関係、脳の配線、蛍の集団での同期発光のメカニズムなどがネットワーク構造をとり、近接した部分しか見ない要素によって全体の構造がうまく制御されています。インターラクトソームは生物活動をうまく説明できるでしょうか。
+++ 遺伝子の創成 +++
ヒトとサルとを分ける遺伝子はあるのか。両方の種で全ゲノム配列が解析された後も多くの研究が報告されています。少なくともタンパク質に翻訳される通常の遺伝子の中では決定的なものがありません。今、この候補に新たなメンバーが加わりました（Science news 1月5日）。
核内にとどまる長いRNAを研究していた中国の研究者からの報告（ Nature Ecology & Evolution 2月号）です。転写はされるものの核内にとどまる長いRNA（long noncoding RNAs、lncRNAs）が存在することはかなり前から知られていました。lncRNAsはキャップ構造やポリA配列など、通常のmRNAと同じ構造を持っています。しかし、通常のmRNAと違って核外に出ていかない。したがって、タンパク質に翻訳されない。
しかし、網羅的に調べてみると、細胞質内にもlncRNAsがあることがわかりました。そこで、細胞質に出ていくmRNA 15,734個と出ていかないlncRNAs 1,861個の塩基配列を調べ、その配列の特徴を解析しました。すると、細胞質に出ていくRNAの配列の特徴としてU1配列と高いISORスコアが見つかりました。どちらもスプライシングに関与する配列であり、U1配列はスプラスソームに含まれるU1 RNAと結合する配列、ISORスコアはスプライシングを受ける確率を示します。
ということで、改めてlncRNAを解析してみると、細胞質外に出ていくlncRNAはU1配列がすくない（変異を起こしているらしい）ことがわかりました。
次に細胞質外に出ていくlncRNAがタンパク質に翻訳されているかを調べました（ribosome-profiling data and large-scale mass spectrometry）。この時、ヒトとマカクサル、チンパンジーのlncRNAも一緒に調べました。特に、ヒトで翻訳されているlncRNAと親戚関係にあるサルのlncRNAを比較したところがポイントです。
ヒトのlncRNAのうち、マカクサルで翻訳されていないが、ヒトでは翻訳されているlncRNAは74個ありました。うち、45個はヒト特異的で、29個はチンパンジーでも翻訳されていました。さらに、これらのlncRNA発現している臓器をヒトで調べ、脳に多く発現している9つのlncRNAのうち、長い名前ですが、ENSG00000205704という遺伝子を選びました。細胞質では107アミノ酸からなるタンパク質に翻訳されていると予想されます。
次はENSG00000205704の機能の解析です。まずは大脳皮質のオルガノイドの解析です。オルガノイドはiPS細胞が利用できるようになってから提供されるようになったミニチュア臓器です。ヒトの大脳皮質オルガノイドをゲノム編集し、ENSG00000205704の発現を０にしたもの、過剰発現させたものを作製しました。すると、発現を止めたオルガノイドはサイズが小さく、過剰発現させたオルガノイドは大きくなりました。
次はマウスモデルです。同じようにゲノム編集してヒトENSG00000205704を持ったマウスを作製して脳を調べたところ、大脳皮質の大きさが有意に大きくなり（写真では差がないように見える）、また、しわも溝も深くなりました。また、組織学的に大脳皮質を調べたところ、ヒト型マウスの脳は厚くなっていました。
この研究は２つのインパクトを持ちます。一つは遺伝子が創成されるメカニズムの一つを明らかにしたこと。今までは全く新しい遺伝子（de novo genes）が進化的に誕生するメカニズムはわかっていませんでした。もう一つはヒトの大脳が大きくなった原因遺伝子の候補が見つかったこと。さて、ヒト型脳を持ったマウスは賢くなったのでしょうか。その報告は準備中とのことです。
2.5億年前のペルム紀末の大量絶滅を経て、中生代（2.5~0.66億年前。三畳紀、ジュラ紀、白亜紀）になった。ゴンドワナ大陸は南極、オーストラリア、アフリカ、南アメリカ、インドが集まった巨大な大陸で、南半球の高緯度地方に存在し、3億年前に最大であった。三畳紀にはパンゲア超大陸が存在した。現在のトルコから中央アジア、南中国にかけて古テチス海が沈みこんで消滅しようとしていた。現在のチベットやトルコ、イラン高原を経て南側にテチス海が拡大した。
2億年前に超大陸パンゲアが分裂を開始した過程をマントルの物性パラメータを考慮した三次元全球内のマントル対流の大規模計算機シミュレーションが行われた。2億年前から現在までの大陸移動の様子が調べられた。実際の地球の時間スケールで、大西洋の拡大やインド亜大陸の高速北進とユーラシア大陸への衝突など、パンゲア分裂後の地球表層の大イベントが再現された。
特に、パンゲアの分裂は超大陸の熱遮蔽効果によるパンゲア直下のマントルの高温異常が大きく寄与すると推定された。パンゲアの下に溜まった熱が裂け目を通じてマントルから地表へ吐き出されたと解釈された。インド亜大陸が高速に北進した主要な原動力は、パンゲア分裂直後からテチス海北部に発達したコールドプルームと推定された。地震波トモグラフィーで画像化された現在のマントルの三次元構造から、低温領域がコールドプルームの先のマントルの奥深くに確認されている。沈み込み帯を持たないインド亜大陸が現在もなお北上を続けていることからも大陸移動の原動力がコールドプルームであることを示している。
三畳紀初期では酸素濃度が10-15％と原生代以降、史上最低レベルにまで低下した。その時代に適応した生物はボディプランに特徴があった。心臓の形態は3室心臓（両生類、爬虫類）より動脈血と静脈血が完全分離する4室心臓（鳥類、哺乳類）が有利であった。よい例は恐竜である。恐竜は4室心臓と気嚢を持っていた。足が横に突き出て体をくねらせながら進むと肺を圧迫して呼吸の効率が悪い（爬虫類）。足を体から垂直におろす形（恐竜）が有利であった。また、横隔膜が発達していた。鳥類の気嚢システムは肺から気嚢へと空気の流れが一方通行となり、呼吸効率がよい。爬虫類はアンモナイトと共に中生代を代表する生物である。三畳紀には爬虫類は陸、海に生育範囲を拡大した。
遺伝子の配列解析から構成された進化系統樹では爬虫類と鳥類のグループは哺乳類と3.1億年前に分岐した。2.7億年前にさらにムカシトカゲ、通常のトカゲと蛇のグループとが分かれた。通常のトカゲと蛇のグループは2.5億年前に分かれた。ちなみにもう一方の枝からは亀（2.55億年前）、ついでワニ（2.45億年前）が分岐し、恐竜を経て鳥類が分岐した。
三畳紀に恐竜は多様に進化した。象徴する地層がカーニアン期（2.37-2.27億年前）である。この短い1000万年の間に特徴的な恐竜が進化した。ステゴサウルスやトリケラトプスの祖先、ブラキオサウルス、ティラノサウルスの祖先が出現した。この時代は多雨で温暖で、巨大大陸の内部は乾燥して熱い気候であった。花も草もなく、鳥もいない。哺乳類は、歯の化石が見つかっている。海ではサンゴの祖先が誕生した。温暖化をもたらしたのは2.32億年前に数百万年にわたってランゲリア噴火と考えられている。カナダのブリティッシュコロンビアからアラスカにかけて広がる厚さ数kｍの玄武岩帯が残っている。
裸子植物のうち、ペルム紀に出現したイチョウ類が次第に勢力を伸ばした。三畳紀にはイチョウ類、松柏類、ソテツ類が主となり、樹下に真正シダ類が繁茂する森林を構成した。初期の裸子植物、イチョウ類やソテツ類は、胚珠が裸で直接外気に接している。松柏類では、枝や葉が変形してできた鱗片状の器官で胚珠を覆い、球果を形作り、胚珠を保護する。受精も花粉により、花粉管を伸ばして直接卵細胞に精細胞を送り届ける形態になった。地球上のほぼ全域に生息域を拡大できる仕組みとなった。最初の花弁を持っていた花は2.5-1.4億年前（三畳紀）に出現したと推定されている。
哺乳類も同様に適応放散し、多様な形態で多様な生存戦略を成立させたが、その説明はジュラ紀に譲る。三畳紀末には中央大西洋マグマの活動が活発になり、大気中の二酸化炭素濃度を上げた。そのために全地球的に気温が上昇、47%の属の生物が絶滅した。
+++ 流体力学 +++
固体・液体・気体のうち、気体と液体を合わせて流体と言います。流体の特徴は形がないことです。流体でも固体と同じように力が働きます。例えば風車や水力発電、台風や洪水を想像してみてください。ただ、形がないこと、粘性があることが質点の運動とは違います。
質点の運動というと例えば大砲から撃ち出された弾丸の軌道について計算するイメージがあります。高校で習うニュートンの法則です。しかし、これらの計算では空気の抵抗などを無視しています。固体である弾丸の代わりに、空気や水を放出するとどうなるでしょう？ 形がないことと粘性をどう取り扱うか考える必要があります。流体力学は身近な液体、気体の運動であることから、重要な応用分野として発展してきました。流れの現象は大きく分けて層流と乱流とに分けられます。
物体表面を流れる流体は、低速では秩序だった層流ですが、流れの大きさあるいは速さがある程度以上になると、流れの中の微細な渦運動が減衰せず発達し、次々に様々な大きさと形状の渦を作るようになります。これが乱流です。乱れは不規則振動です。また、その不規則性の中に規則的な性質の挙動が潜むこともあります。乱流は、運動する流体との境界に発生する摩擦力を増加させ、流体の混合・熱伝達・燃焼を促進させます。
+++ 栄枯盛衰 +++
高校や中学の歴史で配られる歴史地図帳が好きでした。様々な国が生まれ、拡大し、そして消滅する。その時間的な変化が壮大な物語のように感じられ、授業中、暇なときに何度も見返したものです。そして、その背景にある戦いや人々の物語を小説やテレビや映画のように空想しました。
国家を発明した人類は統治技術を洗練すると共に、国家の規模を拡大していきました。優れた統治システムとリーダーを持つ国家は発展し、周りの国々を従え、帝国として広い領域を支配しました。ローマ帝国、イスラム帝国、唐、そしてモンゴル帝国。しかし、いくら優れた統治システムも、運営するのは人間ですから、優れたリーダーが引退し、利己的・保身的な役人が増えると矛盾を内蔵して調整機能を失います。かくして、国力が衰え、滅亡の時を迎えます。歴史地図帳ではその消長が国境の変化として表現されます。
+++ 国家は人間集団の力を結集する仕組み +++
国家が発明されると、周りの地域に浸透していきました。国家は人間集団の力を結集するための方法として優秀です。国家を持たなかった地域でも一旦国家ができるとその後も国家が作られました。一時的に国家が消えた場合も、国家を建設しようとする集団の争いがありました。国家は民族や宗教の違いも超えて作られ、人類の基本的な性質を反映していると考えられます。
多数決を基本にした意思決定システムでは、独立した個人が常に合理的な判断を下すという仮定に基づいています。しかし、情報の共有や意見の調整に時間をとられます。そのために党派が形成されます。党派の中で利害が調整され、妥協した形で意見がまとめられ、投票されることになります。党派は妥協の産物であり、解散すべきなのでしょうか。
党派もメンバーが固定されると、論理や根拠が不明確なままに意思決定を行う事態に陥りがちです。新人が入るとか、古いメンバーが抜けるなど構成員に入れ替わりがあると、同じ議論もより高度な論理でもう一度やり直す機会が与えられます。ただし、それが頻繁になると、党派の一体化を維持するために時間を取られ、肝心の意見の質が低下します。
極端な例としては、強い一貫した働きかけによって党派の行動、社会の行動、経済活動の動向や性質を変えられるという理論があります。最近では、錬金術として、株価や為替相場を操作するために、市場に計画的、組織的に働きかけをし、利益を得ることが話題になりました。
三畳紀（2.5～2億年前）が終わり、ジュラ紀（2～1.4億年前）になった。かつて繁栄した巨大両生類、恐竜と両生類を繋ぐ獣弓類が絶滅した。代わって、ジュラ紀には恐竜と呼ばれる一群の爬虫類が生態系のトップにのし上がった。分類学的には竜盤目と鳥盤目の2つを恐竜と呼ぶ。恐竜は、翼竜やワニとともに主竜類とよばれる仲間である。空を飛ぶ翼竜や海に住む首長竜や魚竜の仲間は恐竜に含まない。繁栄した恐竜は様々な種に分化した。
恐竜は脚を体の真下にのばして、前後に動かして歩くことができた。そのため、小さい恐竜は、高い運動能をもち、ほかの小型の動物を餌とした。また、体躯の真下に伸びる足は巨大な体を支えることができた。乾燥しやすく温度変化が激しい陸上では巨大化は大きな武器であった。空を飛ぶ翼竜と鳥類が誕生した。恐竜のなかには恒温動物が出現したようである。巨大な獣脚類（草食）と鳥盤類は変温動物、肉食の小型獣脚類は恒温動物の可能性が高い。
哺乳類の祖先は単弓類である。単弓類はペルム紀に繁栄し、爬虫類に似た盤竜類と哺乳類に似た獣弓類に分かれた。ペルム紀末期の大絶滅（2.5億年前）で盤竜類は絶滅。獣弓類は三畳紀に生き延びたが、末期に絶滅した。三畳紀末期に獣弓類から哺乳類の祖先が進化したと考えられている。体毛を持ち、当時は、まだ、卵を産んでいたが、子を乳で育てたとされている。単弓類の化石で内耳を調べたところ、内耳の構造が後期三畳紀（2.37～2.1億年前）に大きく変化し、体温は5-9℃上昇したと推測された。パンゲア大陸の分裂による火山活動や寒冷化が恒温動物への進化を進めたのであろう。また、中国では哺乳類の化石がジュラ紀、三畳紀で多く見つかっており、現在の哺乳類に匹敵するほどの多様であったと考えられている。ペルム紀末期の大絶滅の後、支配種だった両生類が絶滅した生態系で哺乳類も同様に適応放散し、多様な形態で多様な生存戦略を成立させたのだろう。
また、新たに出現した裸子植物が大森林を形成した。シダ植物は湿度の高いところにしか生育できなかったので、パンゲア大陸の乾燥した内陸は荒野であった。ジュラ紀では裸子植物が大森林を作り、生物を呼び込んだ。
テチス海にはサンゴ礁がひろがっていた。テチス海の北岸は現在の東南アジアから中東（インドはまだはるか南にあった）を通り、ヨーロッパ、北アメリカ大陸にいたる。南はオーストラリア北部からインドの北側を通り、アラビア半島、北アフリカにおよぶ。開きつつある大西洋に連絡して、テチス海の西は南アメリカにおよぶ。
ジュラ紀の終わりから新生代に連続する新しい地殻の動きがはじまった。一つは大西洋が開いたことであり、裂け目はゴンドワナに延び、南アメリカとアフリカが分断された。アフリカから南極、オーストラリア、インドが切り離され、南極以外が北上した。この動きに伴ってテチス海は、ユーラシア大陸の下にもぐりこみ始めた。
+++ 収斂進化 +++
進化の途上では異なった生物に合理的な同じ形態が出現します。魚竜であるイクチオサウルス類は海棲爬虫類の中でおそらく最も海棲生活に適合したグループです。彼らの体型は現在のイルカやクジラそっくりです。このような体型はマグロ型体型とも呼ばれ、全く別の系統である硬骨魚類、軟骨魚類と同じ体型です。
別の系統にも関わらず、同じ体型へと進化する現象は収斂進化と呼ばれます。イルカが肺呼吸をしていたのと同じように、イクチオサウルスも肺呼吸をしていたと考えられます。同様に翼竜の形は蝙蝠とそっくりです。これらの形態の遺伝子は同じものなのでしょうか。それとも生物が出現するたびに独自に進化したものでしょうか。
組織論の多くの研究では多様な組織が存在していることが研究の出発点になります。違いがなければ解析の仕様がない。ところが実際には意外なほど組織は同質です。同じように、世界には様々な社会がありますが、一定の社会的・政治的発展段階であれば、同種の問題に対して似たような解決策（社会構造など）にたどり着きます。この現象に収斂進化の考え方が応用可能なように思えます。異なった歴史的、文化的背景を持ちながら、なぜ、組織が同じような形になるのでしょう。
自然環境や気候の変化が淘汰圧として働いて、ダーウィンの進化論のように最も適した組織が同型化する。人間の考え方が生物学的に同質であることが前提でしょう。
社会が作り出した制度により同型化する。この場合、3つの場合が考えられます。1つ目は法的な規制など、依存している組織からの圧力、社会の中での文化的期待によるもの。2つ目は、正統的あるいは、より成功している組織を後追いし、モデル化して模倣することによって同型化する。最後に、大学などの職業的な専門家による教育と正当化によって同じ教育水準、認識に立つことによる規範的な同型化です。乱立する大小政党。違いがよくわからないのはこんな理由からでしょうか。
+++ 新しいパラダイムを築く +++
いつの時代にも「科学の終焉」を予言する人々がいます。例えば、1890 年代にはニュートン力学の世界観がパラダイムであり、物理学の未解決問題はいくつも残っていないと考えられていました。けれども、1905 年にアルバート・アインシュタインが「光量子仮説」「ブラウン運動の理論」「特殊相対性理論」を発表して、物理学の3つの新しい分野の基礎を打ち立てたてたのは有名な話です。
太平洋戦争の後、多くの日本人は物質的な遺産や価値観を灰燼に捨て去ってスタートしました。そのため、60年代の当時、都市部に移住した若者たちは、新しい人生観と社会観を築くという使命感を持っていました。過去の日本では土地や金だけでなく、社会的な信用や職業・技能も相続するものに含まれました。俗に言う親の七光りも相続の一環と考えられます。事業・職業上のノウハウや地域社会での地位を受け渡す過程で、お金以外に人生哲学をも相続していたはずです。
新しい生き方は2つの問題として集約されます。1つは実存的な問題です。若者たちは、疎外感を味わいながらも、親の生き方とは別の生き方を切り開かなければならないという問題。もう１つは当時の資本主義社会が抱える矛盾です。高度成長時代の繁栄の背後で、取り残された人々の貧困問題、成長の代償である公害問題、旧弊を引きずる政治汚職問題です。
若者は社会の存在に気づくと、社会の仕組みを理解しようとするのと同時に、自分なりの人生観と社会観を築こうと考えます。惰性的な日常を過ごさずに情熱を持って生きたい。社会的・精神的な抑圧や疎外から自由で生き生きとしていたい。型にはめられたくない。自分の殻に閉じこもらず、優れた目標を持った集団の活動に参加したい。これが本物だという生き方をしたい。自らの精神を浄化して、真の感性を取り戻したい。社会の大きな変化とこの願いが一致した時に新しいパラダイムが誕生します。
大陸が分裂したことで、環赤道海流ができた。地球を1周し、常に暖められるので冷えることはない。コース上にあったテチス海はとても温かかったと考えられている。珊瑚の化石も多く、豊富なえさがあったと考えられる。1億年前から7000万年前である。北極にも南極にも氷床は存在しなかった。
中生代には現代社会に欠かすことのできないものができた。中東の石油である。石油を溜め込んだアラビア・プレートは、先カンブリア期から中生代に渡ってゴンドワナ超大陸の北側に位置し、消長の激しい大海に面していた。ゴンドワナ大陸は南にあったので、アラビア・プレ－トは赤道圏内に、ほかの大陸と衝突もせず、また、マントルに沈み込むこともなく、安定に維持された。
アラビア・プレートは中生代にテチス海に没し、そこで大量の有機物を溜め込んだと思われる。温暖なテチス海は次第に閉じて、アラビア・プレートだけでなく、北アフリカやアメリカの油田地帯も生み出した。アラビア・プレートは現在、ユーラシア大陸と衝突中で、イランのザクロス山脈を隆起させている。いずれアラビア・プレートも、巨大なユーラシア大陸へ突っ込んでいくはずなので、現在の中東油田も破壊されてしまう。
地中海のヨーロッパ側に豊富に存在する大理石もこの当時に作られたサンゴ礁由来である。大アドリア（Greater Adria）大陸は2.4億年前にゴンドワナ大陸から分裂して北上し、テチス海でサンゴ礁を発達させた。グリーンランドサイズの大アドリア大陸は1.2-1.0億年前にテチス海とともにヨーロッパ大陸の下に沈み込み、そのときにサンゴ礁がそぎ取られ、地中で大理石に変化して地中海沿岸の各地で地表に現れている。地震波を利用した地球内部のCT画像によるとヨーロッパ大陸の下1500kmに沈んだ大陸の残骸が見えるという。
白亜紀は火山活動が活発で、二酸化濃度も高く、温暖であった。深海の海洋底は貧酸素状態になった（海洋無酸素事件）。たまった有機物が黒色頁岩として堆積し、石油の元となった。約1億年前、白亜紀に大海進が起こった。原因として考えられるのはパンゲア超大陸が割れてできた巨大な大西洋中央海嶺。太平洋の2つの巨大な海台、シャツキー海台（1.5~1.3億年前）とオントンジャワ海台（1.25~1.2億年前）も少し前に誕生している。2つとも巨大な火山活動による洪水玄武岩からなる。大気に放出された二酸化炭素などの温室効果ガスによって急速な温暖化が進み、海水面での蒸発も激しく、塩分濃度の高い海水が深海にたまって海洋循環を止めてしまった。それによって海洋無酸素事変が起きた。白亜紀で酸素が欠乏した海は石油ができた海底と一致している。アラビア半島、シベリア中央部、カスピ海周辺、ブラジルとギニア湾の裂け始めた海底、メキシコ、ロッキー山脈の東側。いずれも海進の影響で水没していた。
ゲノムの解析から有袋類と有胎盤哺乳類の祖先は1.8億年前に分岐したと推定される。最も古い有袋類の化石は白亜紀初期1.25億年前のもので、中国で見つかった。有袋類は体長15センチ、体重30グラムのネズミほどの大きさで、木に登り、昆虫などを食べていたと推定されている。有袋類は中国から最も離れた南アメリカとオーストラリアに残っているので、有袋類は全大陸に住んでいたと予想される。同じように1.3億年前の犬猫サイズの哺乳類の化石も中国で見つかった。恐竜の子供の骨が腹の中から見つかったこともあり、恐竜に圧倒されて細々と暮らしていた哺乳類のイメージが修正された。
オーストラリア大陸と南極大陸は1.5億年前にアフリカ、南アメリカ、インド亜大陸から切り離されて独立した生態系を持つようになった。特筆すべき動物は有袋類である。とくにカモノハシは哺乳類と爬虫類の両方の性質を持っている。他の大陸では子宮を持つ哺乳類が出現し、有袋類を駆逐した。哺乳類の進化系統樹は大陸の移動に大きく依存している。
白亜紀の恐竜は温血動物となり、懐卵するもの、幼生動物を養うものも現れた。そのまま進化したら、自由になった前足を使うものが現れ、人類のような種が出現しただろうか？ しかし、恐竜は約１億5000万年の間、地球上に存在したが、ついに文明を持つものは出現しなかった。
体表に羽毛を持っていた恐竜の化石が次々の発見されている。長年、鳥類の化石と認められていた始祖鳥に疑問符がつき、中国で見つかっている羽毛恐竜や原始的な鳥「孔子鳥」が鳥類の起源と考えられている。この場合、鳥類の出現は白亜紀前期（約１.3億年前）となる。中生代の終わりを告げた隕石による大絶滅を生き延びた恐竜は鳥類に姿を変えた。
被子植物が裸子植物にとってかわった。植物界の変化は、恐竜の種類にも影響し、ジュラ紀型から白亜紀型に変化した。巨大化する一方だった竜脚類・雷竜（ブラキオサウルスなど）や剣竜（ステゴサウルスなど）は絶滅し、より機動的で、集団生活をするイグアノドンの仲間や角竜（トリケラトプスなど）が取って代わった。
恐竜が跋扈していた白亜紀に被子植物が始めて出現し、その後大いに繁栄した。それと機を一にして昆虫類の種分化が起こったのは、被子植物と昆虫類の共進化の産物だと考えられる。被子植物が作り出した色彩豊かな蜜を持つ花は昆虫をひきつけ、両者に共生関係が成立した。現存する昆虫類の中でも繁栄を誇るハチ、ハエ、チョウ、甲虫の仲間は、中生代に入ってから多様に分化した。白亜紀には草本植物がないので森の外は荒れ地だった。
+++ ホメオスタシス +++
哺乳類、恐竜とその子孫である鳥類は体温を一定に保つ恒常性を発達させました。タンパク質の物理化学的な機能が一定の温度下で調整され、精密な機械として組み上げることが可能になったと考えられます。その改良は、当然、個々の遺伝子に反映されたはずです。
生物体が、外部の環境変化や内部の状態変化に対抗して、形態的・生理的状態を安定に保って個体の生存を維持する性質のことをホメオスタシスと言います。病気はホメオスタシスの異常として捉えることができます。たとえば、体内で血液を循環させる仕組み（循環系）ではホメオスタシスは血圧や末梢部分での血流の維持などを行う仕組みを提供し、高血圧や心不全などはその異常として説明されます。
最近の分子生物学の急速な進歩により、血液循環を調節する因子が次々と発見されました。その数の多さは、古典的なホメオスタシス理論の予想を遥かに超えます。ひとつの現象、一つの反応は複数の遺伝子（タンパク質）が関与し、その遺伝子のオン・オフを制御する遺伝子が存在することなどが芋づる式に明らかにされたのです。血流や血圧を感知するタンパク質や、ホルモンなどの情報分子や自律神経による調節をつかさどるタンパク質、それらの様々なシグナルの受容、そして血流量、血圧などに関係する血管の太さを調節する平滑筋の収縮弛緩を引き起こす仕組みなどが明らかにされました。
血管を構成する様々な細胞に作用する調節シグナル一つをとっても複数あるため、分子・細胞レベルの研究だけではネットワーク全体のダイナミクスを明らかにすることはできません。循環系が生命維持に必須であるため、一つの調節器が変調をきたしても同等の調節器が代役を果たすことでホメオスタシスが維持され続ける仕組みと考えられます。
外部環境の変化には、気温や乾燥、感染や怪我、飢餓や毒物の摂取などであり、内部環境の変化には病気、情動、老化や妊娠などがあります。広い意味では、ホメオスタシスをストレスに対する防御反応と捉えることもできます。
正常な機能や状態からのずれは、様々な分子装置で感知され、逆方向への生理反応によって補正され、結果としてある幅をもった変動しか示さないように調節されます。これらのしくみは、自律神経系、内分泌系、免疫系などによって無意識に行われます。生物体では感知・制御する機能単位は細胞です。生物体内では、細胞の活動に適した一定の範囲に体液成分、浸透圧、pH、体温などが保たれています。許容範囲を超えると生物体は死ぬか、回復不可能な傷跡を残します。
+++ 生物は群れを作り、統率のとれた集団行動を示す +++
メダカやタナゴのような小魚の群れにはボスが存在しませんが、統率のとれた集団行動を示します。水族館で、また、海中散歩の映像で、颯爽と泳ぐ魚の群れは美しく、神秘的です。リーダーがいないのに秩序が形成されるというのは不思議ですが実際には単純な原理です。
通勤ラッシュの駅では、たくさんの人々が行きかいます。しかし、このとき人々は滅多に衝突しません。人々の行動を指揮する者はいませんし、それぞれの人も駅全体の様子を把握できるわけではありません。自分の目の届く範囲でうまく歩こうとしているだけです。同じように小魚の群れも、各個体が近くにいる何尾かの個体と一定距離を保ち、進行方向をそろえているだけです。おそらく草食動物の大きな群れも同じような原理で維持されているでしょう。群れ行動というのは、最小限の努力で最大の効果があげられるようなシステムです。群れをシミュレーションするには、群れとしての行動をプログラムするのではなく、群れを構成する要素に簡単な２つのプログラムを付けます。
2つの条件下で任意の座標から運動をスタートさせると群れができます。2つのプログラムには許容される範囲が設定されますが、その範囲が広すぎても狭すぎても群れとしての行動が円滑に行かなくなります。広いと群れがばらばらになり、狭いと障害物にぶつかったときに固まってしまうのです。
群れが大きな籠のような障害物の中に入ったとします。しばらくして出口の近くにいる個体が外に出ようとします。特定のリーダーが障害物の奥にいると、脱出するべきかどうかの判断がつきません。また、群れ全体の様子が各個体の行動を律する場合（全会一致によって群れの意思決定を行なう）も、出口付近の個体の脱出も止められてしまい、全体が脱出できません。
群れの各個体が周りの数匹だけで行動を決定すると、奥にとどまろうとする個体と脱出する個体に分裂してしまい、もはや群れを維持することができなくなります。群集の密度が高い状況下で利己的な傾向が強くなると、パニックとなり、圧死事故を起こしたりします。
適度に周りを見回すことで、一つの群れを維持しつつ、しかも、障害物を脱出しようとする個体の情報が，うまく奥の個体にも伝達されると、群れ全体が安全に障害物から抜け出すことができます。群れ行動にとって、他の個体に協調しようとする行動と自分自身で考えた利己的な行動がうまくバランスを保つことの必要性を示しています。
+++ 子供を守る動物は群れを作る +++
子供を守る動物は哺乳類だけではありません。恐竜の中にも群れで行動し、子供をはぐくんだ種類がいました。恐竜の子孫と言われる鳥類も子供を守り、育てます。
見晴らしのよい草原にすむ草食動物は群れをつくり、移動します。群れ生活では周囲を警戒する個体がいればほかの動物は安心して食事を取れます。集団で敵に立ち向かえば１頭の場合より防御力が上がります。妊娠したメスや生まれたばかりの子供を守ることもできます。子供が成長する間に、肉食動物の接近を臭覚、聴覚、視覚の記憶として学習し、生き延びる能力を高めます。
草原に生活する肉食動物も群れ行動をするものがいます。オオカミやハイエナ、あるいはネコ科のライオンは､群れて狩りを行います。集団の狩のほうが失敗が少なく、また、大きな相手も倒せます。捕食学習の最初は､母親が生きたままとってきた小動物に対する訓練です。群れで活動しない肉食動物も同じように訓練します。群れの場合は、さらに成体に追従して、獲物の行動とそれを捕獲する行動を学んで行くのでしょう。行動分担して狩りをする事で、捕食能力を高めた。当然ながら、集団で行動する草食動物側も防衛能力が高いわけですから、それへの適応進化だと考えられます。
白亜紀の終わり、6600万年前に生物界は史上２番目の大絶滅を経験した。その原因は、隕石の衝突とされている。直径約10kmの彗星か小天体がユカタン半島のチクシュループ地域に落下した。この衝突によって直径180kmの巨大衝突クレーターが形成された。直径10kmの隕石が秒速20kmで衝突すると、衝突面の温度は約1万度、圧力は600ギガパスカルに達したと推定されている。10kmは海の深さの2倍以上あるので海水だけでなく海底下のプレートの一部も一瞬で蒸発させただろう。直接効果による大津波などで多くの生物が犠牲になった。巨大クレーターに海水が流れ込み、その反動でクレーターから高さ300メートルもの津波が四方へ広がって、周りの陸地を襲った。衝突によって宇宙空間まで飛び散った岩石片が落下し、大気圏で燃え、周囲で森林火災を引き起こした。舞い上がった塵や硫酸エアロゾルは成層圏に数か月間とどまり、日光を遮断して地球は寒冷化した。植物が一時的に大打撃をうけた。食物連鎖の頂点にある動物ほど受ける打撃は大きく、恐竜の絶滅の大きな引き金になった。
恐竜を滅ぼしたカタストロフは地球上の75%の生物種を一掃した。ラットより大きな哺乳類は死に絶えた。米国コロラド州のコラール ブラッフス（Corral Bluffs）から隕石の落下後100万年分の大量の化石が発見された。隕石の落下前はアライグマのサイズ（6 kg）の哺乳類が生息していたが、落下後1000年では絶滅していた。生き残ったのは600gほどの哺乳類が2-3種、シダの中をうろつきまわっていた。10万年後には種類も2倍に増え、体重もアライグマサイズになった。植生もシダから松林に変化した。その20万年後、林はクルミやドングリに替わり、哺乳類の種類もさらに3倍に増え、大きなものは25 kgに達した。70万年後にはマメ科の植物が現れ、哺乳類にタンパク質を供給した。哺乳類はさらにサイズが大きくなり、50 kgに達する種も出現し、多様性も増した。隕石の落下直後は温暖化で平均気温が５℃上昇。このころインドのデカン高原で大規模な火山活動があり、大量の二酸化炭素が供給されたためと考えられている。100万年の間に温暖化は３回観測され、その都度、植物の群落が変化し、哺乳類の変化を促した。
哺乳類は、環境への適応力を欠いた恐竜を追い、短い期間に食物連鎖の頂上の世代交代を果たした。恐竜の滅亡後、哺乳類は地上の捕食者の地位を確立した。進化の歴史上、過去に何度かあったように、新たな捕食者である哺乳類は非常に多様性が増し、形態や生活習慣を変えて生態学的なニッチへと進出した。
数種の鳥類は、6500万年前の恐竜を絶滅させた壊滅的出来事を生き抜いたと考えられており、それ以降、今日みられる約1万に及ぶ多種多様な種へと急速に進化した。交尾したり異性の気を引いたりする性衝動は、羽毛や羽飾りに関連する15種の色素遺伝子の急速な進化を促していた。鳥がさえずりをしたり音まねをしたりする能力は、人間にみられるのと同じ大脳回路に基づいていることが分かった。だが人間がこの能力に到達するに至った進化経路は、鳥類とは異なる。
20か国の研究者らは、4年の歳月を費やし、フクロウ、ハチドリ、ペンギン、キツツキなど鳥類48種のゲノム（全遺伝情報）を解読した。また、爬虫類の中では鳥類と遺伝子が最も近い関係にあるワニ3種とゲノムを比較し、進化の速度に大きな違いがあることを発見した。鳥類は新たな遺伝形質を獲得する速度がはるかに速かった一方、約2.4億年前に鳥類や恐竜と共通の祖先から枝分かれしたワニでは、ほとんど変化は見られなかった。鳥類から歯がなくなったのは約1.16億年前という。
もっとも古いくちばしを持った鳥類は9000万年前のIchthyornis化石である。歯のあるくちばしを持った頭部の化石がコンピュータ・トモグラフィーで再構成された。翼の出現した年代も同じころと考えられている。鳥は古い時代に出現したのであって、恐竜が滅んだ後に進化したのではない。
+++ 巨大隕石は、数千万年に１度の割合で落下している +++
小天体の落下は地球上の生物の大部分が滅亡するほどの大災害。人類も他人事でありません。小惑星を監視し、地球に落下しそうな巨大な小惑星を常に監視するプロジェクトが進められています。広い宇宙空間で小さな小惑星を見張るのは大変ですが、世界中のアマチュア天文家たちがネットワークを作り協力しています。
恐竜の絶滅の引き金を引いたのが小天体の落下という仮説が出されてから、他の大絶滅も小天体の落下が原因ではないかと巨大なクレーター跡が探索されています。大絶滅の後は新しい生物群が進化することもあり、もし、小天体の落下により生物の絶滅が繰り返されたのであれば、生命の進化は偶然の道のりを歩んできたといえます。
隕石は火星と木星の中間に軌道をもつ小惑星帯由来です。軌道をはずれた小惑星の破片などが、たまたま地球と遭遇すると隕石となって落下します。地球に残っているクレーターから、直径10km級の巨大隕石は、数千万年に１度の割合で落下していることが明らかになってきました。前回は約6500万年前。今度はいつになるのか。
+++ 備えあれば憂いなし +++
危機は、自然災害、感染症の発生や、大規模な事故、暴動、コンピュータネットワークのダウンが発生した状況をいいます。その結果、家庭や企業、地域社会、時には国家まで存続できなくなります。
リスクを４つに分類し、その管理を行う例をあげます。
危機管理には、危機を予測し、対応策をあらかじめ計画し、プランに基づいて組織し、練習する必要があります。特に事故や災害は突然来ますから、訓練が行われます。訓練は、一人一人の立場からするとたいしたことではありませんが、予測に基づいて作製された大規模な対応策が実行可能かどうかを検証するために重要です。
危機管理の目的は、どのような危機が発生するのかを予測することと、危機が発生した場合には、被害を最小化することです。ただ、危機とは発生頻度が非常に低いために、どのくらいまで対策に費用をかけるべきか、正確に割り出すことが困難です。
+++ 脳は勝手に未来を予測する +++
人間の脳は記憶した事実に基づいて未来を予測する（補完する）という考え方があります。行動と予測は常に表裏一体の関係にあって、見る・聞く・触れるといった認識レベルで、その一つ一つが予測付であり、しかも厄介なことに、見たり、聞いたり、触れたりするものすべてについて、生の情報でなく、記憶を代理に使っている可能性があります。我々はキーボードに触れる前からキーボードの硬さを予測し、目に写る画面を予測します。記憶と異なる感覚入力があったときに初めて、その情報は吟味される。この仕組みは常に大量に注ぎ込まれる情報をセレクトするための必要悪です。
脳が記憶による予測を無意識に行っているとすると、脳は、固定観念で物事を処理するよう作られていることになります。自らを反省すると、確かに、日常、思い込みで物事をやっています。思い込みは脳の性質なのだと自覚し、意識的に懐疑的態度を取るとか、ちょっとした違いに対して素朴な好奇心を持ちましょう。
超大陸パンゲアが分裂し大西洋海盆が開き、また、他の大陸も徐々に分裂した。大陸縁辺に浅瀬が発達し、植物プランクトンが大量増殖した。大気中に放出される酸素が増加した。プランクトンの死骸は沈殿し、海洋堆積物中の有機物質量が大幅に増加した。有機物が分解されなかった分、大気中の酸素濃度がほぼ2倍になった。鳥類や哺乳類の代謝には爬虫類と比較してかなりたくさんの酸素が必要である。赤ちゃんをおなかの中（胎盤で）育てるためには、大気中の酸素濃度が高い必要がある。有胎盤哺乳類の多様化が起こった時期は大気中の酸素濃度が高い時期と一致する。
ゲノムプロジェクトの成果により、哺乳類のゲノムの1/3以上はレトロトランスポゾンやその残骸であることが知られている。レトロトランスポゾンはゲノム中のある場所から別の場所へとジャンプする遺伝子である。これらの中に哺乳類の胎盤の形成に必須の機能を果たしているPeg10遺伝子が発見された。遺伝子時計の計測では1.7～1.4億年前にPeg10遺伝子のジャンプがあって有胎盤類が誕生したと考えられる。
哺乳類は長い中生代の間に形態的にはあまり発展しなかったが、機能的には大きく発展したはずである。恐竜の支配した生態系の隅で新しい環境を開拓しながら生存に必要な種々の能力を蓄えたと考えられる。夜や洞窟などの暗い環境で生活するための鋭い嗅覚と聴覚および餌や危険を察知する情報処理能力。子を乳で育てる確実な繁殖方法。乳は汗が変化したもので、乳腺は汗腺から進化した。多様な歯を持ち、いろいろなものを食べられる雑食性。体温維持の機構やおそらく冬眠のような習性。
様々な情報を総合すると1億年前に感情に必要な基本システムは進化していたらしい。恐怖を司る偏桃体や気持ちを司る神経ホルモン、ドーパミン、オキシトシン、バソプレッシン、エンドルフィンなどである。
有胎盤類（真獣類）は地球上の旧大陸（北米か？）に出現したとされる。より能力の高い真獣類は有袋類を追いながら進化し、生存の場所を広げた。南アメリカとオーストラリアは真獣類が侵入する前に孤立したため、有袋類が保存されることになった。南と北のアメリカ大陸がつながった（パナマ地峡ができた）のは数百万年前である。
+++ 子供の数と進化の速度は相関しない +++
動物界全体をみれば、多数の卵を産み、一生に１回生殖の機会を持つものが圧倒的に多い。１年だけの一生を送る動物も多くいます。これらの動物は大量に卵を産みます。魚類には数万個単位で産卵するものも珍しくありません。これらのほとんどが成体になる前に死んでしまい、多数の卵から生き残るものはたった２匹（＝親の数）というのが現実に近い数字でしょう。この幸運の籤を引いたものが、その動物の世代を引継ぐことになるわけです。単純に遺伝子変異の多様化と適切な選択を仮定すると、進化・適応の可能性が明らかに高いと考えられます。
逆に、哺乳類は少数の子を複数回に分けて産み、子は妊娠や哺乳によって親の保護下に置き、新世代の損耗を極限的に減らすことで栄えている動物です。たくさんの卵や種を生む生物に比べて、遺伝子変異と自然選択による進化で負けてしまう恐れがあります。が、実際に新生代の進化を見るとそのような現象は見られませんでした。
この差はどこにあるのでしょう。一つの考え方は、哺乳類や鳥類以外の生物はたくさんの子孫を残すけれども、そのほとんどは不完全で、完全なものが生き残るので進化しないという解釈です。また、そのほかの生物は生態系ではニッチな存在であるため、進化した子孫が現れたとしても死滅する確率が高いと考えることもできます。
+++ 哺乳類の進化の真価は性選択と教育である +++
群れを作っている哺乳類の場合、発情した雌と交配する機会を得るために、成熟雄の間には激しい競争が生じます。結果として、競争に勝った１頭の雄が群れの中の多数の雌と生殖の機会を持つようになります。ハーレムを作る動物は大型で世代の間隔が延長したものが多いようです。このような動物では、優れた遺伝的背景を持つ雄が大きな母集団から選択される機会を増やして、世代間隔が長くなったマイナスを補っているのではないでしょうか。
もうひとつ、重要な行動があります。哺乳動物では、哺乳の間に母親を介して、子には敵味方の区別、採食可能な食物、社会的オリエンテーションなどが「刷り込まれる」と考えられます。この生き残りに対して有利な能力を伝達すること、中枢神経系の回路形成というかたちで母から子へ継承されることを意味しており、哺乳類の環境適応に大きな役割を果たしているようです。遺伝子に書き込まれていない情報が、遺伝子と同様に自然選択に有利に働く。その仕組みを最大限利用したのがホモ・サピエンスという種です。
新生代には哺乳類は学習能力を獲得しました。環境の変化が遅いと、遺伝子の変異で変化に対応できます。非常にゆっくりと環境が変化すると遺伝子の変異が溜まり、多様性が保たれます。特に、環境の変化の幅が小さく、ゆっくりと変化する状況では遺伝子の多様化が促進されます。しかし、環境が早く変化すると、遺伝子の変異では間に合いません。大量の子孫を残して生き残る確率を上げるか、学習能力を獲得し、変化に対応できるようにするか、2つの戦略があります。
+++ 感情の源 +++
中生代後期から新生代に出現した大型動物の生存戦略は集団を作り、集団で繁殖を行うことでした。そのためには集団を維持する仕組みが必要です。化学的（臭い）、物理的（泣き声や視覚情報）なコミュニケーションによって引き起こされる本能的な行動がその基本です。誘導される本能の基本テーマは信頼感でしょう。
脳内の下方に偏桃体というアーモンド形の領域がありますが、恐怖はこの偏桃体の反応が引き金となって起こります。偏桃体は拳銃や怒った顔の写真といった恐ろしいものを見るとたった0.1秒で反応します。この時間は人間が物体をはっきりと認識する以前です。すなわち、目や耳の情報が偏桃体へ直接送られる神経経路があるためです。恐怖は命の危険を瞬時に判断し、生存するための緊急反応です。
ドーパミンは意欲や欲求を生じる神経伝達物質でとして知られています。個体にとって良い反応を得た場合、ドーパミンが放出され報酬として働いています。ドーパミンの効果は麻薬によって容易に乗っ取られます。
オキシトシンは育児に必要な満足を与える神経伝達物質です。人間では社会性を保つ役割も担っています。バソプレシンはオキシトシンと同じ経路で働く神経伝達物質です。2つのホルモンは愛のホルモンでもあり、同時に人を信頼し、人間関係をうまく保つホルモンとして作用します。
発情して恋をしているときなどの興奮はフェニルエチルアミン（PEA）と呼ばれる催淫剤が分泌されている状態です。情熱的な時期を過ぎると愛着に変わります。この時期はエンドルフィンによって維持されます。エンドルフィンは脳内麻薬でもあります。
新生代での哺乳類の進化は種の数の変化に見て取れる。3000万年の間に多くの哺乳類の祖先形が出現した。その後、地球は急激に寒冷化に向かい、多くのグループが絶滅した。2000万年前には現存の哺乳類の祖先が出揃った。生物の分類は種、属、科、目、綱、門、界とあり、絶滅の時の基本単位は科である。哺乳類はこの時代を代表する動物であるが、それ以外にも鳥類や海では硬骨魚類も新生代に大発展した動物である。
新生代は暁新世、始新世、中新世、漸新世、鮮新世、更新世に分類される。このうち、生物の多様性は鮮新世、更新世に飛躍的に伸びた。これは出現頻度が高まったのに対して絶滅の頻度も高まったためである。これを種のターンオーバー速度と呼ぶ。霊長類はターンオーバー速度が更新世に高まり、他の類よりやや遅かった。ターンオーバーは結果から見ると大進化の原動力ではないか。
科をもとに絶滅と出現のバランスを見ると、6500 万年中、4000万年の間は、ほぼ1000万年に35科ほど出現。絶滅数は少しずつ増えて、漸新世（3400～2400万年前）には出現数とほぼ同数になっている。その後、出現数は少なくなり、1000万年に20科になった。絶滅数は更新世に入って急増し、1000万年あたりに換算すると80科になる。人類の影響である。
哺乳類にしろ、鳥類にしろ、特徴的なのは脳の発達である。雌雄のつがいがユニットとなって生活している種がほかの類似種よりも体の大きさに比べて顕著に大きな脳を持つ傾向がある。鳥類の場合はつがいが生涯続く種の脳がさらに大きい。カラスは失敗を経ずに適切な道具を新しく作ることができる能力を持っているゆえに、霊長類と同等の知能をもつ可能性があると示唆されている。
恐竜では、すべての歯がほとんど同じ形だったのに対し、哺乳類は、前歯と奥歯で機能を分化させた。よりうまく食べ物をかみ砕き、すりつぶすことができる。哺乳類の中でも植物を食べるのにもっともうまく適応しているのが、偶蹄類のウシやシカのなかまである。このグループはたくさんの植物をいったん胃にたくわえ、柔らかくなってから、もういちど口にもどしてすりつぶし、再び飲みこむ。これを反芻という。反芻することで、食いだめすることができるし、固い草もしっかり消化して栄養にすることができる。
+++ 哺乳類は色覚異常である +++
魚類や鳥類は4種類のオプシンを利用する4色型色覚（赤、緑、青、紫外線）を持ちますが、哺乳類は2色失い、2色型色覚に退化しました。長い恐竜時代に夜行性か洞窟や穴などの光の弱いところを住処としたためにオプシンを失ったのでしょうか。
哺乳類の中で、霊長類は1色が復活して3色型となりました。樹上生活で微妙な色合いを感知する必要が自然選択でしょう。霊長類である人間も3色型です。ただし、本来の4色型の緑、赤オプシンの組に比べ、復活型緑、赤オプシンは活性化領域も近く、識別範囲の重なりが大きい。オプシンが反応できない波長は色として識別することができません。
色工学では色空間を定め、3色の色によりすべての識別できる色を配置しています。人間の色空間の形はオプシンの波長特異性と関連して、正多角形ではありません。オプシンの波長特性が十分分離した目ではどのような色世界が見えるのでしょうか。
+++ ミラーニューロン +++
指を曲げる、手を開くなどの行為は脳のF5領域が関与します。手を開いて物をつかむとき、F5領域のニューロンは順番に活動します。活動がニューロンレベルで調べられているのはマカクザルです。今回はサルが食べ物をつかむときに活動するF5領域、F1領域の113のニューロンを調査した話です。
まず、手でつかむとき活動するニューロンの順番を調べました。そのあと、プライヤーを使ったときの活動を調べました。手でつかむときに加えてプライヤーを開いて閉じるという動作が加わるはずです。その場合も同じニューロンが同じ順番で活動しました。驚くべきことに、逆プライヤー（閉じてから開く動作をする）を使った場合も同じニューロンが同じ順番で活動しました。
この研究結果の解釈として、道具を使ったときも指の延長と同じパターン、同じニューロンで処理されていることが考えられました。すなわち、F5領域では動作を制御しますが、直接、筋肉の動きをコントロールするのは別のセットがあるということ。
F5領域はミラーニューロンの場所とも同定されています。ミラーニューロンは動作を真似するときに活動します。具体的には、他人の動作を見たとき、それが自分の行う動作と同じ場合に、同じパターンで活動します。道具を使うということは、道具を使わない動作のコピーであることに符合するらしい。
鳴禽類は鳴き声を学習することが知られています。まねをする能力はミラーニューロンの働きです。ミラーニューロンは高等哺乳類に備わっている仕組みと考えられています。
鳥と哺乳類の両方でミラーニューロンが見られるということはミラーニューロンの出現が爬虫類の時代か、それとも収斂進化と考えられます。ニューロン・ネットワークの可塑性を考えると収斂進化と考えるのが無理のない仮説です。ミラーニューロンの性質は遺伝するので、ミラーニューロンを生み出す能力が遺伝するのか、ミラーニューロン構造自体が遺伝するのか。形態の収斂進化から想像するに、構造自体が遺伝するのではないかと考えられます。
+++ 脳の活動における内部モデル +++
内部モデルとは脳の外の制御対象の性質を脳の内部に写し取ったモデルを仮定する考え方です。よくできたモデルは現物の代わりになるはずです。例えば、実際には腕を動かすことなく、こんな指令を送ると手や腕はこんな動きをするだろう、と予測することができます。また、実際に腕を動かす場合でも、動いた腕から結果が戻ってくる前に運動の結果を予測することができます。誤差を修正し、同時にモデルの誤差も修正し、より正確になるよう改良します。
コップを掴むと思っただけで、視覚情報が適切に処理され、内部モデルを基に、多くの筋肉に対して適切な指令が出され、手は思い通りの軌跡を描いて目標に到達する、というわけです。
内部モデルは様々な運動に対して作られます。コップを掴む。テニスラケットを振る。シャベルで土をすくう。つまり、多彩な制御を可能とするためには複数の内部モデルが脳の中に獲得される必要があるはずです。ただ、運動１種類につき１個の内部モデルが必要なのではなく、うまく制御することで、少ないモデルで無限のバリエーションを作り出しているのではないでしょうか。
白亜紀には、シダや裸子植物に代わって、花をつける被子植物が一気に多様化した。被子植物は、私たちの身の回りに普通に見られる花の咲く植物である。被子植物の確実な証拠は白亜紀の初め約1.3億年前の花粉化石である。白亜紀後期に主要なグループが出そろった。被子植物が花粉やみつを提供し、昆虫が植物の花粉を運ぶようになると、両方の生物の間の相互作用が豊かになり、両者ともに多様化した。その基本はハナバチである。ハナバチの祖先は１億年前（白亜紀）にさかのぼる。ハチなどの昆虫は琥珀（こはく）の中に閉じ込められた形でも保存される。
被子植物は裸子植物から誕生したと考えられているが、裸子植物との関連、どの裸子植物を起源とするかはまだ分かっていない。水生植物であるヒダテラ科やスイレン目は、中生代に出現した最初の被子植物である。ヒダテラでは種子に栄養を供給するのは被子植物のように胚性組織からではなく、裸子植物（針葉樹類）に一般的な母性組織からである。
現在、被子植物は約400科、25万～30万種がある。新生代第三紀に現在まで繁栄している属が出現した。哺乳類と同じように、約1000万年前に現生種が出揃い、約200万年前までに第三紀を特徴づける種が消滅した。
裸子植物、被子植物はいずれも維管束に由来する硬い体を持つ。ジュラ紀の恐竜は硬い植物をすりつぶすことができなかった。巨大な雷竜は胃の中に石を持っていた。鳥の砂嚢のようなものである。歯は葉を引きちぎるだけの役目しか果たさなかった。白亜紀の草食恐竜は頬を発達させ、臼歯を作り出すことで植物をすりつぶすことができたと考えられる。
被子植物は消化しない殻を持つ種子を仕込んだ果実を哺乳類や鳥類に提供し、繁殖域を拡大する作戦に出た。食物連鎖上で常に食べられる地位にある植物の作戦であり、昆虫と同じように共生の進化上にあると思われる。
+++ 植物は様々な方法で種子をばら撒く +++
種子を作る植物は変化する気象や地形などの自然条件に合わせて種子の大きさや拡散方法などを様々に変化させました。
タンポポは、春、他の草が生長するまえに花を付けます。花の背丈は低く、地面に張り付いたように咲きますが、受粉して種ができるころには綿毛が風に乗りやすいように大きく背伸びをします。同時に、花びらを覆っていた萼（がく）は反り返って茎にぴったりつきます。萼に誘導されるように、たくさんの種は丸く開き、白い綿毛のボールになります。
道端によく見られるカタバミですが、種子を包んでいるサヤが成熟すると、乾燥し、パチンとはじけます。大き目の物を選んで、触るとバチバチした感触が面白い。小さな子供に教えるととても喜びます。はじける鞘はホウセンカが有名ですが、ゴマやゲンノショウコもはじけます。
また、種子が厚い果肉に包まれているリンゴやみかんなどは果物と呼ばれます。種子が果肉の中にあるうちは種子が成熟しても、果肉の中には発芽を抑える物質が作用して芽を出すことができません。果物を作る植物は、枝から落ちて果肉が腐ることもありますが、動物によって食べられ、種子は消化されずに、親から遠いところで糞と一緒に排出されることで、子孫をばら撒くことができます。どんぐりや栗はリスなどによって地中に埋められて、結果的にばらまかれて発芽し生長します。
+++ 植物との共生社会 +++
理想的な社会を表現する言葉に、ユートピア（未来型）とアルカディア（桃源郷）があります。ユートピアは人間もしくは神が人間のためにすべてを管理するイメージがあり、アルカディアには人間が自然の中に溶け込んで生きるイメージがあります。ユートピアは欧米的なイメージ、アルカディアにはアジア的なイメージ。環境重視の未来はアルカディアではないでしょうか。
哺乳類が食物連鎖のトップを占め、多様に進化してから6000万年。昆虫と植物ほど密接ではないですが、相互に利用する関係が見られます。人間は、さらに、自然の仕組みを理解しながら、文化･文明として植物との共利共生関係を築いています。この関係が発展すれば、現代文明の利便のほとんどを身の回りの植物から得るような生活ができるのではないか。
遺伝子組換え技術を応用した育種により、生きた樹木や草を複数種、組み合わせて家を作り、木を育てるように家を育てる。日当たりや木のバランスに気を配り、樹木の病気、害虫を駆除する。多様な果実や葉を1年中、食料として楽しみ、医薬品は家に寄生している植物の葉や実から得る。家の姿を整えるために切り落とした枝葉から道具や衣類が作り出される。排泄物、廃棄物は家を作る木の土台にある洞で肥料に変えられる。私の考える植物との共生関係の未来像はこんなアルカディアです。
5500万年前に急激な温暖化が起こった。暁新世・始新世境界温暖化極大期（Paleocene-Eocene Thermal Maximum、PETM）と呼ばれる。その原因はメタンハイドレート崩壊説が有力であるが、火山や海流の大きな変化も考えられる。1万年の間に大量の二酸化炭素もしくはメタンが大気に放出された。温室効果により気温は5-8度上昇した。これはそれまでの数億年で一番の温暖化である。中緯度地方まで亜熱帯となり、極地方は亜寒帯気候で寒帯気候は見られなかった。温暖化は1000万年ほど続いた。この時期に裸子植物から被子植物へ交代が急激に進行した。同時に偶蹄目、奇蹄目、霊長類が出現し、多様化が進んだ。本来なら大量絶滅になるはずであったが、意外と生物は生き延びた。海洋微生物、円石藻や有孔虫類が進化し、二酸化炭素の破滅的な増加が吸収されたためという仮説がある。
新生代は、第四紀とよばれる氷河時代とそれ以前の古第三紀、新第三紀にわけられる。北極海海底の掘削により、過去5500万年の北極の気候変化が明らかにされた。過去5500万年にわたって寒冷化してきたが、特に4500-2500万年前に劇的に二酸化炭素が減少することで地球は大規模に寒冷化した。この境を古第三紀（6500-2300万年前）と新第三紀（2300-250万年前）の境界としている。
インド大陸がアジアにぶつかり、アラビア半島がトルコにぶつかり、アフリカがヨーロッパに接近した。その影響で1500万年前からヒマラヤ、アルプス山脈が隆起し始めた。大規模な火山活動もあった。巨大山脈は氷河を擁き、アルベド効果により寒冷化に貢献した。また、急激な浸食によりカルシウムイオンが海水へ流入して大気中の二酸化炭素が減少した。これもまた寒冷化の一因とされる。
インド大陸の移動速度は突出している。計算では毎年20cm。オーストラリア大陸は毎年数cm、大陸の乗っていない太平洋プレートも毎年5cm程度である。インド大陸の乗ったインディアン・プレートはユーラシア大陸の下に潜り込んでいる。5000万年前にインド大陸はユーラシア大陸にぶつかり、インド大陸の前方にあった海底がインディアン・プレートに乗り上げる形でプレート上に押し上げられた。これがヒマラヤ山脈である。押し上げられたユーラシア大陸がチベット高原である。インディアン・プレートが沈み込むあたりは標高の低い広大なガンジス平原になっている。
南極大陸はパンゲア超大陸の南端にあったが、緑の植物に覆われていた。約3500万年前にタスマニア島との間に海流が流れ、オーストラリアが南の大陸塊から次第に北上して分離した。約3000万年前に南極は現在の位置に到着し、南米大陸との間にドレーク海峡が生まれ、最後まで連絡していた南米と分離した。その結果、南極大陸のまわりを回る寒流、南極海流が形成され、暖流を遠ざけるようになった。南極には2500万年前までは森林が残っていた。
1500万年前になると南極からニューギニア東部への深層海流が形成された。これによって太平洋全域に冷海水が運ばれて蓄積するようになり、地球全体を冷やす結果となった。南極大陸は現在のように凍りつき、厚い氷床が発達した。氷床は900万年前に全土を覆った。氷床の発達と500万年前以降の地球環境の寒冷化は同時進行している。南極大陸を覆う氷床の厚さは4000mに達する。南極大陸に氷床ができたことで世界の海水面は約70m下降した。また、南極大陸は、氷床の重さで500mも沈んだ。南極大陸の巨大な氷床は冷熱源として地球環境に影響している。
+++ 海流は大気の流れによって生じる +++
偏西風や貿易風に押されるようにして海面に流れが生じます。これが海流です。北半球では太平洋や大西洋に大きな時計回りの海流が流れています。赤道付近では東風が、北緯30度から60度では西風が海面を押すためです。海流は大陸の東岸で流れが強まり、日本の太平洋側を北上する黒潮やアメリカ東海岸を北上するメキシコ湾流が有名です。北ヨーロッパが高緯度の割に暖かいのは、暖流であるメキシコ湾流の影響です。
逆に、大陸の西海岸は寒流が流れます。南アメリカの西海岸、チリ、ペルー沖では南極から流れてくる寒流が北上します。寒流は赤道に沿ってオーストラリアに流れていきます。この流れはかなり強く、深海底から海水を湧きあがらせます。ペルー沖では栄養分豊かな湧昇流により、豊かな漁場が広がっています。ペルー沖では水温が低く、オーストラリア東海岸では水温が高い。この温度勾配がゆるくなった現象をエルニーニョと呼びます。エルニーニョ現象のメカニズムはよく分かっていませんが、地球レベルでの異常気象の発生に符合します。
北西太平洋、カルフォルニア沖でも同じような現象が見られます。湧昇流、寒流と暖流がぶつかるのはモントレー半島沖であり、巨大な海草であるジャイアントケルプの森が育ちます。
+++ 海底深層流は地球全体を循環する +++
海表面部の海流とは別に、地球の海の深層水はゆっくりと地球全体を立体的に循環します。流れは北大西洋で沈みこみ、大西洋の底を南下し、アフリカ沖、インド洋の南を抜けてニュージーランド沖から北上、フィリピン沖で沸きあがります。南極の周りでも沈み込みが起こっていて、この流れに合流します。メキシコ湾流に対応する南向きの寒流がないので、一部が沈み込むのでしょう。深層流は長い年月にわたる大規模なものであり、地球の気候変動にも大きな影響を与えているようです。氷河期の終わりにカナダの氷河が融けて一度に北大西洋に流れ込み、深層海流を止めた事件がありました。塩分の低い（比重の小さい）水が北大西洋での沈み込みにストップをかけたのです。この影響で南からの暖流が停止し、ヨーロッパは第二の小氷期を迎えることになりました。
被子植物は単子葉類と双子葉類に分けられる。双子葉類の起源のほうが古いようである。
単子葉類はもっとも繁殖力の強い植物で、イネ科の植物がよく知られている。光合成の速度も大きく、環境がよければ最も早く成長する。一般に風媒花である。降水量が少なく、森林ができない地域で草原を形成する。
双子葉類は形態も大きく異なる多数の種からなる。形もさまざまで木、草花、蔓などがある。浮き草のように葉と根だけの変わり者もある。大部分は自生するが、ヤドリギのように寄生するものもある。世界最大の花ラフレシアはスミレの仲間であるが、完全寄生植物である。生育環境も多種多様で、砂漠のサボテンから、水中の睡蓮やホテイアオイまである。
大雑把に分類すると単子葉類はC4型光合成を行い、二酸化炭素濃度が低くとも、植物界で一般的なC3型光合成より生育が早く、また、乾燥に強い。C4植物は白亜紀の後期に出現し、大気中の二酸化炭素濃度が低くなった700万年前に爆発的に増加した。200万年以降、二酸化炭素濃度の低い氷期が出現したことから温暖な地域で優勢的になった。
第三紀の終りより地球が寒冷化し、寒い冬が訪れるようになったので一年生植物が繁栄した。一年生植物は硬い茎を持たず、季節に合わせて成長し、冬になる前に多数の種を残し、本体は枯れてしまう。寒い冬は長く生きられる種で過ごす。したがって、世代交代が早い。また、落葉樹は秋に葉を落とし、生産活動を終了して寒い冬を乗り越える。これも寒冷化に適応した結果であり、それまでの地球には存在しない生き方であった。過去の大絶滅は寒冷化が大きな原因であり、植物にとって寒冷化に対する最大の適応戦略は一年生植物かもしれない。温帯に生息する昆虫も寒さに強い卵や蛹を作り出し、1年で世代交代する種類が多い。
各大陸での隆起運動で大陸の内部に高原や台地がひろがった。500万年前ごろから寒冷化が進行した。大陸の内部には乾燥気候がひろがり、C4植物であるイネ科の植物が発展した。大陸には草原ができた。そして、このような草原に適応した新しい種類の草食動物が発展した。私たちの祖先のサルのなかまも森林の樹上生活から草原に出て、２本の足で地上を歩き出した。アフリカでは300万年前から寒冷化とともに、気候変動が大きくなり、乾燥が進んだ。同時に平地では森から草原へとゆっくりと切り替わった。ちょうど原人が出現し、繁栄するのと一致する。
+++ 稲作は東アジアにマッチした穀物生産法である +++
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、いわば、試行錯誤の結果作られた水耕栽培です。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。
+++ 光合成での糖の合成 +++
光合成の光化学反応では電子伝達系を駆動して化学浸透圧を作り出し、呼吸と同じようにATPを作り出します。さらに副産物として得られるNADPHを利用して二酸化炭素を固定する反応（炭酸同化作用）を行います。炭酸同化作用を行う一連の酵素反応はカルヴィン回路と呼ばれ、環状に連結されています。二酸化炭素が同化される反応は炭素数5個のリブロース1,5ビスリン酸に二酸化炭素が結合する反応です。この反応を触媒する酵素はリブロース1,5ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシダーゼですが、略称ルビスコ（RuBSCO）と呼ばれます。ルビスコは植物の葉のタンパク質の実に50％を占め、地球上でもっとも多いタンパク質と考えられています。また、突き詰めれば地球上のすべての動物は、この酵素のおかげで食べ物にありつけるわけです。
約1000万年前から、アフリカ東部の直下に高温のマントル物質がゆっくりと上昇し、アフリカ大陸が裂け始めた。アフリカ大地溝帯は、陸上に出現した海嶺である。アフリカ大陸の東側を南北に2列に貫く谷であり、北は紅海となって、地中海に向かっている。アフリカ大陸は、この大地溝帯を境にして現在も東西に分裂しつつあり、付近では地震活動や火山活動が続いている。
地溝帯は他にアイスランド、アメリカ合衆国のデスバレーに見られる。デスバレーや東アフリカのジブチの塩湖、イスラエルの死海は海面より低いところにあり、谷底には、多量の塩分が堆積する。これから数千万年後には海が入るであろう。
海洋プレートはゆっくりと移動するが、最近、1000年間にわたってそのエンジンの回転が3分の1に落ち込んだという説がある。太平洋で1300万年前から1200万年前、そして大西洋とインド洋で700万年前の2回のスローダウンが明らかになった。海嶺での火山活動が弱まると海嶺の高さが低くなる。海の高さにして22mのダウンである。海嶺からの熱放出の減少量は原子炉1500基分に相当する。
1200万年前、大陸の衝突はアルプスなどの山脈を生み出しただけでなく、ユーラシア大陸の中央に巨大な湖を作り出した。その名はパラティチス海（the Paratethys Sea）。パラティチス海はアルプスの東側からカザフスタンまで広がっていて、地中海より大きい。しかし、500万年の間に面積が４分の１になり、水面も250mも低下した。現在は黒海、カスピ海、アラル海に面影を残す。
乾燥でできた平原は広大な草原となり、多くの大型の草食哺乳類が進化した。その中にはアンテロープやヤギの祖先が北岸で、ゾウやキリンの祖先は南岸で化石が発見されました。巨大な湖はクジラの祖先も生み出した。湖を干上がらせた乾燥期（875-625万年前）にこれらの草食動物は南に逃れ、アフリカに渡った。690-670万年前、南西の端に今の地中海への出口ができた。その位置は現在のエーゲ海の底ですが、パラティチス海の水は地中海に流れ込んで、パラティチス海は消滅した。
+++ 超新星爆発の残骸 +++
超新星爆発があると地球からでも明るく見えます。光は数か月で弱くなりますが、その数十年後、光の速さに近い速度に加速された超新星の残骸が地球に届く。そもそも、地球や太陽は超新星爆発で誕生した重い原子を含んでいるはずです。その証拠とは？
250万年前の地球の寒冷化は超新星爆発の影響の可能性があるそうです。超新星爆発からやってきて地球に降り注いだ高速度の粒子は大気に衝突し、窒素酸化物を作り出した。窒素酸化物は雨とともに降り注ぎ、植物が良く成長した。二酸化炭素が減って寒冷化した。風が吹けばなんとやらの論理です。
平均すると天の川銀河では１世紀に１つの割合で超新星が誕生しています。すると地球から30光年以内の近距離では、計算上、地球が誕生してから45億年間で5回ほどあったはずです。この距離ではX線や残骸が飛来して地球環境にかなりの影響をもたらしたと思われます。
300光年くらいの距離だと超新星爆発の残骸はわずかに地球に届くと考えられます。発見できるでしょうか。超新星爆発の中では形成されますが、地球では形成されることのない放射性同位元素がターゲットです。半減期は260万年である鉄60（質量数60の鉄の同位体）は代表例。
サンプルは北太平洋のマンガン鉄の沈殿で見つかりました。高性能の質量分析計にかけて数千兆個の鉄原子の中に23個の鉄60を発見しました。ところが、2019年に、鉄60の雨はまだ降り続いていることが報告されました。南極の氷500kgから数個の鉄60原子が発見されたのです。氷はこの20年間に降った雪でした。また、アポロ計画で持ち帰った月の表面の土壌からも発見されました。そして今年になって、別のグループが太平洋の海底からマンガン鉄層を40万年分のスライス（厚さ１mm）にして、鉄60原子を探しました。そして、250万年前のスライスから435個の鉄60を発見し、年代を明らかにしました。
250万年前、超新星爆発の光が輝いた後、陽子や様々な原子核からなる宇宙線が数千年にわたって降り注ぎました。爆発の残骸であるガスや塵は消散したが、鉄60などの原子はわずかに到着して海底や南極の氷や月の土壌に蓄積しました。宇宙線により大気がたたかれ一酸化窒素が作られました。一酸化窒素はオゾン層も一部破壊し、紫外線が強まって生物の突然変異が増加したはずです。
+++ 局所バブル +++
太陽系は局所バブル（the Local Bubble）と呼ばれる銀河系内の空洞の真ん中にいます。差し渡し1000光年ほどの空洞で、超新星爆発によってガスが吹き払われたと考えられています。局所バブルの周囲は星間塵の濃い層ができており、局所バブルの中は周りより星間塵が希薄です。局所バブルの中は周りより温度の高いプラズマに満たされています。さらに空洞の表面には７つの恒星群が形成されていて，その恒星はそろって数百万年くらいの若さです。恒星群は空洞の表面に垂直に、外側に向かって運動しています。その運動を巻き戻すと、1400万年前は1点に集まりました。
観測結果から局所バブルは1400万年前に膨らみ始めたと推測されました。局所バブルを膨らませた原動力は15個の超新星と考えられ、約400おきに４回に分けて爆発したと予想されました。爆発によって吹き飛ばされた星間塵は近くの星間物質の雲にぶつかったところで恒星が群れを成して誕生しました。今回の観察は超新星爆発が恒星の誕生の引き金になるという仮説を支持するものです。
太陽から見てアンタレスの方向にさそり-ケンタウルス座アソシエーション (Sco OB2)と呼ばれる星団があり、恒星が誕生しつつあります。星団は年齢が2000万年程の数百の若い恒星の集まりで、500光年ほど先を移動中です。このうちの質量の大きなものがすでに超新星爆発をしたと考えられています。1300万年の間におよそ１ダースほど超新星爆発を起こしたようです。Sco OB2は遠ざかっています。Gaiaによる恒星の観測によると、新たに誕生した７つの星団は太陽系に向かってはいないようです。
太陽が局所バブルの真ん中にいるのはたまたまです。太陽は天の川銀河の中で公転運動をしていますが、局所バブルが成長を始めたころは1000光年ほど離れたところにいました。局所バブルの中に入ったのは500万年前と計算されます。そして800万年後には局所バブルから抜け出します。
地中海と大西洋をつなぐジブラルタル海峡は、幅20km、深さ200～400mの浅い海峡である。約560 万年前、世界的な海水準の低下と地殻変動によって、ジブラルタル海峡が陸になり、イベリア半島とモロッコがつながり、地中海は湖になった。メッシニアン塩分危機として知られるその時代は、地中海の海水が大規模に蒸発した。蒸発岩といわれる、石膏や岩塩が地中海沿岸のスペイン、イタリア、ギリシア、チュニジア等の国々で見つかり、その地層は海底にも続く。地中海の深海底を掘削した深海掘削計画の研究プロジェクトで証明された。
約530 万年前に水は再び戻ってきたが、この地球史上最大の洪水の詳細は大雑把にしかわかっていない。掘削調査や地震波データ、数値モデルによる研究から、これが激変的な事件だったことが示唆された。最初は数千年間にわたって続く小さな流れで始まったが、地中海の水の90％が2 年に満たない期間で流れ込んだのである。このような突然の洪水は、海面上昇速度のピークが1 日当たり10 メートル以上だった可能性がある。
各大陸での隆起運動で大陸の内部に高原や台地がひろがった500万年前ごろから急激に寒冷化が進行して現在に至っている。この原因として現在2つの説が提案されている。
1つはパナマ陸橋の形成である。陸橋ができると、大西洋から太平洋へ流れていた深層水が遮断され、また、メキシコ湾流も大きく北へ流れることになった。暖かいメキシコ湾流は北米での降雪量を増加させて、寒冷時には氷床を拡大させて寒冷化を増幅した。グリーンランドはそれまでは名前どおり緑の島だったが、氷河の島に変わった。
2つめはヒマラヤ山脈、チベット高原の形成である。これらの地形的な高まりが北半球の大気循環を乱した。インドを中心にモンスーン気候を成立させ、冬はシベリア寒気団を強化した。その結果、寒冷化を引き起こしたとする説である。
平均気温が下がると、大気が含む水蒸気の量が減る。すなわち、大気が運ぶ水の量が減る。大陸の内部まで水が運ばれないために、大陸の中央部は乾燥化する。概ね、寒冷化は乾燥化、温暖化は湿潤化である。寒冷化は草原や砂漠を拡大し、温暖化は森林を拡大する。現代の地球温暖化と砂漠化が結び付けられて議論されることが多いが、両者の共通点は人類の活動である。人類の活動なしで温暖化が進行すると、砂漠は縮小する。
500万年前からの寒冷化により、大陸の内部には乾燥気候がひろがり、イネ科の植物が繁栄して大陸には草原ができた。そして、このような草原に適応した新しい種類の哺乳類が進化した。犬や狼、馬の祖先である。そして、人類の祖先のサルのなかまも森林の樹上生活から草原に出て、２本の足で地上を歩き出した。鳴禽（めいきん）類と呼ばれる、さえずる小鳥たちが大発展した。鳴声によるコミュニケーション、敏捷な運動能力が優勢となった原動力と思われる。
新生代の陸上における火山活動はよく調べられている。イエローストーン国立公園の火山地帯は1650万年間の間にオレゴン州からワイオミング州へと移動した。北アメリカ大陸がホットスポットの上を西へ移動したためである。イエローストーン国立公園の大噴火はほぼ150万年に一度の割合で発生している。特に大規模なものは870万年前のアイダホ噴火、次いで210万年前の大噴火である。74000年前のトバ火山の噴火と同程度なので、数年ほどの一時的な気候の寒冷化を伴ったはずである。
+++ 地球の気候は様々な要因によって変化する +++
地球の気候を左右する原因は大きく3つに分けられます。まず、太陽エネルギー、地軸の傾き、地球の自転等の安定した周期的な変化があります。周期の時間が違うために、波が重なると、大きな気候変動になります。次は太陽からのエネルギーに影響を受けている二次的な要素です。雨などの水の循環、大気や海洋の流れ、それらに影響される人間活動を含む動植物の活動、大気の組成、大陸地形などがあります。これらの影響は流動的で互いに関係しています。最後は、地球内部のエネルギーと物質の噴出、地球外からの巨大隕石の飛来といった突発的な要素があります。
+++ 地球の大気循環は東西方向の縞模様になる +++
大雑把に言って、太陽は赤道を真上から、北極南極を真横から照らします。そのため、赤道付近は暖かく、極地方は冷たくなります。温度差があると大気は対流します。一番簡単なモデルですと、赤道で熱せられた大気は上昇し、北極南極で熱エネルギーを放出して冷え、再び赤道に戻ってきます。北半球では常に北風が吹きます。しかし、実際の地球では地球の大気は大きく３つのパートに分かれて循環しています。
文章を簡単にするために北半球だけで説明します。赤道付近で発生した上昇気流は上空で北上し、北緯30°付近で下降します。そこから偏東風（北東貿易風）として赤道付近に戻ります。赤道付近は常に上昇気流が発生している低圧帯です。一方、北緯30°付近は常に下降気流が発生している高圧帯（亜熱帯高圧帯）です。この高圧帯（高気圧）がある大陸上には幅広い乾燥気候地帯（サハラ砂漠やオーストラリアなど）ができます。
北極の寒気がコリオリの力を強く受けて偏東風として南下するのが極循環です。北緯60度付近で上昇気流となり、また北極へ戻ります。北緯30度から60度の間で上空は北から南へ、地上は南から北へ風が吹きます。コリオリの力により、地上の風の向きは偏西風になります。以上の帯状に３つの大気の流れが発生します。木星や土星のようなガス惑星ではこれが表面の横縞模様となって観察されます。実際には偏西風は巨大山脈や自転の影響も受けるので蛇行します。また、時折、巨大な独立した渦の低気圧（台風など）が発生し、赤道の熱を大量に北に運ぶ役目を担います。
260万年前から現在にかけて、氷期と間氷期が定期的に交替した。この時期を第4紀と定義する。グリーンランドの氷床の調査により、200万年前から100万年前は約4万年の周期で、100万年前以降は約10万年の周期で氷期と間氷期が交替した。周期を解析するといくつかの周期が重なっている。気候変化の外因として、地球と太陽との距離（10万年周期）、地軸の傾きの変化（２万年周期と４万年周期）に伴う日射量の変化が考えられている。しかし気温や氷床の量などの変化はそれ以上に大きく、大気、海洋や大陸の配置、地形などにより、日射量の変化が増幅されたと考えられる。
黄土が堆積し始めたのは、中国黄土高原では約250 万年前からであり、その多くが約200 万年前から始まった第四紀に入ってからである。チベット高原の隆起によって熱帯との大気循環が遮断され、中国内陸部が乾燥するようになったからであろうと推定されている。
氷期の最盛期には氷河が北半球の北部を広く覆い、間氷期になるたびに氷河湖の決壊による大規模な洪水があった。イギリス海峡の海底には、壊滅的な洪水が40万年前、20万年前の2回起こった証拠が残されている。大規模洪水によって、ブリテン島は大陸から切り離されたのだろう。
最終間氷期は13万年前である。そこから変動しながら徐々に氷期に向かい、18000年前に最終氷期を迎えた。氷期から現代の間氷期への気温の上昇は急激で、これは氷河が融け始めると加速的に温暖化するためである。13万年前も同様に急激な温暖化が推測されている。
産業革命以後の近年の地球環境の変動は、過去の大規模な変動に匹敵する。この変動は人間活動に起因することから、Anthropogenic（人間活動による）からAnthropocene（第５紀？訳語不明）という新たな時代区分が古典的な地質学と関係のない分野で導入されている。この時代区分は、定義が地層に依っていない。地質時代の区分は地層に記録された生物種の消滅や地球環境の大規模な変化で決められるので基本的な考え方は同じである。
+++ 天体の周期に基づいて人類は暦を作った +++
時を示すのは暦です。１週間の起源は、古代バビロニアに遡ります。月の満ち欠けの周期（約28日）の4分の1を単位にしました。ユダヤ教が聖書にこの周期を神の周期として取り入れ、それをキリスト教、イスラム教が継承し、世界に普及しました。イスラム教の安息日は金曜日、ユダヤ教は土曜日、キリスト教は日曜日で、仕事を休んで神に祈りをささげます。 エジプトで使われていた太陽暦と組み合わされてローマ時代に現在のような形になりました。
対する中国では二十四節気でしょう。太陰暦と太陽暦を矛盾無く繋ぐために、1年＝365.25日を24に分けて太陰暦の運用の目安にしました。そのほか、干支、六曜など、いろいろな周期が重ねられました。日本の旧暦の暦ではこれらの周期と占いも記載され、1冊の本となっていました。
+++ 科学は繰り返し起こる事象から導かれる +++
実験科学は「事実は繰り返し起こる」ことに基づく不完全帰納法による証明です。「事実は繰り返し起こる」考え方は再現性と呼ばれ、重視されます。不完全帰納法による証明では、真理とはいえません。私にとって真理の概念は人工的なものに感じます。ただ、科学の結論は真理の概念を借りて、法則として表現されます。
因果法則が決して普遍的な妥当性をもち得ないことを明言したのはヒュームです。しかし、繰り返し経験することをまとめた普遍法則が、なぜ実在に対して適用できる客観性をもち得るのでしょうか。もし、法則が普遍性を持たないとしたら法則を応用した機器の性能は不安定となり、実用に耐えません。すなわち、機械文明は成立しません。また、危機管理や未来予測はできなくなり、人類は常に怯えながら生きることになるでしょう。
広い分野の現象に対して常に成り立つ法則があること、それを体系化できる（科学）こと、そのことから科学の法則は真理に近いと考えられます。
人類の進化に入る前に日本列島の歴史について2回に分けてまとめる。
日本列島の岩体のうち、最古は東北地方の北上山地、飛騨山地にある。この岩石は付加体ではなく、浅い海で堆積したと考えられる。おそらくバリスガン造山運動以前にゴンドワナ大陸北側、中朝陸塊のパンサラサ洋側に堆積した。含まれる古生代の化石から推定すると、赤道近くの南半球である。
各地の鍾乳洞の起源は古生代まで遡る。地層の石灰岩体中に約３億年前の示準化石であるウミユリやフズリナの化石が含まれている。鍾乳洞を作り出す巨大な石灰岩体は関東から東海、紀伊、中国・四国を経て九州中央部にまで広がっている。石灰岩体は、遠い南の海で発達した珊瑚礁を起源とする。サンゴ礁は玄武岩質の海底海山上に形成された。太平洋のホットスポットで誕生した海底火山が太平洋プレートの運動によって北上してきた。サンゴ礁と海底火山は海底プレートからはがれてプレート境界に蓄積した付加体と考えられる。
中国・四国地方の付加体はその成長過程が明らかにされている。日本海側の地層はおよそ3億年前の付加体である。そこから南に下って行くと、地層の年代は新しくなり、瀬戸内地方は2-1.5億年前、四国南部は8000万年前より若い付加体でできている。3億年かけて大陸が海側に向かって450km成長した。1億年で150kmと見積もられる。
当時の大陸から流れ込んだ堆積物で中生代ジュラ紀～白亜紀の地層が石灰岩体の周りに形成された。その後に形成された日本列島に取り込まれ、地殻変動によって地上に出現した。
日本列島が、現在のような形になり始めたのは新生代の中ごろである。約3000万年前までの日本列島は新しく作り出されたアジア大陸の東のへりに位置し、激しい変動がなかった。九州や北海道には内湾ができていて、そこに植物化石が堆積した。日本の石炭のほとんどはこの時代のものである。内湾は日本海の兆しである。
長い距離を移動し、冷えて重くなった太平洋プレートは大きな角度で沈み込む。プレートは大陸辺縁を引きずり込み、大陸の内側に小さなマントルの上昇流が生じた。その結果、大陸地塊が引き延ばされて裂けた。2500万年前に大陸の縁が裂け始め、約2200万年前を中心には東アジア一帯に巨大な断層活動が起きた。日本海は1点から拡大し始め、3方向に割れたと考えられている。そのうちの2つの割れ目は日本海の海洋底を作り、残り一つは海洋底にならずフォッサマグナを作っている。
日本列島となる東北、南西部分が太平洋側に膨らむようにして移動し、西日本は時計回りに、東日本は反時計回りに回転した。折れ曲がった部分は両側に引っ張られて沈降し、フォッサマグナになった。フォッサマグナは糸魚川―静岡構造線という大きな断層の東側に見つかった大きな溝で、堆積物で埋まっている。
同じ現象がオーストラリアとニュージーランドの間で起きている。間に沈んだ大陸ジーランディアが想定されており、ジーランディアの縁では再び隆起が起き、ニュージーランドやニューカドレニア島が形成された。同様の地形がカムチャツカ半島や台湾、フィリピン諸島にみられる。
1900万年前頃に日本海側に大きな断層ができ、海が入り込んだ。同時に海底火山の噴出がはじまった。火山の活動は非常に活発で、溶岩や火山灰が全国に渡り、大量に厚くたまった。やがて低地は拡大し、日本海が形成された。大陸に棲息していた生物や恐竜の化石は大陸の淵とともに日本列島にやってきた。
フィリピン海プレートは5200万年前に新たなプルームの結果として誕生した。拡大しながら北上し、琉球海溝から沈み込みを始め、2000万年前に四国沖に達して小笠原海溝に達した。そのため、1400万年前にフィリピン海プレートと太平洋プレートの境にあった火山列島が日本の中央部に付加されるようになった。また、この変化で西日本の地下に大量のマグマが供給されてカルデラ火山が活動し大量の花崗岩が作られて隆起した。
+++ 日本文化の基本は受身である +++
日本は豊かな自然に恵まれ、日本人は自然に対して信頼感や親近感を育ててきました。台風や大量の降雪に見舞われますが、それをも甘受する、自然、運命に対する肯定的な態度です。そのため、考え方の基本は「する」ではなく「なる」です。コミュニケーションから行為者を示す主語が省略されるのは一つの考え方の表現でしょう。
人為的な策略や計略が低い評価を与えられます。身も心も清らかであることが重視されます。日本人の基本的な考え方は、中国から入ってきた仏教や儒教によって体系化され、独特な潔さを旨とする武士道思想に発展しました。
武士は精神的貴族であり、貧しさについて無頓着でした。幕末に欧米を訪問した使節は仰ぎ見るような西洋文明の隆盛ぶりを目の当たりにしながら、それほど劣等感に打ちひしがれることはありませんでした。武士は金銭や物質に執着しなかったからです。武士は道義国家として欧米より進んでいる自国に自信を持っていました。一方で、物質文明での欧米と日本の差は正しく評価し、欧米が日本を侵略する可能性が高いこと、自然と敵対する文明に侵略された場合、日本の自然風土が破壊される恐れを感じました。
日本が欧米の力に対抗するために、アジア諸国を侵略して力を得ることが必要と考えました。しかし、ただ侵略するのではなく、その土地に住むアジアの人々の生活や文明レベルも高めることが必要と考えました。一緒に欧米に対抗する勢力と考えたためです。ただし、日本が主導者の位置にいることが条件でした。搾取するだけでなく、大規模な農地や鉱山の開発を行ったり、学校を設立しました。搾取しただけの欧米の植民地経営に比べ、日本の植民地経営は地元の発展に貢献しました。
+++ 日本の歴史は大和朝廷を中心に表現される +++
大和朝廷による日本列島の支配は鎌倉時代に東北の藤原氏を滅ぼしてほぼ完結しました。最終的な統一は豊臣秀吉によってもたらされました。最初から大和朝廷が正式な日本政府として機能していたように歴史は語られますが、平安時代まではせいぜい関東地方までの支配で、道によってつながれた点や線による支配でした。東日本を領有していた民族は文字を持たず、その歴史は判然としません。三内丸山遺跡に代表されるような人々が、それぞれの領土を守りながら数千年の間、東日本の住人であり、管理者だったのです。
記録する文字を持たないが故に、正当性を主張できない。今から思えば、もう一つの日本史を失ったような気がします。歴史や物語を残さなかった東日本の人々は大和朝廷の支配する人々と争いながら、交易しながら、交わり、融合したでしょう。おそらく自分たちが征服されたという意識はないと思われます。しかし、大和朝廷側は征服とか、征伐などと呼んで、自分たちの政権を正当化したはずです。大和朝廷の支配が及んだときはその地方に釈然としない思いがしばらくは残っていたと思われます。一方で、山岳地帯の住人はそのような政治権力とは無縁な生活を送っていたでしょう。
日本人は単一民族といわれますが、最近になって征服された民族が２つあります。アイヌ民族と琉球民族です。両方の民族とも、独自の文化圏を形成していましたが、江戸幕府から侵略を受けました。16世紀、琉球民族は島津藩により侵略され、４世紀の支配の間に日本化されました。アイヌ民族も江戸時代に松前藩により圧迫されました。
フィリピン海プレートが北上を阻まれ、移動の方向が変わったため東日本は太平洋プレートの西進により300万年前から隆起が始まり、海底が山脈になり現在に至る。それまでにも太平洋プレートは北海道付近から北米プレートの下にもぐりこんでおり、もぐりこみの上に千島列島が形成された。西日本のユーラシア・プレートの下にはフィリピン海プレートがもぐりこみ、琉球諸島が形成された。太平洋プレートはフィリピン海プレートの下にもぐりこみ、小笠原諸島が形成された。
東日本の下には太平洋プレートが沈み込み、南北に延びる海溝が形成され、それに並行して南北方向の皺が陸上に形成された。海溝側の陸には一連の外弧隆起帯が形成され、山脈となり、その西側に中央低地、さらにその西側に火山フロントと内弧リッジが形成された。火山フロントは太平洋プレートがマントルに沈み込み、マグマができるちょうど上に形成される。火山活動は数百万年前から始まり、200万年前から100万年前に最盛期を迎えた。外弧隆起帯は中生代の古い岩石が、火山フロントと内弧リッジは2300万年前から530万年前の火成岩等からなる。
西日本の下にはフィリピン海プレートが斜めに沈み込んで南海トラフを形成している。そのため、外弧隆起帯に当たる部分に巨大な横ずれ断層（中央構造線）が形成されている。その北側は中央低地に当たる瀬戸内海、そして内弧リッジと火山フロントの順で、日本海に達する。火山フロントが南海トラフから距離があるのはフィリピン海プレートの沈み込み角度が浅いことを示す。プレートが斜めに沈み込んでいるために外弧隆起帯に斜めに皺が形成され、大きな半島と間の海盆となっている。皺は中央低地にも及び、広い盆地（濃尾平野、琵琶湖、大阪平野）や瀬戸内海では灘を形成する。
現在の日本列島は、南東へ向かうユーラシア・プレートの上に乗った陸塊と、西へ向かって移動してきた太平洋プレートが衝突したところにある。その間に北米プレートとフィリピン海プレートが挟み込まれている。北米プレートと太平洋プレートが接しているのは関東から東北、千島列島へと向かう太平洋側で、日本海溝を形成している。北米プレートは北東方向から南西方向に向かって移動している。北米プレートもユーラシア・プレートも陸塊を抱え、ぶつかった地点で地球の内部にもぐりこめない。紀伊半島のあたりは北米プレートにより南西方向に押し出されている。
フォッサマグナの東側には南からフィリピン海プレートがもぐりこんでいる。太平洋プレートがフィリピン海プレートの下に潜り込んでできる伊豆・小笠原弧の島々はフィリピン海プレートに乗って伊豆半島の部分にうちこまれた状態になった。打ち込まれた陸塊は丹沢山塊や伊豆半島であり、その力で北･中央･南アルプス及び八ヶ岳が皺のように隆起した。次にぶつかるのは大島とその周りの島々である。1000万年後には長野県ほどの面積の半島ができるという。
太平洋、フィリピン海2つのプレートが潜り込んでいる交差点のところに房総半島があり、そこから両方向に外弧隆起帯が隆起中であり、巨大な中央低地（関東平野）ができている。関東平野が海にならなかったのは多くの川から大量の土砂が供給されたためである。
箱根は60万年前から活動を続けている火山である。富士山は10万年前から数回の噴火により形成された。東北地方の背骨の火山群、山陰地方の火山群は数百万年前から活動して200万年前から100万年前に最盛期を迎えた。九州には巨大なカルデラからなる火山が100万年前から噴火している。南九州は阿蘇山から霧島、錦江湾に至る巨大なカルデラの集合体である。錦江湾の北側の姶良カルデラは3万年前に噴火。もっとも最近のカルデラ噴火は錦江湾の南の海底にある鬼界カルデラで7300年前。この巨大噴火で南九州一帯の生物は絶滅した。巨大カルデラ型噴火は今後も起きると予想され、南九州は屋久島方面へと拡大を続けるであろう。
知られている火山活動のなかで、史上2番目の規模であるシャツキー海台は日本の東北地方の東1500㎞に迫っている。東太平洋海嶺の拡大速度は年18㎝と計算されており、このままいけば830万年後には日本列島に衝突する。シャツキー海台の大きさは日本の面積の1.2倍、海底から5300mも立ち上がっている。800万年後には日本の面積が倍になるかもしれない。
+++ 日本文化は精神的な満足を優先した +++
武士は精神的貴族であり、貧しさについて無頓着でした。幕末に欧米を訪問した使節は仰ぎ見るような西洋文明の隆盛ぶりを目の当たりにしながら、それほど劣等感に打ちひしがれることはありませんでした。武士は金銭や物質に執着しなかったからです。武士は道義国家として欧米より進んでいる自国に自信を持っていました。
一方で、物質文明での欧米と日本の差は正しく評価し、欧米が日本を侵略する可能性が高いこと、侵略された場合、日本の自然風土が自然と敵対する文明に破壊される恐れを感じました。力に対しては力によって対抗し、なお埋めがたい差は精神力によって補うことを考えました。
勤勉さと合理性をもって、日本は欧米の侵略を一時は退け、欧米並みの力を持つようになりました。キリスト教とセットに世界を席巻した西欧文明でしたが、キリスト教無しで発展した日本。イスラム諸国にとって、日本は非キリスト的近代化のシンボルでした。
その後の日本のたどった道はついてはたくさんの解説や意見があります。いずれにせよ、開国黎明期の武士の抱いていた危惧は現実のものとなりました。
+++ 戦国時代は強力な軍事国家であった +++
歴史上、何度か日本も国際的な覇権を目指した時代があります。太平洋戦争前ではやはり戦国時代でしょう。織田信長や豊臣秀吉はかなり正確な国際情報を持っており、世界進出は射程距離にありました。東シナ海から東南アジアにかけての日本人の活動（海賊とも呼ばれる）も活発であり、また、内乱状態（戦国時代）を経て、すでに世界有数の鉄砲大国になっていました。種子島に鉄砲がもたらされた30年あまりでその軍事力を達成したほど、日本は技術力を保持していました。
実際、豊臣秀吉は朝鮮半島に派兵しましたし、欧州と貿易を盛んにし、スペインに対抗して中国大陸に進出する計画まで考えていたようです。辺境の日本が中国大陸を征服するというのは決して夢物語ではなく、50年後には辺境の満州民族が中国を侵略し、清王朝を立てました。
徳川家康は伊達正宗に命じて支倉常長を太平洋経由でヨーロッパまで行かせ、太平洋を渡れる造船・航海技術をスペイン人から導入しました。キリスト教布教のためというのは単なる口実でしょう。アメリカ大陸への進出を考えていたようです。当時のアメリカ大陸はスペイン、ポルトガル両国によって欲しいがままに侵略されていました。
結局のところ、徳川幕府は鎖国政策を採用しました。徳川家康や、家光の性格にもよるでしょう。しかし、日本民族全体をみると、日本文化の基本である、「する」より「なる」が表出したように思います。日本以外の地に人為的に進出しても、日本にも、進出先にもメリットはないと考えたと思います。
+++ 沖ノ鳥島 +++
日本の最南端の島である沖ノ鳥島。40万平方kmもの排他的経済水域を確保するための重要な場所です。サンゴ礁の小さな島で、何とか岩礁が顔を出している程度で、地球温暖化による水没が心配されています。沖ノ鳥島は南北1.7km、東西4.5km、周囲11kmほどの楕円形をしたサンゴ礁の島ですが、その本体は海底にある富士山の山頂部がかすかに海上にある感じです。その山頂が分厚いサンゴ礁になっています。
国は海洋資源、防衛上の意義を認め、88億円を充て、船舶の係留や停泊、荷捌きなどが可能になる港湾施設の整備を進める方針です。東京から船で片道約4日の距離ですので、難工事になるでしょう。
この島の地下に核燃料廃棄物貯蔵庫を建設するのはいかがでしょう。近くに人は住んでいません。最も近い硫黄島や東大東島からも500km離れています。万が一、貯蔵庫が破壊されても海の下です。山頂の面積からすれば、かなり大きな搬入口が確保でき、しかも地下は末広がりに大きくなります。各地の原発が海に面しているのも輸送に好都合です。原発は港を整備して核燃料を安全に格納し、船で直接、沖ノ鳥島最終処分場へ運搬する。高速増殖炉の設置も検討したらどうでしょう。ただし、こちらは維持経費がかなり掛かりそうです。
旧大陸の真猿類は、アフリカ大陸に出現した後、ユーラシア大陸に進出した。霊長類の祖先の最も古い化石は約6500万年前（白亜紀末期）のものである。約3000～2500万年前に、ニホンザルなどを含む旧世界ザルと類人猿やヒトを含むホミノイドの２つのグループに分かれた。旧世界ザルとホミノイドは集団で生活する。化石記録から見ると最初はホミノイドの方が繁栄していたが、約1000万年前から旧世界ザルが勢力を増してその比率は逆転した。現在ではヒト以外のホミノイド（すなわち類人猿）は絶滅寸前である。
一般の哺乳類では主たる感覚が嗅覚であるが、霊長類では視覚へ変化した。例えばマウスでは匂い受容体遺伝子ファミリーは1391個の遺伝子を持ち、そのうち328個が偽遺伝子である。人の匂い受容体遺伝子は802個でありそのうち415個が偽遺伝子である。旧世界猿ではオプシン遺伝子が重複し、赤を認識できるオプシンが誕生した。新たな視覚により赤く熟れた果物を認識できるようになり、サル類は視覚優位の生活を送るようになった。類人猿では表情筋が発達し、社会性を発達させた。霊長類は視覚が重要な感覚になり、表情が生まれた。コミュニケーションも匂いから視覚へと変化する。霊長類以外では母親と子は匂いで互いを認識する。
霊長類の祖先は樹上生活をしていた。手の運動・感覚が発達して樹状生活に適応した。親指と残りの指が対向し、握ることができた。手指を動かす筋肉は一方で運動の感覚器である。筋肉の伸び具合や収縮速度を感じ取っているので、指がどれくらい曲げられているのか、指先がどれだけ広がっているのかを脳に伝達する。目が顔の前方に寄ってきた。目からの感覚情報が脳を経由して、手指を動かす筋肉へ指令が行き、手指に準備させる。掴んだ枝が体重を支えるのに十分であるのか、たわみ具合はどうか、サルは瞬時にそれを感知して、ふさわしい行動をとる。脳と手の機能とは共進化した。
霊長類と旧世界サルのもう一つの違いは尾のあるなしである。マウスでは尾のない突然変異体があり、関連する遺伝子も見つかっている。旧世界サルにとっては尾も重要な運動器官である。霊長類の祖先が尾を失ったのは遺伝子時計から2500万年前と推定されている。
人間の能力はどのように獲得されたかを解明するヒントがサルとの比較である。解剖学的な研究から、行動、生理、ゲノムまで、多くの積み重ねがある。サルの時代に獲得された（遺伝子として組み込まれた）と思われるいくつかの能力や性質がある。簡単な道具の使用、団体生活、群れの中の順位、毛繕いなどのスキンシップ、特定のものに対する恐怖。
旧世界サルも手の延長としての道具を使う。道具を使うためには手の筋肉と手を支える骨格、モノの変化の様子を観察する視覚、そして調和のとれた行動を制御する脳が必要である。地下や朽木の中の昆虫を餌とするには、指先が器用で、力をコントロールできる個体が有利であった。
社会性については言うまでもなく、広く研究対象になっている。恐怖症は4つの明確なカテゴリーに分類できる。１．蛇、蜘蛛、蠍などの動物に対する恐怖。２．高所、暗所など環境に対する恐怖。３．血や死体、怪我に対する恐怖。４．狭い空間に閉じ込められるといった危険に関する恐怖。これらは生き延びるためにプログラムされた。
+++ 見るは理解すること +++
かつては，世界のイメージは写真のように網膜に焼き付けられ、脳の視覚領野がそれを解釈すると一般に信じられていました。最近の研究では、脳は大量の情報から事物の重要な性質だけを抽出することが解っています。見るべきものだけを見ており、不要なものは捨てます。単に受動的に観察しているのではなく、能動的に世界を構築しているのです。
脳は視覚像を機能的に異なるいくつかの領域で分けて受容します。色、形、顔や表情などの属性を、それぞれの領域の特定のニューロンで処理します。すなわち、視覚中枢には知覚するすべての属性のため脳部位に分かれていて、特殊化したニューロンがあるという仮説です。
例として、色と動きの変化を処理することを考えましょう。動きでは空間の異なる2点を次々に見ますが、色の場合には、違う2点における波長成分を同時に見ます。脳ではそれぞれの動きに対して異なった部位のニューロンが反応します。そして、色の変化は動きの変化より常に80msecほど早く意識されます。
2つの物が違っていると言えるのは、脳の違う場所が反応するか、同じ場所が反応しても時間差があるからです。同じ場所が同時に反応すると2つの物であっても違いを理解できません。脳での時間とはニューロン群の間の伝導速度の違いであり、現実の事象の発生の時間の違いではありません。現実世界での時間の違いを理解するのは時間変化を担当するニューロンの働きです。
視覚は比較によって成り立ちます。像の変化から網膜の一群の視細胞の興奮の変化に対応したニューロンがセットで起こり、一群のニューロンの興奮が次のニューロンの興奮につながる。すなわち、視覚情報は階層的に分析されます。階層性の各段階で物事を自動的にカテゴリー化していきます。脳の階層性の高いところに障害が起こると、患者はより低いレベルでの能力に基づくカテゴリー化しかできなくなります。
網膜の像の変化を感じるニューロンの数と種類はいくつあるのか、不明です。その次の処理を行うニューロンの種類も不明です。すべてをリスト化したときに、知覚され得る視覚情報のすべて（森羅万象）と、情報処理によって齎される概念のすべて（百家万説）が明らかにされるのかもしれません。少なくとも、その数は有限です。ニューロン（脳神経細胞）の数を超えません。
DVDに1本の映画を記録できます。約2時間の音声データと映像データです。人間の睡眠時間を8時間とすると、その人の1日の視覚情報は音声情報と共に8枚のDVDに記録することができます。約40ギガバイトです。一ヶ月で約１テラバイトになります。人間の一生を80年とすると、約1000ヶ月です。3万日になります。すなわち、人間の見る情報量は一生の間に 1000テラバイトになります。DVDに焼くと、24万枚です。さらに高密度のメディアが開発されればこの枚数は減るでしょう。皆さんはこの情報量を多いと思いますか。人間の経験の上限はこの程度です。
+++ 信頼感を司る遺伝子がある +++
オキシトシンという神経ペプチドホルモンは信頼感を増すと考えられています。もともと、授乳や出産を司る作用が知られていましたが、欠失マウスでの研究から育児や夫婦の絆の強さに関係することが報告されました。さらに、ゲームなどでは相手を信頼し、裏切られることに対する警戒感を低くする作用もあるそうです。
食べ物が体の栄養となるように、他人からの関心が心の栄養です。家族を含め、周りの人から、小さい頃にたくさん関心を持ってもらうことで、自分の価値を認識します。「自分は存在していいのだ、愛されるに値する、世界の人は自分を受け入れてくれる」という意識は基本的信頼感と呼ばれます。基本的信頼感は幼いときに形成されますが、最近ではそれが不足している人が多いように感じられます。周りの人からプラスの関心が得られなければ、わざといたずらや失敗をしてマイナスの関心を引くようになります。
人間にとって信頼感は価値観の共有から生まれます。様々な面で人々は違いますから、共有する価値観に基づく行動は信頼の基本でしょう。例えば、小さな親切運動。朝夕の挨拶をする。返事をする。ありがとうと言う。公共の場で物を捨てない。電車やバスの中で、お年寄りや、赤ちゃんを抱いたお母さんには席を譲る、などなど。日常生活でありふれたささやかな行動がその人の価値観を表現し、行動をしないことは信頼感に反します。小さなことでもできていない人がいると、新聞などの投書欄で取り上げられ、批判を浴びます。えらい人もときどき小さな親切について自らを戒めることで信頼のおける人物であることを表明します。
直立二足歩行と犬歯の縮小が類人猿と人類を分ける特徴とされている。人とチンパンジーの脳は大きさ以外に解剖学的にはそれほど違いがない。チンパンジーとヒトのゲノムを比較すると、98.5%が相同である。しかし、6000個のプロモータ部分だけを調べると、10%ほどの違いになり、その違いは脳の機能と栄養の摂取に関係する遺伝子に集中した。チンパンジーと人とが分岐した跡に変化したと推定される領域（human accelerated region, HAR）が49同定されているが、脳の機能と関連する遺伝子との関連は不明なままである。HAR自体はタンパク質をコードしていない。
二足歩行は樹上生活の中で進化した。オランウータンは樹上生活で二本足歩行したサルの直系の子孫らしい。直立二足歩行に必要な筋肉の一部は樹上生活にも必要である。樹上生活の祖先に、たまたま二足歩行に適した骨盤を備えたものが現れた。そのような個体はむしろ樹上の行動は制限されたが、地上での採取活動に有利であった。まばらになった森林（天蓋を作れない）に残って、木々の中で上下に移動しながら生活するゴリラやチンパンジーの仲間と、サバンナで生活する猿人に分かれた（800-500万年前）。ゴリラやチンパンジーは二足歩行からナックルウォーキングと変化したが、猿人はナックルウォーキングは行わなかった。
ゲノム解析により明らかになった遺伝子時計を用いると、ヒト系統とチンパンジー、ゴリラ、オランウータンとの種分岐年代はそれぞれ600-760万年前、760-970万年前、1500-1900万年前と推定された。同様にそれらの種分岐に対応する祖先の系統における有効集団サイズ（個体数）は、59,300～75,600、 51,400～66,000、 159,000～203,000であった。これらのゲノム配列から推定された分岐年代は、これまで知られてきたヒト祖先の化石の年代とよく合致している。
約1000万年前のアフリカに暮らしていた大型類人猿ナカリピテクスはヒト、チンパンジー、ゴリラの共通祖先であると示唆された。サヘラントロプスは700万年前の地層から発見された。脳容積もゴリラ並で、350gほどしかない。頭蓋骨しか見つかっていないが、顔の形がヒト的である。ヒト-チンパンジー種分岐の直前か、直後と考えられている。最古の人類と考えられるアルディピテクス（520-580万年前）は、ヒト-チンパンジー種分岐直後のヒト系統に属する種と考えられ、ラミダス猿人がよく知られている。
約500万年前のアフリカの東部は今よりもずっと雨が多く、湿潤な森林であった。たくさんの類人猿がグループで生活していた。ゴリラはハーレムをつくる。これに対してチンパンジーは、複数のオスが複数のメスと暮らす。東南アジアの類人猿であるオランウータンやテナガザルは単独で生活する。人類の古い祖先（猿人）は東南アジアでは発見されないので、猿人はアフリカ類人猿型の社会生活を営んでいたと予想される。アフリカ類人猿は樹上生活者で木登りが上手である。樹上では外敵も少なく、食物連鎖の上位にいたと思われる。
アフリカ大地溝帯は3000万年前ごろに形成され始めたが、隆起と乾燥化は過去300万年ないし400万年前におこった。同時期に起こったヒマラヤ山脈の造山、インドネシア海路の閉鎖が東アフリカを乾燥させた。東アフリカは一面を熱帯林に覆いつくされた平坦な土地から、高原と深い谷のある険しい山岳地帯に変貌を遂げ、植生は雲霧林からサバンナまで、そして砂漠の低木地帯までまたがるようになった。森と草原、尾根、急峻な断崖、高原と平原、谷、そして大地溝帯の谷底にできた深い淡水湖など、モザイク環境に変化した。森の生息環境はゆっくりと細切れになり、人類の祖先に多様な食糧供給源と生活資源と機会を与えることになった。そして樹上生活をする霊長類から初期人類を分岐させた。同時に急激な環境の変化は多芸で適応力のある初期人類をより生き延びさせることになり、道具を使う脳と知能を進化させた。
完成された直立二足歩行を行う最初の類人猿は化石ルーシー（300-400万年前）で有名なアウストラロピテクス・アファレンシスである。 彼女は類人猿に比べて脳はそれほど大きくはなく、脳の容量は450cc程度であった。
エチオピアで発見された340万年前の哺乳類の骨には特徴的な切り傷が残っていた。これは猿人が石器を使った最古の証拠であると報告されている。ただ、同じ場所で石器は発見されていない。同じく、エチオピアでは260万年前～150万年前の石器が動物の骨と一緒に発見された。オルドワン石器と呼ばれる。この石器はアウストラロピテクス・ハビリス（ホモ・ハビリスとも）が作成したという。
+++ 進化は進歩と同じではない +++
例えば、退化も進化です。極端な例は動物の腸内に寄生する寄生虫。彼らは全身から栄養分を吸収する仕組みを持ち、ひたすら増えることを目的として生きています。また、宿主の免疫の攻撃から逃れるための方策を講じています。そのほかの仕組みはすべて捨ててしまいました。必要な特徴を大幅に発達させる一方で、不必要なものを切り捨てた個体が種の中で生き残りやすくなる。何から何まで有利に発達させられればすばらしいですが、大きさや強度など物質的な制約や、栄養の取得や排泄、遺伝子の維持など生理的な限界もあるので、可能な選択肢の中から有利なものを選ばざるを得ません。優秀な種、力の強い種が生き残るのではありません。環境で有利な種が生き残るのです。
+++ 人間はボディイメージによって道具を手足の延長のように認識する +++
人間は、道具を手足のように使いこなしてきました。同じように巨大なネットワークや乗り物を手に入れています。自分の体の大きさや手足の位置の感覚をボディイメージと呼びます。眼をつぶっていても、自分の体がどこにどんな形で存在しているのか把握できます。真っ暗闇のなかでも手探りで行動することができます。筋肉の緊張具合、視覚からの位置情報などを基に脳の中に体の空間的イメージが構築されています。
ボディイメージは道具の先まで延長されます。車の運転のときに車両感覚が大事だ、ということは、運転免許を持っている人ならば、教習場の教官に教えられたことでしょう。車両感覚もボディイメージの延長です。耳掻きを使うのも、テニスラケットを持つのも、おそらくタンカーの運転も、ボディイメージの延長であり、訓練することができます。
さらに、ボディイメージはバーチャルな世界まで延長できます。種々のゲームやフライトシュミレータなどは現実の世界に似せて空間が構築されていますが、そのなかで自分の化身を自由に行動させることができます。さすがにバーチャルな世界では体に入力される情報が少なく、現実世界ほど精緻なボディイメージは構築できないようです。
+++ 道具の使用は物体の材質と用途とを結び付ける能力 +++
今でも人間は、生活に必要な道具を身の回りの自然物を利用して調達します。その場合、道具のもつ形態的・構造的特質をイメージしながら、それに見合った木石、たとえば、あるかたちをした枝や平石などを採集します。チンパンジーはその見立てができます。オランウータンは木の上にベッドを作ります。
見立てから加工へ。複雑な道具を利用する過程で思考能力がステップアップする必要があります。この能力はイメージすること、すなわち、脳の中に正確に外界を写し取り、組み上げ、それを基に効果を予想できることが必要です。
原人は大きく分けて２種類存在する。華奢なタイプ（ホモ属）と頑丈なタイプ（パラントロプス属）である。猿人は250万年前頃にパラントロプス属が現れた時期を境に、化石から姿を消している。
パラントロプス属はホモ属に比べて体が大きく、硬い臼歯を持っていた。また、頬の骨が発達しているので顎の力が強かったと思われる。繊維質の多い硬い植物を摂取するのに有利であった。パラントロプス・ロブストス原人の頭の化石は南アフリカのSwartkransの洞窟で見つかる。この洞窟には180-120万年前の動物の骨も見つかる。この洞窟は肉食動物の棲家であって捕らえられた獲物が引き込まれ食べられたと推測されている。頑丈な頭をもつ原人は硬い部分が食べ残され、たくさんの頭化石が蓄積したと考えられている。パラントロプス属は、ほぼ同時期に出現したホモ属としばらく共存していたが、約100万年前に絶滅した。
現在のヒトの系統であるホモ属が出現したのは約200万年前と考えられる。最も古い原人の化石は220万年前の地層から発見された。ホモ属は現代人と体躯が同じ大きさにまで発達した。未熟なまま子供を出産し、出産後も脳が発達するという二次的晩熟性を示した。
脳の広範囲に影響をもたらす快感神経をA10神経と呼ぶ。中脳を基点として、視床下部に入る。ここで、A10神経が放出するドーパミンの量によって食欲、性欲の快感の強さが決まるという。次に大脳辺縁系の扁桃体をとおり、一部は即坐核へ伸び、残りは前頭連合野に達する。A10神経の通り道は人の精神活動にとって重要な部分ばかりであり、人間らしい喜びはこのA10神経によってもたらされているともいえる。
ヒトは母親の保護が100％必要な状態で生まれてくる。このことは生存競争上、不利であるが、誕生後の脳の成長が可塑的な知力を生み出し、結果的に成功した。子供の成熟に時間がかかると、子供の教育が男女の共同作業となり、原人の時代に男女の絆が固定されたのではないか。もう少し拡大解釈すると、子供の教育はその集団の共同作業として重要性を増した。類人猿に見られるようにオスたちがセックスを巡って常に争うことがなくなり、セックスが私有化され、集団の協力体制を高めたかもしれない。
原人はアフリカ大陸で進化したが、180万年前にユーラシア大陸各地へ広がった。ホモ・エレクトゥスは北京原人、ジャワ原人などとして、ユーラシア大陸の東の端でも発見されている。が、日本には到着していない。おそらく海峡を渡る能力は無かったのであろう。そのほかに180万年前の小型の人類がジョージア共和国で発見され、ホモ・ゲオルギクスと呼ばれている。衝撃的なのはインドネシアのフローレス島で見つかったホモ・フローレシエンシスである。身長は1m足らずで脳容積は420ccしかなかった。9万年前から1.8万年前の骨が発見された。
原人がユーラシア大陸内部に拡散できたのは、大陸内部に点在する岩塩の発見が大きかった。塩の道は命の綱である。それなしに人間の生存はない。ユーラシア大陸の北緯40-50度ベルト地帯が、原人にとってラッキーな岩塩地帯だった。また、シベリアなど寒冷地方には進出していなかった。
ヒトの幼児の物体の運動などに対する理解力はチンパンジーやオランウータンの幼児と同程度である。だが、社会に対する理解力はヒトの幼児のほうがずっと優れている。社会的能力とは他者から学習する能力や、他人が何を知っていて何を知らないかを理解する能力である。
+++ 生きた脳の発達具合を調べることができる +++
最近では脳の発達過程を画像化して調べる研究が行われています。磁気共鳴画像化法(MRI)で4 歳から21 歳の被験者を対象に、10 年に渡って正常な脳の発達が調べられました。
出生直後の18 ヶ月間に過剰産生によって灰白質（主に神経細胞を含む）が急増します。そのあと、おそらく使用されない神経接続が廃棄されるのを反映して灰白質が徐々に縮小し、成熟します。
脳の最前部及び最後部などは最初に成熟しますが、そこでは、感覚の処理や動作など最も基本的な機能を担う部位です。空間知覚や言語に関連する頭頂葉がそれに続き、さらに高度の機能、すなわち、感覚からの情報の統合や論理的思考などを司る前頭皮質は最後に成熟します。高次機能中枢は青年期になってようやく発達を終えるようです。成熟の順序はだいたい哺乳類の脳の進化と一致するようです。
+++ 脳の機能は神経細胞数ではなく、ネットワークにある +++
脳の機能を示す指標は、神経細胞（ニューロン）数ではなく、むしろ１個のニューロンが何個のニューロンから信号を受け取り、何個のニューロンに信号を伝えるか、どのような神経細胞同士が信号をやり取りし、回路をつくるかが重要と考えられています。
最近の脳研究では生きた状態で脳の活動を測定することができます。種々の反応、行動が解析された結果、特定の反応、行動に対して、それぞれ、特定の部位のニューロンが関与することが明らかになってきました。手足を動かすのも大脳皮質運動野の数十個のニューロン活動が指令信号を出します。
認識を行う場合、対象の各部分を観察し、評価結果を取りまとめ、最終的な判断を下す一つのニューロン細胞があると仮定しますが、担当する細胞はいまだ証明されていません。検出の精度が甘いのか、もともと、判断･認識は複数のニューロンの同時的な活性化の結果なのか（意識は一本道ではない）、近い将来、結果が出るでしょう。
脳の特定部位が活性化されると、その領域が支配する感覚が立ち上がります。入力が外部から来ているか、薬物や電気的な刺激によるものかは本人には判りません。現実とは何か。映画マトリックスのテーマですが、たとえば宗教的体験など、現実離れした体験が現実として語られることもあります。
客観的な現実とは複数の脳によって体験可能な感覚、神経生理的には脳内に作られる特定部位のとして定義されるように思います。脳の間の共通感覚の確認は言葉によるコミュニケーションしかありませんでした。現在では測定結果も追加されることになりましたが、まだ、簡単な概念や体験に限られるようです。
原人の特徴は著しい脳の大型化である。脳の大型化は 200-100万年前あたりで加速した。マカク類とヒトの脳の大きさの違いは10倍であるが、脳の発生学過程から見ると、前駆細胞の分裂期間が３日長くなるだけで10倍が達成される。ヒトの脳は他の哺乳類に比べると神経接続の数が多く、そのため脳が大きくなる。
ヒトの脳の巨大化は胎児期から見られる。胎児期の後期まで脳容積が成長し続けるのは、ヒトに特徴的で、チンパンジーなど類人猿には見られない。さらに、私たち現生人類は、誕生後も脳が成長する。誕生前の脳容積の最大値は女性の産道あるいは骨盤の開口の大きさが物理的に400ccまでの新生児の頭蓋容積しか通せないことで決まる。400ccというのは大人のチンパンジーの頭蓋の大きさである。
ヒトの大脳はなぜサイズが大きくなったか。その候補遺伝子はNOTCH2NLである。NOTCHファミリーは発生における分化を誘導する遺伝子群である。NOTCH2NLはマウスやチンパンジーとヒトのゲノムを比較してヒトにユニークな遺伝子である。1400万年前にNOTCH2遺伝子の一部が第1番染色体の長腕へコピーされた（類人猿タイプ）。ところが300-400万年前に不完全な遺伝子が修復され、機能するNOTCH2NL遺伝子となった。その後、NOTCH2NL遺伝子は重複し、3遺伝子に増えた。NOTCH2NL遺伝子はヒト胎児の脳で強く発現し、また、iPS細胞から作られた神経組織（organoid）でも発現する。重複遺伝子は進化的に不安定で、欠失や重複が起こりやすい。遺伝性の神経性疾患がNOTCH2NL遺伝子に関連していないか調査されている。
大型化した脳は大量のエネルギーを必要とする。猿人と原人との文化の違いは石器の利用と肉食化である。石器を使って他の肉食動物が食べ残した骨髄や脳を食べるために骨を砕く。後の原人たちは加工された打製石器を使い、火を利用した後を残している。肉食をするようになって脳の拡大が起こった説があるが、肉食動物は必ずしも脳が大きくない。道具を握れる手を持ったことこそが脳の発達を促したと考えられる。また、別の仮説では200万年前からホモ属は火を使い始め、炭水化物を摂取することで脳を養い、巨大化することに成功したとする。いずれにしろ、脳容積のグラフは200万年前から立ち上がった。
気候が極端に変動した最も直近の3つの時代は270-250万年前、190-170万年前、100-90万年前に訪れた。化石記録から初期人類の新種が出現し、古い種が絶滅したのが乾湿、寒暖の変動したこれらの時代に重なる。そして変動の時代は人類の進化を左右しただけでなくヒト属のいくつかの種にユーラシア大陸へ移住させた原動力であったとも考えられている。脳が最も劇的に拡大したのは80万年前から20万年前にかけて、氷河期が繰り返し人類を襲うようになったころと一致する。
+++ 人間は未来を予測しながら生きている +++
当たり前のことですが、今日の後には明日があります。そして、基準日を決めれば、日に順番を決めることができます。数の概念は多い、少ないに関係しますが、一つ目、二つ目という序数の概念は数より一段高度です。それは予測することを内包するからです。二度あることは三度あるという諺が示すとおりです。木が五本並んでいる。すると、一番目の木の後には二番目の木があります。これが五番目の木まで繰り返すことができますが、繰り返すことができること自体が予測されます。もし、五本の木があっても（あると予測していながら）、四番目の木がないと奇妙な困惑と不安を覚えることでしょう。
序数の時間的な応用は暦です。空間的な応用は地図です。地図は序数と関係ないように思えますが、頭の中に描かれる地図とは、先ほどの木の例のように、Aの建物の次にB公園があり、その先に駐車場があるという「並び」の構造になっています。
森羅万象の中から規則を見つけて並べ、地図にまとめ、その規則から未来を予測して行動指針とする作業を無意識に行っているのが人間の知性の本質です。規則作製とそれに基づいた予測は生活すべての知的活動の基礎ですが、規則破りのことが起きてもある程度なら、そういうこともあるさと例外事象を認め、規則自体を修正することができます。
この知的作業が強く表出し、規則どおりになっていないとパニックになる病気が在ります。これが自閉症。村瀬学さんの著書、自閉症（ちくま新書）で、以上のことを勉強しました。多くの自閉症の人を知っているわけではありませんが、確かに本質を付いていると思います。自閉症には、人間離れ、理解不能のイメージがありましたが、人間の本質的な性質に強く関わっていることに気づかされました。
私たちは変化する環境に対してその変化の規則性を見つけ、これから起こる先のことを予測して生きている存在です。先が予測できないことほど不安なことはありません。
+++ 悟り +++
座禅が悟りを開くための1つの方法であること。座禅をしているとき、人の脳の中では何が起こっているのでしょうか。
人は周囲の事物や現象をカテゴリー化して脳の中に整理・蓄積しています。人類が（哺乳類かも）遠い過去に狩猟採取の生業で食いつないでいたとき、敵にしろ、獲物にしろ、同じ種類の動物に出会うたびに相手の行動を観察し、対処の仕方を考えるのでは、時間がかかり、時には危険でもあります。動物の特徴を捉え、カテゴライズしておけば、その種類の動物だとわかった瞬間に迅速に対応できる。情報の断片（臭いや眼光）でも十分でしょう。カテゴリー化する能力は知的活動の原点です。一連の視覚、聴覚等の刺激のセットを記憶する。
脳は直接刺激をカテゴリー化する能力を応用して世界観として上位概念のカテゴリーも作り出すのでしょう。世界観に関するカテゴリーは個々の情報がひとまとまり（情報セット）として構造体になっており、様々なカテゴリーを含むことが可能な総括的カテゴリーであるはずです（言葉の定義があいまいになっているようでごめんなさい）。一連の刺激セットが世界観の構造にフィットすると認識されると、脳は理解したと判断し、同時に、快感を生むのではないか。これが悟りの一部であると思います。
座禅をするときに人は目の前の作業から自由になるので記憶を解きほぐし、世界観のような巨大な概念を丹念に無矛盾な構造体に作り上げる作業を行うことができます。夢は睡眠中に行われるこの種の作業と考える仮説もあります。人は無意識に台本を作って繰り返しテストし、心や理解の雛形を作り出すのです。世界観カテゴリー、心の雛形を読むことで、人間関係を有利に運ぶための武器にし、また、政治的に利用し、そして、それが周囲の人の役に立つときに、この行為全体を悟りと呼ぶのでしょう。
+++ 場所細胞 +++
ラットの脳の神経細胞に電極を入れて信号を記録する方法は1960年代に完成されています。John O'Keefe博士は自由に行動するラットの海馬（hippocampus）の神経細胞の信号を記録していたところ、ある場所に来ると発火する神経細胞を発見しました。この細胞はラットが自分の位置が特定の場所にあることを認識する神経細胞であると考えられたので、場所細胞（place cells）と名づけました。2014年のノーベル生理医学賞の対象となりました。場所細胞は視覚情報に左右されず、現在の体の場所を脳内に形成された内部地図に参照して発火します。内部地図の「ここにいる」ことを認識しているわけです。
もう一組の受賞者はMay-Britt博士とEdvard Moser博士で、2人は同じような方法で部屋を認識する神経細胞があることを発見しました。部屋の境界とその中に正三角形の格子を地図として作り上げ、その格子点に反応する神経細胞が構成される、そんなナビゲーションシステムが脳内地図として作られていたのです。この一群の細胞を格子細胞（grid cells）と名づけました。格子点と境界と頭の向きを認識する神経細胞がセットです。格子細胞は内嗅皮質(entorhinal cortex)にあり、海馬の場所細胞とリンクしています。また、場所に応じて（居場所が変わると）再編成されます。これらの細胞の存在はヒトでも確認されていて、脳内地図を構成する基本原理と考えられています。
過去数百万年は、4万年から10万年の周期で氷期が繰り返して訪れた。特に、80万年前からは10万年周期が卓越している。気候周期の歴史は深海に堆積物として保存され、また、過去20万年ほどであれば、南極の氷河に記録されている。掘削されたサンプルの中の様々な原子の同位体が調べられ、堆積物の中にある岩石により年代が決定される。よく用いられる同位体は酸素18の含有量である。海底の堆積物を調べて、酸素18の濃度が酸素16に比べて相対的に高くなると寒冷、低くなると温暖である。氷河では逆で、降水や雪に含まれる酸素 16に対する酸素18の量は気温が高いほど大きい。海洋酸素同位体ステージ（MIS）は古環境を議論する上での基本メモリ。260万年をカバーするこのステージは100を超える。
同位体の変動の周期は、数学的な解析により3種類の波に分けられ、その波は地球の軌道の変動と関連している。地球のみならず、惑星の軌道要素は、離心率、地軸の傾斜角、歳差運動の三つがある。
離心率は地球の公転軌道の楕円の程度を表す数値で、これが変わると地球と太陽の間の距離が変化する。離心率の変動は約40万年と約10万年の周期をもつ。地軸の傾斜角は地球の自転軸と公転軌道面との間の角度で、 24.5°～22.1°の間を４万年の周期で変動する。傾斜角が大きいと、日射は、夏季は強く冬季は弱くなり、すなわち、季節変化が大きくなる。歳差運動は傾いた地軸がゆっくりと回転する首振り運動である。約2.3万年で1周する。半分の時間で夏と冬が逆転することになる。
これらの変化は日照時間や角度がわずかずつ変動するだけだが、生物活動による温室ガス（二酸化炭素、メタンなど）濃度の変化、氷河によるアルベド効果（大陸の配置）が、わずかな差をポジティブ・フィードバック的に増幅し、平均気温を大きく変動させると考えられている。南極の氷河の泡の中の空気組成を大規模に調べ、二酸化炭素、メタンの大気中の濃度は気温の変化とよく相関していることが示された。
氷河期はその名のとおり、陸上に氷河が存在した時代である。氷河が発達すると海から陸へと水が移動した。氷河期のなかでも寒冷な時期を氷期と呼ぶ。50万年前から気温の振幅の幅がやや大きくなり、氷期が長くなる傾向が認められる。最近の3回の氷期はミンデル氷期（30-23万年前）、リス氷期（20-13 万年前）、ウルム氷期（7-1.2万年前）である。この間、海水準が約100m低下した。極付近では氷河により生物の生存可能な陸地は狭くなり、赤道付近では陸地が増えた。また、海の水が少なくなった分、塩分濃度が上昇したと思われる。陸上生物にとって、気温と植生が、海生生物にとって、塩分濃度が比較的短期間で変動したことで生物種の多様化が促進されたことであろう。
気温の変動グラフを眺めると、現代は間氷期である。現在の温暖な間氷期はあと1万年で終わり、その後は7万年ほどの氷期が到来する。
+++ 世代の氷河期 +++
成長曲線はシグモイドになります。バブルは最も成長していたときの成長率をそのまま延長した錯覚による経済崩壊です。成長はやがて停止します。そのときに社会全体で考え方を非成長に調整しなければなりません。バブル崩壊に伴う就職氷河期、リストラ。成果主義の導入。いずれも成長することが前提で新たに導入されました。見直すべきは年功序列型賃金体系や年金制度ですが抵抗が強い。
学生側は子供の頃から、常にサービスを受ける側でした。また、教育にかけてきた経費が高いため、また、当然期待も高いため、若者は仕事から得るべきものを高望みします。また、親も高望みをして暗黙に子供を脅迫しているのでしょう。時折、報道される凄惨な親殺しの最大の動機でしょうか。また、いつまでも独立しないすねかじりやニートもそのひずみの一面を示しています。
日本のニートは非暴力的ですが、同じように、社会の基本的な規範、価値観を共有していないように見えます。ニートたちが聞かれたくないこととは、「何をやりたいのか」と「空白期間」には何をしていたのかです。何をやりたいかがわかっていればニートにならないはずです。空白期間とはニートを否定する言葉です。しかし、この2点をまじめすぎるほど考え込み、煮詰まってしまったのがニートでしょう。普通に社会生活をしている我々にも、ニートの心情に共感する面があります。
世間の流れに順応した多くの若者は安定思考です。人生の成功は、安定した生活であり、愛する人やお金を得ることに変わりました。大きな夢を抱くよりは、着実に堅実に。サラリーマンが具体策です。
+++ 危機自体を楽しんでやろうと思う +++
道元「正法眼蔵」のなかに、「谷底に落ちたら谷底からしか見えない景色を楽しみましょう」という一説があるそうです。一種の開き直りですが、しかし、危機が精神や肉体を蝕み始めるとそんな余裕を持っていられるものでしょうか。むしろ、凡人にとっては、危機が予見されたときに、いたずらに不安を募らせてもロクなことはないと捉えたほうが良いでしょう。
何が問題なのかを直視して危機に備える必要があります。そして、危機に備える過程に楽しみを見出す優越感。危機的状況に陥ったとしても、道元禅師のように危機自体を楽しむ覚悟を持つ闘争心。このことで危機に正々堂々と対処できるのでしょう。
分類では種の上に属があり、その上に科、目となる。霊長目（いわゆるサル）は180~200種。その中でヒト科は、ホモ・サピエンスたった１種しかいない。明らかに異常である。ヒト科だけが特別の進化をしたはずはない。他の種と同様、多くの属、種が生まれたが、ことごとく滅んだ（滅ぼされた）と考えられる。
故郷を離れ、世界中へ進出する性質は人類の特長のようだ。類人猿はジャングルの決まった場所に生存するのみで新たな生息域を探して移動することはない。180 万年以上前にアフリカを離れた原人たちは、速やかにユーラシアへ移住し、東はフローレス島（インドネシア）から西はスペインまでの、熱帯および地中海性の環境に定住した。わずかな化石および考古学的証拠から、原人は主として温暖な気候域に住んでいた。原人が北緯45 度線を越えたのは例外的に温暖な時期だけであった。
ジャワ原人（Homo erectus）は190万年前にアフリカで誕生し、アフリカを出てアジアに進出した。アジアと陸続きだったジャワ島に渡ったのは160万年前、アフリカやアジアでは50万年前には絶滅した。ジャワ原人は10万年前までジャワ島で生きていた。
最近の発見ではジャワ原人のほかの人類が東南アジアで発見されている。インドネシアのフローレス島で発見された小型人類フロレシエンシス。また、フィリッピンのルソン島で発見されたH. luzonensis。フロレシエンシスは2 万年前まで生き延びていたが、手首の骨の構造から原人と考えられている。身長が1メートルたらず、脳容積は400ccしかなく、猿人並みである。したがって、脳の大型化が人類の進化、すなわち、道具の利用や社会性と協調して起こったという前提が崩れてしまう。Microcephalic osteodysplastic primordial dwarfism type IIと呼ばれる遺伝病がある。PCNTという遺伝子の変異であるが、小型の体と脳を持つようになる。フロレシエンシスはこの遺伝子変異を持った進歩的な原人だろうか。
メラニン色素の割合をコントロールするのはメラノコルチン受容体遺伝子である。ホモ属の肌の色を決める遺伝子である。現在の黒人のメラノコルチン受容体遺伝子におけるサイレント変異を調べて遺伝子時計に当てはめると、120万年前に固定された。メラノコルチン受容体遺伝子の変異は120万年前、すなわち、原人全体に拡散したと考えられる。黒い皮膚の色が選択されたのは体毛が薄くなったためだろうか。体毛の矮小化にかかわる遺伝子の解析が待たれる。体毛を失ったことにより、衣服を工夫した。逆に、衣服の発明が温帯の凍える冬を乗り越え、氷河を渡る基本技術となった。
人類が火を利用した痕跡は79万年前の中東にさかのぼる。最初に火を使用した人類は原人であった。50 万年程前には中国で、40万年ほど前にヨーロッパで火を利用した跡が発見されている。火を利用するとは、火をコントロールする技術を持っていたことだ。火を手に入れ、維持する知識と道具があったはずである。原人が発明した火の利用法はネアンデルタール人、そして現代人へと受け継がれた。
火は、種々の使い方がある。暖房。調理。灯り。武器。人類が世界各地に居住地を拡大できた秘訣は火の利用であったと考えられる。温帯地方でも冬がある。冬を乗りきるために暖房として役立ったであろう。寒さに耐える技術は、寒冷地である高地を越える技術でもあった。さらに、加熱すると細菌などの微生物が死滅する。茹でたり焼いたりすると硬い食べ物も軟らかくなる。また、保存性の高い硬い果実や干し肉を食用にするために加熱した。未知の地で発見された食物も、加熱することで食用にできたものが多かったであろう。原人がどのようにして火を手に入れたかは不明である。
人類は火を使うことで消化のよい食物を手に入れた。人類は内臓が縮小し、内臓が使うエネルギーを脳にまわせるようになった。ヒトの脳の成長は他の哺乳類に比べて遅い。体の成熟も遅い。エネルギー消費量の多い脳を発達させるために体の成長が犠牲になったという説もある。
78万年前のグラン･ドリナの遺跡では食人のあとが発見されている。また、闘争は未開社会では日常茶飯事である。典型的な未開社会では8割の部族が1年に1回以上、部族間抗争を行い、戦闘による死者は年平均200人に1人。しかも殲滅戦が多い。初期の人類は食人も大切な食料源であったかもしれない。人類のゆりかごである東アフリカでは複数種の猿人、原人が生息していたと考えられるのでお互いを人類としての仲間意識があったとは思えない。
+++ 火を使う第一歩は火を点けることである +++
火をおこすには高い温度を作り出す必要があります。木を摩擦熱で温度を上げ、同時に燃えやすい木屑を作り出して、火種を作る方法はテレビ等で見ますが、結構大変な作業です。まさに、道具しだいです。それに対して、火打石は画期的な道具です。石英質の硬い石（火打石）と鉄（火打ち金）と、火花を火種にする火口の3点セットです。鉄が発明される前は火打ち金の代わりに黄鉄鉱が使用されました。
石器を作っていた過程で、石と石を打ち合わせ、火花が散ることはおそらくよく観察されたでしょう。石と石の衝突で発する火花は、衝突の際の摩擦熱だけで赤熱された石の粉で、火種を作り出すエネルギーがありません。
片方が鉄鉱石の場合、うまく鉄の部分が削れると、鉄の粉が同じように摩擦熱で赤熱します。鉄の場合は空気中で急激な酸化をおこし、燃焼します。火花を火口に落とすと、火が燃え移って炎を生じます。火口には燃えやすい枯れ草を細かくほぐしたものなどが使われたことでしょう。
自然石ですから、火花が飛びやすい物を選ぶ必要がありました。火口はすぐに入手できますが、黄鉄鉱は簡単には入手できず、原始人ははるばる旅をして鉱山へ石をとりに行ったことでしょう。火打石のように石英質の硬い石は鏃などの武器にもなりました。
火打石のシステムはライターに応用されて、いっそう使いやすくなりました。円筒型のフリントやすりで発火石を削り、火花を作り出します。マッチは化学反応で小規模な爆発を起こす道具です。酸化剤である塩素酸カリウムと還元剤である硫化アンチモンの混合物が低温で発火することを利用しました。塩素酸カリウムは燃えやすい硫黄と共にマッチの頭に固めてあります。硫化アンチモンはマッチ箱の脇に塗ってあります。両者を擦り合わせると摩擦熱で発火します。
最近では圧電セラミックスを使った電子ライターが増えました。家庭用の着火装置のほとんどが圧電セラミックスで、コンロやストーブ、湯沸かし器でも使われ、マッチを駆逐しました。
+++ 火を使うために火を閉じ込める +++
炉を作るには断熱性と耐熱性の高い物質で、火を覆う必要があります。普通はレンガが利用されます。燃える３条件は、高温、空気（酸素）、燃えるもの。炉の構造は燃料を供給し、出てくる灰を除去し、空気を導入する仕組みを備えています。特に、高温を作り出すためには空気を送り込む必要がありました。ふいごの発明で、1000℃以上の高温を造ることができるようになり、鉄を還元し、大量に利用することが可能になりました。高温で燃える物体をコントロールするには、熱を閉じ込める必要があり、また、閉じ込めて断熱することで高い温度を保つことができます。
火を封じ込めて、温度を高くすると、種々の物理化学反応を起こすことができます。炉で作られるものは、炭のような低温で作られるものから、陶磁器、ガラス、セメント、金属があります。
セラミックスは、狭い意味では、原料となる粉を焼き固めて作った焼結体と呼ばれるものです。粉の粒の性質や隙間があることで、多くの機能を引き出すことができます。錆びにくく硬い性質から、ナイフやはさみ、研磨道具。耐薬品性が必要な器具類。軽いので人工骨。熱に強いので、耐熱タイル。スペースシャトルにも使われています。圧力を電気に、電気を圧力にする圧電セラミックス。太陽電池としての性質を持たせることもできます。携帯電話はセラミックス製の小型コンデンサーが開発されて始めて今の大きさにできたそうです。
アフリカに残った原人の中からより現代人に近いホモ属が出現した。ネアンデルタール人が有名である。ネアンデルタール人の化石骨からゲノムDNAの解析が行われ、現生人類とネアンデルタール人のゲノムは、少なくとも99.5％が同一であることが判明した。現生人類の祖先と約70 .6万年前～33万年前ほどの間に分岐した。
ネアンデルタール人は現生人類よりやや大きい脳容積を持ち、骨格もほぼ同じである。新しい石器技術を生み出した。ネアンデルタール人はヨーロッパと西アジアに住んでいたとされるが、最近ではウズベキスタンやシベリア南部でも見つかっている。現生人類の祖先とネアンデルタール人との混血は確かに起こり、ネアンデルタール人のゲノムの一部が現代人ゲノムに見つかる。ヨーロッパには4万5千年前に現代人が入植した。7000~45000年前の51人のゲノムDNAを解析したところ、この間にゲノム中のネアンデルタール人DNAは3~6%から2%に低下した。ネアンデルタール人は3 万年ほど前に化石記録から消滅した。
イスラエルのケバラ洞窟から発見されたネアンデルタール人の舌骨の解析から、ネアンデルタール人は我々と同じ発語能力を持っていたと考えられる。舌骨は潜在的な役割が発語であり、12個の筋肉によって位置が調整されている。ネアンデルタール人の脳容積から推測すると発語の中枢であるブローカ野が発達している可能性は十分にある。ネアンデルタール人のDNAと現生人類との間では、FoxP2と呼ばれる“言語遺伝子”の同じバージョンが共有されている。以上からネアンデルタール人は会話が可能だったと考えられる。
シベリア南部のデニソワ洞窟で発掘された旧人類女性のゲノム塩基配列が、手の指の骨から抽出されたDNA を用いて解読された。1 個の歯の形態からは、この人類集団がネアンデルタール人とも現生人類とも進化的に異なっていることが示唆された。デニソワ女性が属していた集団は、起源がネアンデルタール人と共通である。デニソワ人とネアンデルタール人の祖先は80万年前に現在の人類から分岐したと推定される。その後、2つの人類は分かれたが、その年代はわかっていない。デニソワ人に特徴的な塩基配列は現在の人類にも残されていて、シベリアからオセアニアの原住民に見つかる。デニソワ人とネアンデルタール人の混血の骨も発見されている。
デニソワ洞窟は2010年に発見され、ロシアとモンゴル、中国、カザフスタン４国が接する地点にあるアルタイ山脈のふもとに位置する。デニソワ洞窟には30万年前に人類が住み始め、石器から判断するとデニソワ人かネアンデルタール人であり、20万年前から5.5万年前までは主にデニソワ人が使った。この間、19万―10万年前はネアンデルタール人が同居したようだ。
人類はアフリカから出ただけではなく、出戻りの集団も居た。特に、中東は戻る人類と出る人類の交差点であり、直接的な交雑と多様な文化的相互作用があったと予想される。アフリカの人類のゲノムにはネアンデルタール人由来の遺伝子が見つかる。一方で現代人はユーラシア大陸で誕生した証拠がない。すべてアフリカ起源だとすると、何らかの理由があるだろう。
42.5万年前の氷期にスコットランドとスカンジナビア半島の氷河とフランスとイングランドをつないでいた幅30kmの岩石の尾根の間で広大な湖がせき止められていた。間氷期にあふれた水は巨大な滝となり、ついにはダムが決壊した。決壊はミンデル氷期（30-23万年前）とリス氷期（20-13 万年前）の間の間氷期である20万年前にも起こり、ドーヴァー海峡が作られた。かつての陸橋の一部がイギリスとフランスの白い崖として残されている。
+++ 脳は勝手にさまざまなシミュレーションを行う +++
神経は刺激に対して適切に応答するように働きます。刺激がないと応答しません。おそらく待機状態になっているのでしょう。ところが、人間の脳は、刺激がなくとも勝手に運転します。想像や空想です。
集団社会に依存して一生を送る人間ですから、社会関係を上手に維持できる脳が選択されてきたでしょう。したがって、社会の中で自分の位置を探り、問題点を整理して、最適な生活環境を維持するようにいつも模索しているのです。日本人が長い通勤時間に耐えられるのは社会関係のシミュレーションを行う時間として通勤時間を当てるためです。会議のある日は詰問を想定しながら、それに対する釈明を考え、プロジェクトの中間報告が迫っていると落とし所をあれこれ探索します。特に日本の文化は社会関係を重視するので、人間関係の場面を何度も繰り返しイメージトレーニングすることで納得できる選択を行うのでしょう。
脳は常に予測的に機能します。夢は危機に対する対応訓練という説もあり、だから、悪夢や不安な夢が多いそうです。
+++ 人間は実在しないものを思い浮かべる力がある +++
人間は知覚していない出来事を思い浮かべることができます。未来や遠く離れたところで起こっている出来事、他人の心をおもいやることもできます。さらに、記憶とはあまり関連しない、実在しないものを際限なく思い浮かべる想像力があります。たとえば、魑魅魍魎の類です。この能力は脳の前頭葉の働きとされています。
このような空想が暴走すると、不安になります。そのため、脳の持つ空想力の手綱を締める安定化装置が一人一人の脳に内蔵されています。安定化装置は感覚情報の門戸である視床に存在するようです。視床の制御機能が弱くなると、幻視や幻聴が表れます。刺激に応じて発生した記憶の断片が抑制されずに知覚として表れるのではないでしょうか。刺激は外からのものとは限らず、脳の空想からも生まれます。
人類の創造性が発揮されるのは、視床の機能を意識的に弱めた場合（宗教における修行など）や狂気に近い境地にいたった天才たち（先天的に安定化装置を弱めることができる能力）です。脳の強力な安定化装置のネジを少し緩めることで、芸術的な創造性を呼び覚ますようです。言葉は全く関係のない音や記号と事物・現象との対応関係です。この種の対応関係を発明する能力は前頭葉と安定化装置のバランスに依存するのではないでしょうか。
現代人、ホモ・サピエンスの直接の祖先はリス氷期（20-13万年前）に誕生した。場所はアフリカ大陸であった。氷期ではアフリカの熱帯地方は乾燥したと考えられる。広々としたサバンナが縮小した熱帯雨林を囲み、砂漠は拡大した。
裸の現生人類は、リス氷河期が続く数万年の間、アフリカから出ることができなかった。その間に現代人は旧人に比べて進歩した技術を開発し、かつ維持することができた。現生人類は磨製石器を発明した。細かな細工や石質までこだわった重石器（斧など）がある。農業が始まると、穀物収穫用の石鎌や、製粉具である石皿、石鉢、石杵が、さらには石の鏃などが造られた。
現生人類の開発した石器はまさに用途に合わせてデザインされた石器であること。また、骨や象牙まで利用した。おそらく、生態系（獲物になる動物や植物、狩の地理的条件）に合わせて道具のデザインを変えたことであろう。
現代人のミトコンドリアDNAの系統樹を作成すると、アフリカ人の枝のひとつが他の人種、白人、アジア人となる。この系統樹に基準としてチンパンジーを加え、ヒトとチンパンジーが分岐したのを500万年前と仮定すると、現生人類の共通祖先は約20万年前と計算される。系統樹は「分岐した」という仮説で作られるので、これだけでは誕生の時期の証拠にならない。現生人類にきわめて近い特徴をもったホモ・サピエンス・イダルツ（約16万年前）がエチオピアで発見され、「アフリカ単一起源説」がほぼ確認された。
南アフリカのピナクルポイント付近にある海食洞遺跡で沿岸資源を利用していた証拠が発見された。16.4万年前である。南アフリカにはブロンボス洞窟遺跡やクラシーズ川河口の洞窟遺跡群がある。革製品を加工するための骨器が発見された。身体の装飾に用いるために、骨の道具を使って幾何学的な模様を彫り、赤い顔料を使っていた。また彼らは、小さな炉で火を使ったり、様々な動物や魚を獲ったりしていた。人類は海を生活の場とすることで貝という革命的な食料を得て発展したのであろう。狩猟採取社会において、貝は採取しやすく、良質なタンパク質を人類に提供した。おそらく食料確保に対する女性の貢献度を高めたと思われる。
エチオピアと南アフリカのどちらが現代人の故郷かははっきりしない。どちらの可能性もあるが、別の第三の場所である可能性もある。
アフリカは13.5万年前から9万年前まで干ばつに悩まされ、人類は厳しいボトルネックを経験した。おそらく2000人程度まで減少した。ゲノムDNAの解析から、その後、40ほどの集団がアフリカ大陸に散らばったと予想された。7.4万年前のスマトラ島トバ火山噴火によって再度、ボトルネックを経験し、6万年ほど前までに2つ程度の小集団が大移動を開始した。
大型の哺乳類の群れを狙った集団の狩では、どうやって獲物を追い詰めて、どの動物を捕まえるかなどについて、前もって相談する必要があった。大型動物を対象とした狩では危険も大きいが、成果もまた大きい。人間の大きな群れが長期間生活できるだけの食料を一度に調達し、寒さをしのぐための毛皮を調達し、加工のしやすい硬い骨を大量に調達できる。共同謀議をすることで、言語の論理形式が整理されたのではないか。言葉、あるいは脳の中では言葉と同じように処理される抽象的な身振り、手振りなどが使われ、時には地面に絵や図が描かれた。言葉は因果関係を明らかにし、論理性を持ち、時間の前後、空間的な位置について十分表現できるものに整えられた。
+++ 教育の関係は守・破・離と発展する +++
職人の世界、芸道や武道の世界では、守・破・離というプロセスが重視されます。修行の最初は指導者の教えを守る「守」。上達すると、自己流で工夫を加え、指導者の教えを破る「破」。名人の域に達すると、自分自身で技術を発展させ、指導者から独立する「離」。研究者でも同様です。大学生の段階ではまだ「守」の段階ですが、「破」の萌芽をつぶさず、発展させる教育が不可欠です。
+++ 命は他の様々な価値の前提になる +++
命が価値の中で特別な位置を占めているのは、命が他の価値の前提になるからです。殺人が最大の罪になるという理由です。他の価値を享受するためには、命があることが前提条件です。その次には肉体的に、また、精神的に自由であることです。人は集団のなかで、誰かに頼って生きています。人は自分の意志と力だけで生きているわけではなく、ほかの人から生かされていると解釈されます。だから、同じ集団のメンバーである、その相手も尊重するという理屈になります。そのために、少し、自分の自由を制限することになります。
自己犠牲によって自分を過度に制限する人がいると、各自が自分の目的を追求してもよいという共同体成立の大前提が崩れてしまいます。だから自己犠牲は禁じられる（カント）。したがって、自分の命は粗末にしてはいけない。同様に、社会の構成員はそれぞれ対等なのだから、私が誰かに殺されたくなければ、私も誰かを殺してはならない。
この論理によると、対等性が成り立たない場合、あるいは共同体外の対象に対しては相手の命を奪ってもかまわないことになります。戦争や弾圧の論理です。排除したい対象がいる場合、自分たちと異なる集団として処置します。
+++ ライフサイクルは子を育てることを軸とする +++
人間は生きる間にいくつか通過するステージがあります。乳児期、幼児期、学童期、青春期、結婚期、子育て期、壮年期、老年期など。それぞれのステージを生き生きと過ごすには全体をひとつのルールで縛るのではなく、それぞれのステージに応じてルールを変更し、支援する社会が必要です。子どもは決して大人の予備軍としてあるのではなく、老年は社会生活を終えた存在ではありません。
進歩や経済性を価値としたサラリーマン社会は、家から男（労働者）を切り離し、家のことは女（専業主婦）がすべて面倒を見ることを常識として教育してきました。家族手当はその意識を反映したものでしょう。そして企業の都合のよい、移動可能な核家族スタッフを大量に作り出したのです。核家族となった人々は家族からも、地域からも孤立することになりました。そもそも、専業主婦は高度成長時代に出現した特異な考え方です。
そのような社会が決して住みよいわけではありません。子供が核家族として独立し、地域の助け合いがなくなった場合、老後の頼りは年金制度。それが崩壊したらどうなるのか。核家族制度を推進しすぎたのではないでしょうか。
少子化を心配する人たち（その裏に自分達の老後を支えてもらえない心配がある？）の子育て支援プランは保育園など施設の拡充です。うちの経験からすると、保育園の拡充が良いのではありません。子育て中は堂々と休める（短時間労働ができる）制度が根本的な解決策です。そのためには職場でのバックアップ体制の整備が必要です。
合理的な考えの女性が増えると、子育てという、リスクもコストも高い仕事を選択する確率はこれからも着実に低下するでしょう。結婚したがらない、子供を欲しがらない女性と、結婚したいが相手が見つからない男性。高度成長時代的な家庭観が払拭されない限り、男女間のミスマッチが当面、続くでしょう。
言葉を話す能力については、様々な要素が関連する。言語を理解し、作り出す機能は大脳皮質のブローカ野やウェルニッケ野にあると考えられている。両野は原人から誕生した。発声の運動コントロールに関係する神経系はヒト進化の過程で著しく変化した。
解剖学的には発声には顎、舌、喉頭器官、そして頭部の筋肉が関与する。発声器官をコントロールするのは筋肉である。これらが協調して動くことで多様な音素を作り出す。人類の豊かな発声は頭部の筋肉群、それを支配する神経系がセットで発達したはずである。脳の頭部運動神経を支配する領野は手の運動神経を支配する領野の隣にある。推定であるが、２つの領野は関連して発達したのではないか。
ヒト以外の哺乳類では、顎、舌、喉頭器官の運動コントロールは、脳幹にある前運動網様体が行う。大脳皮質は前運動網様体へ指令を出している。すなわち大脳は、間接的に発声をコントロールしている。神経は前運動網様体から三叉神経核、舌下神経核、そして疑核へと伸びる。それぞれが顎、舌、および喉頭器官を動かす筋肉をコントロールしている。すなわち、コントロールが末梢近くにある。
ヒト以外の霊長類では発声運動コントロールに対する大脳皮質が三叉神経核、舌下神経核を直接支配する。大脳皮質の直接支配は手や指の運動にも及んでいる。すなわち、大脳での運動指令が直接に手指の運動に反映される。
ヒトでは大脳皮質の直接支配がさらに発展し、呼吸系や内臓系運動核もその支配下に置かれるようになった。発声には顎、舌、喉頭器官、そして呼吸の運動すべてが関係する。これらの運動を大脳皮質が直接コントロールすることで複雑で俊敏な発声を可能とした。また、コントロールを学習することができる。
FoxP2は会話に必要な遺伝子として2001年に報告された。会話に欠陥がある家系で変異のある遺伝子として見つかった。FoxP2は転写因子である。FoxP2遺伝子欠損は、発話の中で音の配列の規則性、コンテクストの情報を加味するとか、行為との関連性などの情報を取り入れながら理解することができなくなる。
この遺伝子を欠くマウスは異性をひきつけるための超音波の泣き声が出せない。コウモリのソナーはこの遺伝子の働きに関係する。キンカチョウ（zebra finch）で、この遺伝子を阻害すると、歌の学習能力が低下し、歌の安定性が低下した。類人猿でも500万年前におきた変化が1箇所ある。
言語体系が誕生するまでには長い時間が必要であった。まず、木の実に、小動物に、魚に具体的な名前をつけて区別した。次に、得られる場所、時期、食べ方、毒がある類似のものとの違いなどを示す言葉が誕生した。さらに、道具を例にとれば、材料となるものの名前、強度、重さ、加工のしやすさ、できた道具の用途、効果的な使い方として広がりを持つ言葉が生まれて意味が関連付けられた。言葉は世代間で伝達する間に洗練され、言語として体裁を整えた。脳はすでにこれらの情報を十分蓄えるだけの能力を持っていた。また、言語能力の優れた個体が進化上有利であった。この選択は現在でも続いていると考えられる。
+++ 声帯 +++
声帯は喉頭（こうとう）と呼ばれる管のふたです。喉頭は呼吸をする際に空気が出入りする管で、気管、そして肺につながっています。声帯は、呼吸のときには左右に開いて空気を通し、飲食物を飲み込むときは、強く閉まって気管へ飲食物が入らないようにします。声を出すときは真中に寄り、声帯の間を空気がすり抜けていくときに管楽器のリードのように振動します。この振動が音、つまり声になります。
類人猿の喉の構造では、多くの母音を発音することは不可能です。たとえば、「i」の音は発音できません。しかし、発声できないだけで、言語能力を持つ可能性もあります。多くの研究者たちが手話や絵記号を使って類人猿の言語能力を探りました。その結果、類人猿には言語を理解する能力があり、二語文程度の文を表現できることが確認されています。
+++ 人間には言語を理解し、使いこなす脳機能が備わっている +++
言語能力は遺伝子に刻まれた能力ではありません。誕生後に訓練によって獲得します。しかし、チョムスキー博士は、人間は普遍的な言語能力を生まれながらに持っていると考えました。普遍文法ともいわれますが、言語を習得する脳の機能を説明するものと考えることができます。子供が母国語を覚えるとき、言葉の情報を入力し、それぞれの言語に特有な文法が子供の脳の中に作成されます。このとき、文法の見た目はかなり違っていますが、言語を獲得するしくみ（脳内の獲得装置か）は共通です。チョムスキー博士は言語学によりこの獲得装置の内部構造を説明しようとしています。博士のモデルは生成文法理論と呼ばれ、数学的に整理されています。この理論の応用は言語学にとどまらず、情報科学、コンピュータ科学、認知科学へと発展しています。
普遍文法の考えはカントに由来すると私は整理しています。カントは純粋理性批判の中で、全くの白紙の状態で人間が誕生することを否定しました。経験や理性に頼らずに「わかる」ことがある。カント以前は理性と論理により哲学してきました。カント以後は理性と論理により理解するという知的活動に先天的な束縛があると考えるようになりました。それは進化の過程で形成された基本的な神経ネットワークであり、感覚と運動を統合するために生理的に必要なものです。具体的にどのように我々の思考形式に影響しているかは不明です。
言語は自然発生的に組織化される現象の最たるものだ。一方で、言語はデザインされ、規則によって運用されるものと考えることも可能だ。過去には外国語はこうした考え方に基づいて教えられた。緯度の増加とともに言語の多様性が減少する。種の場合とほぼ重なる。ニューギニアでは文字通り数千もの話し言葉がある。人々が小集団に分かれてほとんど移動しない熱帯。
+++ 言葉は森羅万象を分類・整理する +++
自然の現象を観察し、その分類のために言語が誕生しました。物体の整理のための名前。変化や運動を表すための述語。物体の性質を表現するための修飾語。それぞれは特定のイメージの抽象化です。言葉で表現される事物の関係を時系列に合わせて、正しい組合せを作り出したのが因果関係です。原因と結果である必要はありません。物がどう変化するか。植物が生長し、枯れていく。動物が交尾をし、子供が生まれてくる。季節が移り変わる。これらのイメージが正しいものとしてステレオタイプで言語に取り込まれ、新しい組合せに応用される。
自然界にある動植物を人為的に新しい環境下に移した場合でも、同じように以前観察された時系列に合わせて変化することを発見して、農業が誕生しました。人間は生態系の様々な生物を同じように人為的な環境に移し、テストし、成長をコントロールする術を発見したのです。この発見を知識として蓄えたときに言語は単なる記述から、推論を含む、論理的な構成を含むようになりました。そして単なる時間的な一致から論理的な理由付けを経て、知識はより一般的に使うことのできる理論となりました。
人間が物事の変化には原因があると認識したとき、原因を同定できない事象、原因との関連をテストできない出来事に対して、何とか原因を付けなければ安心できない強い動機が生じました。多くの迷信や神話は科学的な思考の穴埋めとしての回答です。
200,000-60,000 年前： 人類は20 万年前にアフリカで誕生し、やや時代が下ってからユーラシアに到達した。20万-5万年前の人類の暮らしぶりは石器などの道具やからみると、他の人類よりちょっとよい程度。人類の祖先は8.5万年前ごろ中近東への進出を活発化させ、世界に拡散した。
20万年前に現代人が誕生した時の遺伝子プールは5000人程度と推計されている。人類は最終間氷期（リス-ウルム間氷期）の12.5万-9万年前にアフリカから中東、地中海北岸まで進出していたようだ。ユーラシア大陸へ進出したときの遺伝子プールは、7万年前として50万人程度と推計されている。
アフリカで調査された古代ゲノムは3つの系統に分けられる。北アフリカと南アフリカ、そして東中央アフリカである。奇妙なのは系統間の時間的な距離です。アジア人とヨーロッパ人は8～5万年前に分岐したと推計されるが同じ方法で推計すると、アフリカ大陸の3つのグループは20万年も離れていた。
南アフリカのBlombos洞窟には100,000年前から72,000年前まで現代人が住んでいた。貝殻や骨を利用した装飾品が発見されているほか、巻貝にOcherを詰め込んだクレヨンも発見されている。このクレヨンで書かれたと思われる73,000年前の手のひらほどの石が発見された。模様なのか文字のような記号なのか。人類の知性の萌芽を象徴する。
アフリカからアジアへの拡散は20万年前から何度かあった（第一次出アフリカ）と考えられているが、6-5万年前の拡散（第二次出アフリカ）が最も成功した。
第一次出アフリカ北ルートを進んだ初期現生人類は、今のところ東アジアに到着した証拠がない。南ルートではオーストラリアのマジェドベデ遺跡（6.5万年前）をはじめとして、東南アジア、インドネシア、フィリピン、中国南部に4-7万年前の現生人類の遺跡が発見されている。
スマトラ島のトバ火山が7.4万年前に大噴火した。地球の気候を一時的に寒冷化し、人類は絶滅の危機に瀕した。特に、インド大陸は厚い火山灰で覆われたので、もし人類が到着していたならほぼ絶滅したはずである。
現代人はフード付の防寒具を工夫して寒冷地に進出した。寒冷期のシベリアは森林（タイガ）ではなく、草原が広がっており、マンモスなど大型の哺乳類が生息していた。狩の獲物が大きく、1回の狩で十分な食料が手に入ったこと、また寒冷な気候は生肉などの食料の保存に適していた。寄生して血を吸うシラミには頭髪にいるアタマジラミと、着衣などにいるコロモジラミの二つの亜種がある。アタマジラミからコロモジラミが分岐したと考えられているが、それは服を着るようになってからである。両者の遺伝子を比較した結果、分岐は約7.2万年前と計算された。トバ火山の噴火を生き延びたころである。
+++ 古代から人々は広範な地域を旅していた +++
石器時代の広い交易の例は黒曜石に象徴されます。黒曜石は火山活動で生まれたガラス質の溶岩が水中に入る時、冷却されて固まった天然ガラスです。料理のナイフあるいは矢じりなどの材料として多くの地方で用いられました。構成成分を分析することで採取地がわかります。遠距離交易の証拠となります。古代オリエントではトルコ（アナトリア）産が有名です。
日本では、大分県の姫島、長野県の和田峠、北海道の白滝、それと神津島のものが有名です。神津島の黒曜石は海を越えて関東一円で使われていました。白滝の石はロシア、アムール川の上流で発見され、縄文人の活動範囲の広さを証明しました。青森県の三内丸山遺跡では新潟から日本海を越えて取り寄せたヒスイに穴をあけて、首飾りを作っていました。海洋民族といい、騎馬民族といい、現代人に引けをとらない行動力と活動範囲を持っていたことは明らかです。移動速度や運搬量は現代のほうが圧倒的ですが、大昔の人々も良い物を得るため、命をかけて数百、数千キロメートルもの旅をしたのです。
移住を実行する理由はなんでしょうか。大きくなった群れの内部抗争か。それとも、群れの間の縄張り争いでしょうか。現在に比べて遥かに厳しい生存のプレッシャー下に置かれていた人類にとって、未知の世界への憧れなどは抱くことすらなかったでしょう。
+++ 人生を旅になぞらえる +++
日本人にとって旅行記といえば、奥の細道。冒頭の「月日は百代の過客にして、行きかふ年もまた旅人なり」の文章は代表的な日本の死生観です。奥の細道のような芸術的な旅が江戸時代にできたかどうかは議論の余地があるようです。旅行体験を基に、芭蕉が芸術センスを十二分に発揮した創作という解釈もあります。平泉近辺、山寺、羽黒山は行ったことがあります。そのときに念頭にあったのは、やはり、芭蕉でした。頭にしみ込んだ句がその場所のイメージを引き立てます。
高校生のときは、小遣いをため、それ以上の補助を親からもらって友人と彼方此方を貧乏旅行しました。その友人が最初の旅行に誘ってくれた理由を尋ねた事はありません。それ以来、何回か一緒に旅行をしました。最初は木曽福島への旅で、上高地から入りました。プランを旅行会社に頼んだのですが、自分でプランを立て、予約をいれ、できるだけ安くするためにリュックを背負って歩くことで、その分、楽しめることが判りました。以来、南紀、九州とまわり、軽井沢など、体力勝負の鈍行旅行を楽しみました。
大学生になってからも何度か旅行しましたが、単調で忙しい、しっかりした日常がないと旅行は楽しめないことが判りました。また、パック旅行にはどうしても慣れることができず、いつも自分でプランニングします。時間に余裕があるときは目的地と出発日、帰宅日だけを決めて出かけることもありました。旅行中、食事をどうするかとか、宿を手配するのに時間と手間がかかりますが、それも楽しみの一つです。
70,000-50,000年前：第一次出アフリカグループはオーストラリアに達した。人類は中東やヨーロッパでネアンデルタール人と、東南アジアや中央アジアでデニソワ人と交配した。
アフリカを出た人類は、まず、中東にいたネアンデルタール人と衝突したはずである。最終氷期（ウルム氷期）に入り、アラビア半島、中東、イラン、中央アジアまで巨大な連続した砂漠があったと推定されている。さらに砂漠は北東アジアのツンドラ砂漠までつながっていた。人類の拡散はこの砂漠のふちを回る経路を通った。エチオピア付近に残された緑地帯から追い出されるように人類の進出は拡大した。また、進出ルートもシナイ半島経由やアラビア半島経由と様々で、おそらく、海岸沿いを北上したのであろう。紅海は氷河期には小島の点在する海であった。
アラビア海を回って比較的緑化していたインドに約6.6万年前に到着した。インド人の異なる集団25 組からの132 人についての遺伝的変異の分析により、遺伝的に異なる古代の2 集団が現在のインド人の祖先であることが明らかにされた。原北インド人（Ancestral North Indian）は、中東人、中央アジア人、およびヨーロッパ人と遺伝的に近縁である。もう一方の原南インド人（Ancestral South Indian）は、インド亜大陸外に近縁の集団が存在しない。アンダマン諸島に住むネグリト少数民族は、原南インド人集団から古代に隔離された人々である。
ルートは東南アジアへと導く。氷期ではあったが、赤道付近の水平移動であったため、進出にはそれほど時間がかからなかった。ウルム氷期には、海面が低下して、スマトラ、ジャワ、カリマンタン（ボルネオ）島がマレー半島とつながり、周囲の広大な大陸棚も陸化して、スンダ大陸があった。スンダ大陸は狭い海峡を隔てて、オーストラリアとパプア島及びその周辺大陸棚が一体化したサフル大陸に隣接していた。スンダ大陸とサフル大陸の間は約90km。スラウェシ島を介してパプアニューギニアへ、ジャワ島から連なる島々はオーストラリアの北側まで、小さな島を伝うことで到着できたと思われる。当時の人類はすでに海辺での狩猟採取技術をもち、航海技術も持っていたと考えられる。
オーストラリアには約６万年前に到着した。オーストラリアの原住民、アボリジニは体の色が黒く、出アフリカ集団の特徴をそのまま受け継いでいるようである。当時のオーストラリアは氷河期で海面が低下し、パプアニューギニアと陸続きであった。タスマニア島もつながっていてサフル大陸と呼ばれる。サイほどもあるウォンバットや巨大なハリネズミ、肉食のカンガルーが吠えていた。そして6000年の間に赤道に近いキンバリー地域から最も南のタスマニアまで、アボリジニは生活圏を広げた。
+++ 人類の拡散は東西方向には早いが、南北方向には遅い +++
地球の環境は、同緯度地域は似通っていますが、経度（南北）になるとかなり変わります。いったんアフリカ大陸を出ると、人類は短い期間にイベリア半島からソロモン諸島くらいまで、東西方向に広がりました。そして、そこで農業の成立＝文明の萌芽を見るまで、5万年余りを過ごしたと考えられます。地球はその間、ウルム氷期でした。
氷期が終わると、人類は南北方向に移動しました。ヨーロッパへ、そして、中央アジアへ。最も長い旅はベーリング海峡から北アメリカ、そして南アメリカへ。南北の旅は気候の異なる地域を横断することになります。生活するための技術は環境に依存して発達しますから、南北方向の移住には比較的時間がかかります。しかし、北アメリカから南アメリカまで1000年程で移住したこと見ると、北アメリカへ渡った人々は移住の専門家たちであったと考えられます。おそらくは海岸沿いを移動しながら漁をする民であったでしょう。
+++ 多くの人が同じことを思いつく +++
このメルマガは私の考えを整理し書いていますが、新聞・雑誌や他のメルマガで、ときどき同じ発想に基づいた文章に出会います。この発想は自分のオリジナルと思っていると、ちょっと引っかかります。
そういえば、研究の場面でも、論文を読んでいていくつかの情報からオリジナルの仮説が立つことがありました。競争の激しい分野では、同じ仮説に基づいた論文が半年か1年後には必ず発表されていました。とるに足らない、重箱の隅をつつくような仮説でも同様です。やっぱりそうか、とか、自分の仮説は正しかったのだ、とか、世の中には同じ事を考える人がいるものだ、と納得しました。
研究の場面では世界中には100人くらい同じ事を思いつく人がいて、思いついた人のうち、実験系を組み立てることができ、検証実験を行うことができる人が数人、そして、実験した人のうち、一番速く成果を出した人が論文を発表する。競争の激しい分野では数人の人々が同じ発想の論文をほぼ同時に発表することもあります。このメルマガに書いてあるような一般的な事柄については、おそらく数万人の人が思いつき、そのうちの約100人が文章にし、そのうちの1人の文章に出会うのでしょう。
50,000-30,000年前： 50,000年前からの人類は現代に通じる技術を残している。気候はウルム氷期。主に採集・狩猟生活を行っていた人類は様々な道具を開発し、多様な環境に適応した。
50,000年前の南アフリカの遺跡にある図形や装飾品が示すように、人類はこのころからはっきりと創意工夫の跡を残している。遅くとも25,000年前になると、人類は人工物に盛り込んだ美によって、個人同士や個人と集団との様々な関係を表現し、演出するようになった。30,000年前に発明した針と糸が寒い場所での暮らしに役立った。糸はロープになり、20,000年前に弓が発明されている。
人類最古の絵はインドネシアのスラベシ島の洞窟で見つかった。4万年前に描かれたと推定された豚と小型バッファロー、アノアの絵である。最初に発見されたヨーロッパの洞窟絵画は14000~21000年前の作品である。4万年前は人類がインドネシアに到着したころにあたる。絵には動物以外にヒト形で突き出した鼻や尾を持つ半獣人が描かれ、また、アノアを狩っている図もあった。当時の人類は神話や超自然の暗喩を持っていたと推察される。
現生人類は4.5万年前にヨーロッパに到着。4.5-3.7万年前に東ヨーロッパで特徴的なグラヴェット文化をもつ集団が形成された。その後、最終氷期極大期（Last Glacial Maximum）後の人類のゲノムは古代ヨーロッパ人と異なっている。19,000-14,000年前に集団の入れ替わりが起きたと考えられる。狩猟採集民であるマドレーヌ文化を持つ民がイベリア半島で成立。ヨーロッパには西部と中部に狩猟採集民の集団がいた。
ヨーロッパでは緯度が高く、紫外線量が減るために肌が黒いとビタミンDを作れない。ビタミンDはカルシウム代謝に必須で、不足すると骨格異常が現れる(くる病)。ヨーロッパ進出には白人化が必須であった。白人化はネアンデルタール、現生人類の2回おこった。
現代人が東アジアに到着したのは４万年前と推定されている。しかし、そのあと14,000年前までに集団が入れ替わったと推測された。古代東アジア人は現代のネイティブアメリカ人と近縁関係にあり、また、古代シベリア人のゲノムと似ている。新時代の東アジア人は狩猟・採集を生業とし、現代の東アジア人の直接の祖先と考えられる。12,000年前から特徴のある石器や陶器が見つかる。
第二次出アフリカの部族は特徴的な石器を作るので、遺跡の証拠から推定しやすい。マレーシア、オーストラリア、中国南部で4万年前の遺跡が見つかっている。人類の化石も現生人類、ネアンデルタール人とデニソワ人が互いに混血していたらしく、形態の特徴があいまである。また、インドシナ半島や中国南部には多数の深い山間の盆地があり、人類集団は孤立しやすく、独特な発展をした可能性もある。
前頭葉の発達に関与するマイクロセファリン遺伝子（MCPH）の変異が37,000年前（14,000から60,000年前の間）に優勢になった。おそらく、その後の人類の文化、特に言語形成に影響したであろう。サハラ砂漠の南の人類以外にこの変異があることから、出アフリカからインドにいたるどこかで変異が起こったと考えられる。実は最近になって変異が発生した遺伝子は1800個に上る。これらの遺伝子の変異は人類の文明化に伴って自然選択されたと考えられる。
+++ 親の恩は子に返す +++
生まれたばかりのときは記憶がほとんどありません。両親が自分にしてくれた世話、病気のときの心配や治すための努力といったものはわかりません。しかし、子供を持ってみると、そのときの気持ちや大変さが具体的に理解できます。親に対する感謝の気持ちは、そのまま、自分の子供に行動として向ける。この関係を繰り返すことで社会が維持される。自分を育ててくれた父母、祖父母、先祖。大きく捕らえると、育ててくれた地域や祖国まで思いが広がります。未来に目を向ければ、自分から子供たちへ、孫へ、そしてその子供たちへとつながって行きます。
この考えを一般化すると、受けた恩を別の人間に返すことになります。学校の先生、職場の上司や先輩、地域の先輩たち。彼らが教えてくれたこと、自分のために努力してくれたことを、後輩や部下に、年下の者に返すこと。手助けしたことでお礼をもらうのではなく、同じことで困っている人を一人、手助けすることを約束してもらう。このような繋がりが人が助け合う社会を作る基本ではないでしょうか。
+++ 恕す +++
子供のころ親から受けた虐待。親は虐待の体験から逃れようとして、逆に子を傷つけてしまう。教師は「厳しい指導」を生徒の気持ちを斟酌せずに与えてしまう。人はその鎖から逃れようとする余り他人との深い関係に恐れを抱いてしまう。
論語で、子貢が孔子に、「一言で終身これを行なうべきもの」を問う一説があります。孔子はそれは「恕」であると答えています。字の形は「怒」に似ていますが、意味は反対です。孔子の解釈は「おのれの欲せざるところは人に施すことなかれ」です。恕には思いやる、同情する、許すという意味があります。私の好きな言葉の一つです。
30,000-20,000年前：人類はスンダ大陸から海岸沿いを北上し、オホーツク海へ達した。一方で中央アジアからシベリアへ進出し、オホーツク海に出た。２つの流れは混血しながら太平洋の北側を主に海路を通り、アメリカ大陸へ向かった。時期は氷期の真っただ中でベーリング海は陸地化していた。
ウルム氷期の中期の海水準を示す測定可能点があまりないが、35,000年前には、海水面は現在より60-80m低かったようだ。31,000年前頃に40mあまりの急激な海面低下が起きた。言い換えれば北半球での氷河の急激な発達が起きた。26,500-19,000年前には海水面が今より約125-135m低下したと推測されている。それから10,000年余り、氷河は発達し、海水面はずっと低いままであった。22,000年前から500年ほどの間に海面が20mも低下した。 19,000年前から急激な温暖化が開始し、氷河は融け、間氷期になった。
スンダ大陸で繁栄した集団はモンゴロイドとして人種を形成した。モンゴロイドの体の特徴はネオテニー様の体躯（短い手足と比較的大きめの頭部）と淡い肌色である。黄色の肌のモンゴロイドは最終氷期に北上し、シベリアを東に移住してきた集団と混交したと考えられる。モンゴロイドの皮膚色を淡くした遺伝子はまだ見つかっていない。モンゴロイドは東南アジアから南中国、インドへ進出した。
スンダ大陸から北上した人類グループがある。彼らは中国沿岸やフィリピンなどの弧状列島沿いに北上した。海流を利用し、中国の南シナ海沿岸から弧状列島を辿って北上すると、日本にたどり着く。人類は海岸からメコン川、揚子江、黄河などの大河の流域に沿って内陸部へと移住した。これらの大河はチベット高原から流れているので、チベット高原には早くから人類がいた。弧状列島沿いにアラスカまで移動できたと考えられるが証拠は無い。シベリアから東アジアへ出たグループと混血したはずである。
人類がシベリアからオホーツク海に到着したのはかなり早かったと考えれられる。しかし、彼らがアメリカ大陸に渡るには高度な航海技術をもったスンダ大陸の子孫の到着を待つ必要があった。スンダ大陸や中国南部の自然は生産力が高いため、人類はこの地方に定着し、なかなか北上しなかった。
日本への渡来ルートは３つ。3.8万年前に朝鮮半島から北九州、3.5万年前に台湾から沖縄、2.5万年前にサハリンから北海道。
人類が居住範囲を拡大するとともに、大型の草食哺乳類も絶滅した。特に、アメリカ大陸、オーストラリア大陸で著しく、化石で発見される種類と比べると80%ほどが絶滅している。南アジアとサハラ以南のアフリカに残るゾウは、仲間のマンモスやマストドンの悲劇を免れ生き残っている。アフリカでは象をはじめ、草原の大型草食動物が生き残っていることから、集団で狩を行ったのはアジアに進出した集団と考えられる。発達した狩猟技術を持つ人類がオーストラリア、アメリカ大陸に進出したときは効率的に狩を行い、大型動物を絶滅させたのではないか。
23,000年前には穀物の種を収集していた形跡がある。炉を使った遺跡が見つかることから、半定住生活であったと考えられる。また、14,000年前の炉からはパンを焼いた証拠が見つかった。パンを作るためには穀物を脱穀し、挽いて粉にする技術が必要である。
+++ アーリア人の征服活動 +++
イギリスのBBCがキリストの顔を同時代のユダヤ人の骨格から復元して物議をかもしました。当然のことながら、イエス・キリストは白人ではありません。また、ギリシア人も地理的に考えても白人ではありません。ですから、オリンポスの12神は金髪の碧眼であったはずがない。神はその民族の顔になるのが普通ですから、ヨーロッパ人がキリスト教を採用したときに、キリストや聖母マリアは白人になったわけです。
そんな不自然さに加えて、キリスト教を揶揄すると、キリスト教信者はいつも板に打ち付けられた死体に祈っているわけです。他の宗教が威厳のある神を祈るのに比べ、奇妙な感じがあります。キリスト教の精神は繰返し見上げる処刑の像と無関係ではないでしょう。
アーリア人は白人だったのでしょうか。そうすると、王族出身の釈迦、ガウタマ・シッダルタも白人？ 仏教は白人が生み出した宗教？
+++ 鯨は人類の狩による絶滅から免れた +++
海に適応したことは、クジラ目が延命した理由です。さすがの人類も大洋で大規模な狩を始めたのは産業革命以降でした。クジラ目全体で約100種にも達するほど適応放散し、近代まで保存されました。大きさでは、シロナガスクジラのように超巨大種から体長1.5mそこそこのスナメリというイルカまで、生息域では海洋の他に川などの淡水域まで、世界中に拡大しました。鯨を乱獲し始めたのはヨーロッパ諸国です。技術の発展に伴い、効率的に狩をすることができるようになり、鯨は絶滅寸前まで追い込まれました。同じように回遊性の大型の魚類も絶滅が心配されています。
人類は多くの生物を意図的に、また、意図せずに、絶滅に追い込んできました。意図的な場合は農耕地の確保や家畜の保護など、縄張りを確保する行動です。また、最近では、意図しない場合が多く、それは大規模な土木工事や農薬などによって環境を変えてしまう開発方法によります。
20,000-15,000年前（1）： 地球は大氷結時代に入った。北米やシベリア、ヨーロッパは氷河で覆われた。海水面は現在に比べて150m低下し、大陸棚が拡大した。19,000年前から気候は反転し、急激な気温上昇が始まった。
氷河期の間はずっと寒冷であったわけではない。グリーンランドの氷床に保存された酸素の同位体比から推測すると、時々温暖な時期があったことがわかる。平均すると気温は低い。しかし、気候の変動は間氷期に比べてはるかに大きい。すなわち、氷河期では気候が目まぐるしく変動した。このことは安定した農業生産が不可能であることを意味する。人類は気候の変動によって変わる植生をその時々に利用する狩猟採取生活を続けざるを得なかった。そしてこのことは結果的に人類を地球上に拡散させることになった。
農業の起源は不明である。農業のさきがけの痕跡は現在の大陸棚にあり、ことごとく水没した、と考える。しかし、大河の中流域、水没しなかった地域でも農業技術が広まったとしてもおかしくない。グリーンランドの氷床コアデータによると氷河期では数年の周期で寒暖、乾湿が大きく変動していた。畑を作ったところでその年の収穫が期待できなかった。それで人はその時々に手に入りやすかった食べ物を探して移動生活をしていた。間氷期に入ってからは気温の変動がほとんどなく、それで農業を始めることができた。
ヨーロッパでは約50,000年前から芸術の痕跡が発見されているが、特にこの頃、精巧な洞窟絵画が描かれた。ラスコーは15,000年前、アルタミラは18,000-10,000年前の遺跡である。グリーンバーグ博士の提案したユーラシア大語族の起源は15,000年前に遡る。その大きな枝である印欧語族は8,000年前に成立したとされる。
定住の証拠は10,000-20,000年前に遡るので農業の成立より古い。氷河期に、現在水没した大陸棚で定住や農業が始まったのであろう。定住の遺跡はその地域と交易していた人々の村かもしれない。14,000年前は温暖期であり、森での定住生活が開始された。気候が安定すると定住が促進された。
ウルム氷期で、最も寒冷だったのは約19,000年前である。現代に比べて平均気温で6℃ほど低い。氷床は最も南下して北緯50度以北の陸地（カナダ、スカンジナビア半島、シベリア）は氷床に覆われ、グリーンランドと北米は氷床で繋がっていた。シベリアには北極海へ流れる大河があるが、氷床により堰き止められ、巨大な湖が出現した。ヨーロッパはイギリス、バルト海まで氷河に覆われていた。
氷床の体積は現在の南極およびグリーンランドにある氷床の3倍と見積もられている。水が氷として陸上にあった分、海面が低下した。氷河が最大であったときは現在の海水面より150m低かったと推定される。
内陸部は乾燥した。北緯30°から南緯30°の間の陸地のうち、砂漠の面積は、現在は、約10%であるが、19,000年前は50%に達した。特に、北緯、南緯20°付近を中心とする二つの帯状に分布し、北アフリカ、南アフリカ、オーストラリアで砂丘が発達した。このため、アフリカに残った人類は南北と赤道付近で3つに分断され、遺伝的な違いが大きくなった可能性がある。
黄砂は中国内陸部の砂漠から運ばれて来た。黄砂を調べると、約 75,000～10,000年前には、タクラマカンやゴビなど中緯度に分布する砂漠のほかに、広く中国東北部、モンゴル、シベリアなどアジア大陸北方からも飛来していた。最終氷期のアジア大陸中央地域には砂漠が広がっていたと考えられる。
+++ 定住はヒエラルキーを拡大した +++
群れで暮らしていた人類が、農業を基盤とした定住生活を始めると、人口が増えました。狩猟採集生活では赤ん坊を連れて歩く必要があったために、子供が一人で行動できる年齢に達するまで、次の子供を作れなかったのです。移動生活では十分な幼児食も準備することができず、子供の哺乳期間も長かったことでしょう。哺乳による生理の抑制で、出産サイクルは４～５年程でした。しかし、定住生活では赤ん坊を置いて労働ができます。出産のサイクルも２年ほどに短縮されたでしょう。
人口が増えると、必然的に村の間で生存競争が起こりました。闘争を避けて他に移動できた狩猟採取生活と違って、定住生活では村に蓄積したものを捨てて移動できません。村のリーダーの責任は、闘争に勝つことにシフトしました。また、戦闘に対しての責任は命で贖われるようになり、リーダーの命令は絶対的なものになりました。リーダーは相対的に多くの財産を得るようになりました。
リーダーがいると共同作業は大規模に行うことができます。こうした作業を通じてリーダーには戦争と無関係に権威が生じました。リーダーは社会事業の主催者であり、軍隊の長でもありました。社会の権威にはヒエラルキーによる権力が付与されます。ヒエラルキーの階段を上るには相応の能力がないといけませんが、しかし、社会機構は能力以上の権力を与えます。リーダーは当然のように世襲制になりました。
フランスの哲学者ルソーは、不平等は自然状態ではほとんどなかったと考えました。しかし、実際には群れで生活していたころから人間には不平等は存在していました。不平等は、統治技術の発明や私有の発生とともに拡大しました。そして、所有の正当性を支える宗教や法律が成立すると、不平等が固定し、合法的になりました。
+++ 人間の理想は1つではなく、時代によって複数の間を揺れ動く +++
理想的な社会を表現する言葉に、ユートピア（未来型）とアルカディア（桃源郷）があります。ユートピアは人間もしくは神が人間のためにすべてを管理するイメージがあり、アルカディアには人間が自然の中に溶け込んで生きるイメージがあります。
この200年は時代があまりにも急激に変化したため、時代の変化がもたらした多様な価値観や発生した事件が人間に与えた影響をじっくりと吟味する必要があるでしょう。その中に唯一の理想的な未来像は見つかるのでしょうか。私は、むしろ、人間の能力の限界のために、理想社会は揺れ動く振り子のように近過去の影響を受けて複数のモデル社会の間を揺れ動くと思っています。理想的な唯一の社会などない。ただし、振り子のゆれがゆっくりの方が人間は活きやすいのではないでしょうか。
20,000-15,000年前（2）：古代文明が出現した地域の海側には広大な大陸棚がある。古代文明の誕生前の歴史は水没した大陸棚上で展開されていたのではないか。また、古代文明が出現したのは北緯30度付近で、しかも大陸の衝突によって地殻変動が激しい地域でもある。
氷河期には大陸棚は海岸平野であったと考えられる。大陸棚の平均水深はほぼ130mで、幅は平均78kmになる。海の面積の10%あまりに達する。この土地が氷床や砂漠と引換えに祖先に与えられた。氷河期の間、気候変動に伴って海水面が上下した。海水面の変化は数千年であったが、人類は恒久的には定住できなかった。大陸棚の分布から、19,000年前の人類の分布を推測できる。
まず、ペルシア湾。チグリス・ユーフラテスの大河は1本となり、ペルシア湾の谷を潤したであろう。人類はここから中央アジアへ出発した。インドのボンベイ沖やベンガル湾の奥はかなり大きな平野を提供した。
紅海、地中海は内海となった。地中海はイタリア半島で２つに分断され、エーゲ海は島や内海が入り組んだ平原となった。氷床の拡大に伴ってヨーロッパの人類は地中海沿岸へ南下した。イギリス周辺は広大な平野となり、バルト海は氷結した幅広い谷となった。ヨーロッパの平原は緯度が高く、寒冷であったので人口密度は低かった。シベリアの湖からあふれた水は川となってカスピ海から黒海へと流れ、また、一方でバルト海へと注いだ。
東南アジアを中心とするスンダ大陸とサフル大陸、そして東シナ海という大きな大陸棚のある東アジアには多くの人類が住んでいたであろう。氷河期でも比較的温暖な気候だった。また、たくさんの島々が分布したことからも、人類はここで大きく発展したであろう。サフル大陸はソロモン諸島（一つの島であった）と陸続きであったか、船でいけた距離であったろう。
スンダ大陸から北に向かって、フィリピンから台湾を経て陸地となり、南シナ海は内海か湖になった可能性がある。東シナ海は陸地となり、黄河と揚子江が潤していた。両大河は1本に合流していただろうか。河口は沖縄あたりになる。人類が居住できたのは北海道以南ではないか。沖縄では2007年に20,000年前と推定される日本最古の人骨が発見されている。日本列島の場合、ヨーロッパや北米のように巨大氷床がなかったために温暖化は3000年ほど先行した。この頃、この地域で土器が発明された。
サハリンはシベリアと陸続きであり、千島列島はオホーツク海を太平洋から分断し、また、アリューシャン列島はベーリング陸橋とともに、ベーリング海を囲んでいた。この地域をベーリンジアとよぶ。ベーリンジアは水没した大陸の中では3番目に広い。
メキシコ湾やカリブ海は内海になったが、人類は、まだ、到達していなかったであろう。
+++ 見える世界を幾何学が解釈する +++
古代に完成されたユークリッド幾何学は2,000年をへた現代でもほぼそのままの形で教えられています。ユークリッド空間は人間の視覚的な直感によくあっていて、現実の物質世界を記述する重要な方法です。
厳密に「見る」ことを観察して、射影幾何学が発展しました。簡単に言うと、透視法の幾何学化です。キャンバスに写し取られた風景は無限遠で1点に集まるように構成する。有名なレオナルド・ダ･ビンチのスケッチを思い起こす方も多いでしょう。美術でも学びます。幾何学としての無限の概念の導入です。直線の両端は無限遠点で一致。平行線は無限遠点で交わる。直線は中心が無限遠の円。接線は割線の極限。漸近線は無限遠点で接する。デザルグとパスカルによって射影幾何学の完成を見ました。
一方で、デカルトやフェルマーらによって空間の数値化表現である解析幾何学が考えられました。彼らは座標を導入しました。これは、代数幾何学・微分幾何学・トポロジーの発展の基礎となりました。
+++ 構造主義 +++
風土、文化、歴史、技術的背景が異なる地域で、文化について共通性が抽出できれば、それは、人類としての精神活動の構造、本質であると考えられます。宗教、物語、生活のマナーなど、国際比較をすることで、より基本的な要素を考察します。文化人類学は構造主義の発祥となった学問です。間違ってはならないのは、学問的な基本法則が正義を意味するのではないことです。それぞれの国のアイデンティティを重視し、尊重しなければなりません。
構造主義が明らかにしたように、私たちの認識は人類としての精神活動の構造に囚われていて、実は、自由や自律性は限定的なものです。構造を持っている現状をどのように評価するかがポイントです。判断や行動が完全に自律的でないと悲観するか、一定の枠組みの中でも、十分に自由で自律的な主体として行動できると満足するかは各人の精神性の問題でしょう。
人は無意識世界や、時代や文化の制約から自由にはなれません。しかし、そのような足枷があると考えると、国民性や「育ち」により、物事の解釈に齟齬があることに敏感になり、感受能力を高めることができます。
15,000-10,000年前： 地球が温暖化し氷河が融けた。特に巨大な氷河湖の決壊は海水面を一気に上昇させたので、人類は海岸平野から内陸へ大移動した。重く厚い氷河は地殻を押し下げていたので、スカンジナビア半島やカナダはいまだに隆起している。
温暖化により氷河の融解は徐々に進行した。大陸が北極海に向けて傾斜していたために水は氷河にせき止められて巨大な湖を形成した。氷河湖は決壊して大量の真水が北極海周辺に流れ込んだ。そのために海洋性洪水が引き起こされた。海洋性洪水は３回起こった（1回目はおよそ14,000年前、2回目はおよそ12,000年前、3回目は8,000年前）と推定される。1回の海洋性洪水により10mほどの海面上昇が急激に起こり、海岸平野を襲った。一度に10mもの海面上昇は、海辺に展開していた文明を破壊するのに十分であった。
3回のうち、有名なのは12,000年前のヤンガードリアス期の海洋性洪水である。シベリアの湖が北極海に達し、また、北アメリカの湖が流れ出して、北大西洋から北極海は大幅に淡水化した。北大西洋から深海へ潜り込んでいた深層水大循環が停止した。そのため、大西洋を北上していた暖かいメキシコ湾流が停止した。北アメリカからヨーロッパを中心に一時的な寒冷期に見舞われることになった。農業が始まった12,000年前の人口は500万人程度である。
寒冷期に人類は中東、メソポタミア地方で農業を発達させた。氷床が後退すると森林は再び拡大し、砂漠は縮小した。レバント地方の土地は野生の小麦、ライムギ、大麦が繁茂し、ナトゥーフ人と呼ばれる集団が最初の定住社会を築いた。最終氷期後（1.2万年前）に西ユーラシア集団に由来する農耕民による大規模な移住が起き、初期の狩猟採集民と交配しながら拡大した。この結果、初期ヨーロッパ農耕民集団が形成された。この移住はエチオピアにも及んだ。
地中海の東海岸平野に住んでいた人々はナイル川を遡ってエジプト文明の基礎を築いた。また、エーゲ海、アナトリアへと移動した。ペルシア湾の海岸平野に住んでいた人々はチグリス、ユーフラテス川を遡ってイラクへ移住し、メソポタミア文明を築いた。
インド大陸の西の海岸平野に住んでいた人々はインダス川を遡ってインダス文明を築いた。スンダ大陸に住んでいた人々は、海面上昇とともに四散した。西はインドシナ半島へ、東はポリネシアへ、北は中国と日本、朝鮮である。東シナ海の海岸平野に住んでいた人々は揚子江、黄河沿いに北上した。初めて穀物（米）の栽培がなされたのは約15,000年前の長江文明とされている。
シベリアへ移住した一族は氷河より南側に居住していた。内海化していた日本海沿岸やオホーツク海の海岸平野などは有力な候補である。寒冷な気候に適応したモンゴロイドは巨大な氷河湖の南側を生活の場としていた。温暖化に伴い、氷河湖は北へ移動し、それに伴って北へ移動したのではないか。氷河湖が決壊し消失したのちはベーリング陸橋をわたってアメリカ大陸へと移動した。ベーリング陸橋は 14,000年前から11,000年前まで通行可能であった。ベーリング海峡が陸地化したときは黒潮がほぼ水平方向に北米大陸に向かって流れたはずである。江戸時代に太平洋で嵐にあった日本の漁師たちはアリューシャン列島まで流された記録がある。海流に乗り、アリューシャン列島から北米へと移住した人たちもいたのではないか。
アメリカ大陸での最初の文化は11,500年前頃に特徴的な石器で槍を作るクロヴィス文化である。北米中西部で最初に出現すると、瞬く間に北米大陸全域に拡散し、さらに、たった1000年間で南米最南端のティエラ・デル・フエゴまで拡大した。
このころ、日本では縄文土器が作られた（佐世保市瀬戸越町泉福寺洞窟で発見された豆粒文土器（12,000年前））。土器が加わると食事の様子は一変した。それまでは生野菜や肉を石の上でバーベキューにしていた。主食はクルミ、クリ、ドングリ、穀物などの保存のきくでんぷん系に替わった。獣肉は稀になり、魚や貝類が加わった。縄文時代の様々な貴重な石の分布は産地から200km程度であった。この距離が物流や政治、相互理解等の範囲であった。
15,000年前、東アジアで犬が家畜化された。イヌは集団への帰属意識が強く、人の表情を掴める稀な動物である。狩猟生活に、見張り役に役に立った。
+++ 里山は全体を破壊せずに必要な資源を回収する発想で維持された +++
里山はクヌギ林が有名ですが、薪炭やシイタケ栽培用のほだ木、肥料にする枯葉などを取り、さらに、20年くらいの間隔で伐採します。伐採後も林として利用しますから、切り株を残します。次の世代は種からでなく、切り株から出る枝を使います。この繰返しで、複数の幹が一つの根元から出ている特有の樹形となり、萌芽林と呼びます。
里山とは緑の資源の利用方法の一つです。緑の資源は保全しながら利用する必要があり、再生と利用のバランスを保つことが第一です。産業革命以前では、里山との共存でエネルギーは十分でした。しかし、大量のエネルギーを必要とする現代産業にとって現実的とは思えません。それでも生活圏にもたらされる太陽エネルギーを上限として生活する里山の思想は持続可能な文明の基準となります。
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。
+++ 定期的に破壊と再生する仕組みを作り、稀少技術の伝承を行う +++
伊勢神宮では20年に一度遷宮が行われます。伊勢神宮の社殿が掘立柱であること、屋根が茅葺であることから20年もすれば傷みがくるためです。移転先は隣、20年前まで社殿があったところです。遷宮とともに装束と神宝など2500点もの調度品のすべてが新調されます。その内容は織機のミニチュアや木彫り馬から、衣服、手箱、硯、刀剣、弓矢、扇などにいたるもので、技術的には織工、木工、刀工、漆工など、伝統工芸技術のほとんどをカバーしています。それらを各分野で日本最高の腕を持つ職人たちが作ります。前回の遷宮は 2013年に行われたわけですが、そのときに不要になった調度品は伊勢市にある神宮徴古館で見ることができます。ところで、遷宮にかかる経費（2013年は550億円！）はどのように調達するのでしょうか。太平洋戦争以前は国の重要な祭儀として国費・公費でまかなわれました。戦後は広く国民の奉賛（寄付）で行われます。
伊勢神宮のような歴史の長い宗教団体ならではの行事です。金を集めて珍妙なデザインのビルを建てているだけの新興宗教団体も検討してみたらいかがでしょうか。喜捨は人々のために使われてこそ生きます。
10,000-8,000年前： 地球は急激に温暖化し、海面が上昇した。農業技術は世界中で発見された。人類は農業を発展させ、言語とともに各地に伝播した。
農業は10,000年前に肥沃な三角地帯でスタートしたとされるが、世界各地でほぼ同時期に発生した。農業が独立に開始された地域は世界で10箇所と推定される。中国では8,000年前に稲作農業がスタートした。田んぼの遺跡があり、水を引いて灌漑していた。アメリカ大陸でもカボチャが栽培されたのは10,000年前、とうもろこしは9000-8000年前、ピーナッツは8500年前。ニューギニアでは7000年前からバナナやタロイモ、ヤム芋農業がスタートした。温暖な気候が続いたため、定住して農業を始めたところが相対的に豊かになった。
花を咲かせ、種子をつくる被子植物は20万種あるが、食用になるのが数千種。その中で、栽培が経済的に可能なものが数百種。現在、世界で１年間に消費される農作物の80%は、わずか十数種類の穀類・豆類・根菜類・野菜・果物である。その主要な植物は何千年も前から栽培されている。哺乳類で家畜化されているのは、主要なものではたった５種。羊、山羊、牛、豚、馬だけ。ラクダ、ロバ、アルパカや水牛などもあるが、飼育できる環境が限定され、人間が食用とし、あるいは生産活動に利用している地域が限られている。
農業の成立とほぼ同時期に牧畜が発生したと思われる。牧畜では狩りをせずに肉が得られるという大きな利点がある。1万年前からレバントでは、羊はトロス山脈、ヤギはザグロス山脈地域で家畜化された。同時期に牛は中近東とインドで野生のオーロックスから家畜化された。豚はアジアとヨーロッパで10000-9000年前。鶏は南アジアで8000年前。8000年前にはユーラシアの中央の草原地帯で蒙古馬が家畜化された。アメリカ大陸ではアンデスでリャマが5000年前。メキシコで七面鳥が3000年前。
家畜を殺さずに得られる乳、毛、牽引力などの「2次的」な産物の利用は、農業の発達において重要な進歩の1つであった。中近東からバルカン半島にかけての遺跡から出土した2200 点を超える陶器の有機物残渣の分析により、最初の乳利用は9,000年前と推定された。乳利用が特に重要であったのは現在の北西トルコで、この地域の環境条件はウシに特に適していたと考えられる。犬の家畜化は15,000年前である。遺伝子の解析結果より、猫は100,000年前に中近東の野生猫と分かれたと推定された。9,000-10,000年前から中近東で人間に飼われて家畜化したようだ。
カナダ東部のセイリッシュ海では9000年前にはアサリの養殖がおこなわれていた。アサリの化石の大きさを調べたところ、11500年前から10000年前に貝の大きさがその前に比べて大きくなっていた。9000年前に到着した人類はアサリの養殖を始め、5000年前には貝の養殖技術を開発していた。浅い海の岩棚を壁で囲って貝を魚やカニなどの捕食者から守り、プランクトンや軟体動物の肉などを与えていた。
印欧語族はトルコのアナトリア高原を起源とし、約9,000年前に伝播を始めた。言語の地理的な分布とその地方で農耕がスタートした時期、そして言語の近縁関係の距離が相関する。そこにすむ民族は農耕技術と印欧語族の祖語を伝えた征服者の子孫ではない。農耕技術と言語のみが伝えられた。すぐれた技術を持つ人々が技術と共に言語を伝え、また、学ぶ方も積極的に言語を取り入れた。印欧語族は分裂した言語である。共通の単語の存在は、その意味する対象がその時代に発見されたと解釈される。
穀物は長期保存ができるため、富の保存が可能である。穀物を主食とした農耕文化が大きく発展した。従来の狩猟民は山岳地帯や森林の中、農業のできない海岸地方でそれまでどおりの生活を続けた。
+++ 自然の営みの背後に叡智を感じ取る +++
狩猟の時代は人間の力が全てでした。狩猟の成功不成功は、自分の技量にかかっていました。厳しい自然を生きるために、人間は現実的に考えました。しかし、非現実な事態をも想像・推測する能力を人間は獲得しています。人間を含めて生き物が死ぬこと、生まれること。人間は生まれる前に、また、死んだ後に認知できない世界に所属するのではないかというアニミズムが一つの宗教的な考えでした。
農耕社会では季節の周期的な変化が強く意識され、天地の変化を引き起こす大きな力を意識するようになりました。蒔いた種が育つのは、土の中に潜む力と天から降ってくる太陽の光や雨の恵みと考えるのは当然です。これらの力は、人間の力をはるかに超えた存在です。地母神や太陽神の信仰に発展しました。火山の近くの人々は山や火を恐れて神とし、また、川の近くの人は川の神を信じました。この考えを発展させればすべての物に神（霊魂）が宿ることになります。人間以上の存在を事物にまで感じ取る独特の宗教観です。
身の回りの諸神を比較して、順位を決め、いちばん強力な神を民族、国家の中心に据えて、守り神としました。価値のあるものを供えることと引き換えに、豊かな収穫や、安全、戦争での勝利を得ようと考えました。宗教は集団のシンボルと結びつき、強化しました。
+++ 菜食主義の基本は果実を食べることにある +++
菜食主義は、もともとインドの哲学で、殺生を禁ずるため、肉や魚を食べない運動です。インド由来の宗教、ヒンズー教や仏教では戒律の一つになっています。しかし、植物も生物ですから、殺生をしていないわけではなく、偽善を感じていました。
無抵抗主義で知られるガンジーは、イギリス留学中にも肉を食べず、おもに乾燥フルーツを食べていました。果実の部分はもともと植物が食べて欲しいと付け加えた部分ですから、殺生をしないという思想にぴったりです。そういう発想からすると、ミルクもOKでしょうか。ガンジーは子牛のものだからと、ミルクは飲みませんでした。植物は体の一部を食べるだけなら再生しますから、殺すことにはなりません。
現代では菜食主義はダイエットの方法として、また、成人病を予防する食習慣として勧められます。極端な話として、これからの食糧問題を解決するためには、太陽エネルギーをたくさん消費する肉ではなく、植物を食べなければならないという説まであります。菜食主義でも必要な栄養分を補充できることは長い歴史が証明しています。
+++ 育種 +++
植物の遺伝子が解析されると、人類同様、野菜のルーツも辿れるようになりました。モチモチ型のジャポニカ米は、中国の起源ではなく、インドネシアやフィリピンを中心とする東南アジアと考えられています。祖先の在来種から、幅広米（qSW5）、 モチモチ米（Waxy）が選択的に栽培に用いられ、東南アジアを経て、中国や日本にもたらされました。中国では、さらに脱粒性（qSH1）に変異の入ったイネが選択され、現代の「熟すまで実が落ちず、幅が広く、たくさん収穫でき、モチモチした米」が誕生しました。
小麦や大麦の遺伝子を調べると複数の原種があったと想定されています。すなわち、穀物の原種はあちこちで栽培されていて、それが人の移動と共に交配されて、より実りの多い品種が開発されたことが分かります。
8,000-6,000年前： 地球はヒプシサーマル期に向かい、現代より温暖化した気候となった。城郭都市の原型ができた。
ヒプシサーマル期には北アフリカからインド、東アジアにかけての地域が湿潤化した。とりわけ今のサハラ砂漠は極端に湿潤化し、その内部に大きく植生が広がっていた。温暖化がピークだった5,000-7,000年前には世界中で現在より海水面が上昇した。貝塚の分布から関東平野の半分が海に覆われたと考えられる（縄文海進）。
海面が上昇したため、地中海から狭いボスフォラス海峡を通じて大量の水が黒海へと流れた。おそらく、黒海沿岸は大洪水に見舞われたであろう。黒海の海底では、約7,600年前の大量の水が流れた跡、峡谷が発見された。ノアの大洪水、ギルガメッシュ叙事詩の大洪水はこのときの大事件が伝承されたのではないか。また、浅いボスフォラス海峡は気候変動に伴って、何度か陸橋化した可能性もあろう。海を断ち切るというモーゼの奇跡も実際に起こったのかもしれない。同様な事件は世界各地で起きたであろう。
最も古い城壁跡は8,000年前のヨルダンのジェリコとされている。日干しレンガを用いた長方形の建物が好まれた。貯蔵施設やパン焼き窯も備えられている。建物は集落防御用もしくは宗教的施設とする解釈が有力である。近辺には11,000年前の大規模な居住跡もある。ジェリコには古くから人が住み、都市を作る豊かな文化を築いていた。
古代オリエントでは土器の使用は比較的遅く、約7,000年前から使われた。土器は、最初は日干しで作られ、その後は熱を加えて強化するようになった。土器をつくるには700～800℃の熱が必要である。この程度の熱は大きい焚き火をつくるか、炉を使えば達成可能であった。
大脳皮質のニューロン数を決定しているASPM遺伝子の変異は 約6,000年前に起こったと推定されている。ASPM遺伝子は劣性の突然変異で小脳症となる遺伝病の原因遺伝子として同定された。ASPMの変異は文字もしくは都市形成の時期と一致するので都市化能力の遺伝子的な原因だろうか。
欧米人の目が青い（金髪、白い肌）は6,000-10,000年前のHERC遺伝子の変異に由来する。遺伝子の解析から黒海のほとりからヨーロッパへと青い目の遺伝子をもつ集団が移住したと考えられた。HERC遺伝子は近傍のOCA2遺伝子（黒色色素細胞で発現。メラニンの生合成か細胞内輸送に関与しているらしい）を制御する。ヨーロッパ人の中で青い目が広がったのは性選択によるものであろうか。
ほとんどのアフリカ人とアジア人は皮膚色にかかわっているSLC24A5遺伝子の古い型（111A）を持っている。新しい型の遺伝子（111T）は1アミノ酸が異なっており、コーカサス人の99％がもつ。この変化は5,000-12,000年前にコーカサス人の中で優勢になったと推定される。
最も古い文字として知られるシュメールの粘土板に書かれた文字の中から、いくつかの都市名（カルデアのウルを含む）が見つかったが、そのほとんどはシュメール語ではなかった。かといって、敵対関係にあったほかのセム系民族の言語でもなく、未知の言語で書かれていたのである。このことは、シュメール人は最初からこの地域にいたわけではなく、他の所から移住してきた人々であり、メソポタミアにもともと住んでいた知られざる民族から単語を借用したということを示唆している。
ストーンヘンジを作った古代イギリス人は6,000年前に狩猟採取生活をしていたと考えられている。イギリスに新石器時代に暮らしていた人々のルーツはアナトリア（現代のトルコ）とされている。
8,000年前から、メソアメリカでは狩猟採取生活から植物の栽培を始めた。トウモロコシが代表例である。独自に土器作りや機織が始まった。
+++ フリーライダー +++
普通、商品やサービスは対価を支払ったときに得られます。しかし、組織や集団には公共財があり、これについては対価を払わなくとも恩恵を得ることができます。たとえば、公園や自治会活動、消防、警察（治安）などです。自然の景観のような財についてはお金を払わなくとも利用できます。これを非排除性といいます。公園や管理の行き届いた地域社会は多くの努力に支えられて運営されます。誰かが労力や費用を負担してサービスを提供すれば、負担していない人も便益を受けられます。すると、費用を負担せずに、その努力にただ乗りをしようとする人が現れます。治安や災害時の活動、道路や公園の整備などは必要不可欠なサービスですから、税金によって政府や地方自治体が提供する仕組みになっています。
ただ乗りする人をフリーライダーと呼びます。集団や組織のサイズが大きくなるにつれ、フリーライダーが生まれ易くなります。参加者が多ければ一人当たり負担が減少し、一人抜けても気づかれにくいからです。その結果、誰かが問題を解決するだろうと、労働組合やPTAが衰退します。インターネットやマスコミが浸透して、日本社会がひとつの共同体になったためでしょうか。個人主義が定着し、組織や地域社会へ帰属する心が薄れたためでしょうか。
この問題に対して解析するために、多くの社会モデル（公共財ゲーム）が考案されています。重要なのは個人間（価値観）には差がないと仮定すると共有地は崩壊します。ところが、集団構造や利用者の多様性を仮定すると（不均質グラフによって導入）、協力行動が出現し、また、場合によっては促進させることがモデルによって示されています。フリーライダー意識を封じ込めるのは、その集団の未来に対して自分が責任を負っているという意識です。
人間は互いに協力し合うこと、たとえば、食糧の共有・分配が家族を超えて行われる、が特徴です。人間社会は協力関係、なかでも互恵的関係のうえに成り立っています。つまり、私があなたを助け、あなたも私を助けてくれる関係（直接互恵性）、もしくは私があなたを助け、ほかの誰かが私を助けてくれる関係（間接的互恵性）です。間接互恵性は制度として規定する場合もありますが、手助けをした本人について、よい人だという評判が立ち、その人が困ったときには第三者からの手助けが期待できるというものも含まれます。
互恵的システム内では必要があるのに助けなかった場合、ルールを破ったことになります。ルールを破った人を罰する行為は、協力関係を維持・強化するために必要です。互恵的システムで暮らす動物のなかではルール破りは不利益になるので懲罰行動は進化・発展すると考えられます。
しかし、逆に懲罰はコストを伴います。すると、懲罰は協力関係を増強するが、総体的な利益が得られない可能性もあります。難しいのは、懲罰にかかるコストによって協力関係の強化で得られる利益が相殺されないように懲罰コストを決めることです。規則と法律のがんじがらめの厳罰主義では社会が崩壊してしまうわけです。
+++ 国際法 +++
中国の化学工場の爆発でアムール河が大量のベンゼン系の物質で汚染されました。この事件では大都市ハルピンで水道水の供給がストップされ、大混乱でした。アムール河はこの先、ロシアに流れ、ハバロフスクを通り間宮海峡･オホーツク海に流れ込みます。中国当局の対応の悪さが指摘されますが、問題はこの後でしょう。北の海の幸が汚染されてしまうのか？
ヨーロッパでは国際法という概念ができましたが、その成因の一つに河川の管理があるそうです。ライン川やドナウ川などの河川交通や通商を公平に管理する事務を一括して行う国際行政機関ができ、それに伴い、国際法の概念ができました。アジアではASEANなどの国際会議がありますが、国際機関としては十分ではないようです。「不毛」な歴史問題より、日本海や東シナ海の環境問題などに対して、より実質的に地域的な国際法･国際機関を作る作業を推進して欲しいものです。
6,000-5,000年前： ヒプシサーマル期が終わり、大陸内部が乾燥化した。遊牧民族が大河の周りに集中し、農業文化と遊牧文化が融合した。農耕・牧畜の発達によって人々の生活は安定し余裕が出た。人口はかつてないほど増えて、集落は大村落へと発展し、都市国家が出現した。
メソポタミアはチグリス・ユーフラテス河の下流に位置し、当時はきわめて農業に適した地域であった。最古の遺跡はシュメール人の遺跡である。6,200年前には治水・灌漑がおこなわれていた。農業が産業の中心であった。村が点在したが、5,500年前にはいくつかの都市国家が成立した。シュメール人の都市国家は相互に農地をめぐって争った。その一つにエデンの地がある。この頃の遊牧民族は大きな力を持ち、時に農耕民族、森の民族を侵略したらしい。
5,500年前にシュメール人の都市国家ではトークンと呼ばれる文字の原型を刻んだ粘土片が交易の記録として使われていた。これは後の貨幣の原型である。また、刻まれた記号は楔形文字へと発展した。
古代バビロニアの世界最古の図書館は5,000年ほど前に作られ、楔形文字を刻んだ粘土板を大量に所蔵していた。また、シュメールの遺跡から発見された粘土板文書は、約30万点になり、その95パーセントが国民経済の記録であった。手形、領収書、売買契約書、養子縁組や契約関係の承諾書、遺言書、労働者と給与の一覧表、書簡類である。残りは建造物、物品の奉納文、神殿の財物（穀物がメイン）の出納記録、教育関係の文書、呪法に関する宗教文書、そして文学作品である。文学作品は神話と叙事詩であり、叙情詩（哀歌、賛歌）、教訓詩（諺、知慧文学）がある。
最古の銅製品はトルコのアナトリア高原で6,000年前に作られた。最初に青銅が作られたのは6,000年前のアナトリアとメソポタミアであった。銅は比較的容易に手に入ったが、スズはこの地方になく、近くではドイツとチェコの国境付近もしくはイギリスで産出された。スズを運んだのはフェニキア人とされる。銅より硬い青銅はエジプト、中国、インダスへと広がった。
ナイル河の下流も肥沃な土地であった。ナイル河では、毎年、定期的に洪水が起こり、洪水にそなえるための治水事業がエジプトの歴史をつくった。エジプトは周りが砂漠で、比較的孤立した地域であったため、王国の発展が世界に先駆けて起こった。ナイル河の治水事業は膨大な労働力と大規模な共同作業を必要としたので、強い指導者が誕生した。6,000年前頃までには上下エジプトにそれぞれ22、20のノモス（小部族国家、都市国家）が成立した。やがて上流の上エジプトと下流の下エジプトの二つにまとまった。そして、5,000年前、エジプトの伝説的な最初のファラオであるメネス王によって統一され、第 1王朝が開かれた。エジプトでは象形文字ヒエログリフが使われた。
6,000年前に黒海西海岸にヴァルナ文明が成立した。黄金製品が特長的である。クルガン文化を持つ騎馬民族がヨーロッパと中近東にインド・ヨーロッパ祖語を広めた。ビーカー人は5,000年前にイベリア半島で独自の文化を形成し、中央ヨーロッパまで移住し、文化を広めた。ビーカー人の祖先はウクライナからカザフスタンに広がる草原地帯に住んでいた遊牧民である。
中国最古の城壁は城頭山遺跡である。6,400-6,200年前に構築された直径360メートルにおよぶ円形の城壁に囲まれ、北・東・南に城門を持つ都市である。祭壇や稲作の豊穣を願う儀礼が行われた。長江文明は稲作漁労文明であり、畑作牧畜型のいわゆる四大文明とは異質の古代文明であった。
+++ 牧畜では荒地の太陽エネルギーを利用する +++
農耕社会では、周辺の動物を捕獲して食料としていました。同時に、動物の飼育を始め、また、繁殖もできるようになりました。村の人口が増加すると動物の需要も大きくなり、皮革、肉、乳製品を確保する専門の牧畜技術が発明されました。
牧畜により荒地でも人間が生活できるようになりました。荒地とは人間が作物を育てる方法では太陽エネルギーを利用できない土地です。畑や森林は人間が管理可能です。荒地で生える植物を食べさせることで回収が難しい太陽エネルギーを家畜を通じて人間社会に取り込む技術が牧畜です。
さらに発展して、動物を連れて、牧草を求めて草原に進出する人々が出現しました。草食動物の群れの中に入り込んで、群れをコントロールする技術が遊牧です。彼らは搾乳、去勢、騎馬の技術を身につけ、独自の文明を構築しました。遊牧民は移動生活のため、歴史的な建築物を残さなかったので、歴史の多くは不明なままです。ただ、牧畜だけでは完全自給はできませんから、周辺の村落での生活物資の交換が必要でした。
大規模な集落は定住社会と遊牧社会の交易の拠点である市場を兼ねるようになりました。遊牧民のおかげで、点在していた文明圏は各々孤立することをまぬがれ、情報交換を可能にしたといえます。遊牧民が文明を世界に広げたでしょう。商人による大規模な交易隊が組織される前は遊牧民族が国際交流を担っていたのでしょう。遊牧民により、文化や技術、具体的には種子や特産物、技術者、言葉や知識が頒布されたのでしょう。
+++ 遊牧民はひとつの生き方である +++
遊牧民を意味するフランス語であるノマド。縦社会から逸脱した価値観を持つ自由人を指して、ノマドといいます。ノマドは一ヵ所に安住せず、移動し、異なった価値観や情報を結合させて新しい発見をします。あらゆる方向性を試すことが重要と考えていて、情報や知識、ソフトなどの無形物に財産的価値があると考えます。
一方、ノマドの逆の生き方についてはとくに用語が定まっていません。同じフランス語で言うならnomadとsedentaire（定住民）でしょうか。一つの組織に定着し、その中で地位をあげることを重視します。土地やモノなど有形物に財産的価値があると考えます。所属する会社組織、国家の中で自分の役割を見出し、その秩序の中で生活します。
定住社会は食料の保存技術なしには実現できません。長い間に食料以外にも多くの道具や武器も保存・蓄積されたことでしょう。逆に遊牧社会は家畜以外に蓄積できるものがありません。移動の邪魔になるからです。その分、身軽であり、旱魃や冷害を避けて移動することができます。遊牧民はどこにでも自由に行けたわけではありません。草地を求め、季節に応じて決まったルートを移動し、そこにある定住社会を尋ね、交易関係を築いていました。定住社会がその構成員を限定し、団結ある社会を築いたのに対し、遊牧民は雑多な人々を受け入れていました。遊牧国家は多民族国家で、騎馬遊牧民は異民族を受け入れることにあまり抵抗感がなく、活躍の場を提供していました。中には流れ者や犯罪者、追放者も居たでしょう。
5,000-4,000年前： 農業が盛んになると文明は飛躍的に発展した。都市建設のためのレンガ作り、土器の作製、金属の精錬、そして人口の増加によって、火の需要が増えた。平野の森林では木々が切り倒され、火力として用いられた。また、同時に森を農地に変えるという環境破壊が始まった。
古代東南アジアには6,000～4,000年前にかけて人が居住した形跡がないという謎がある。約5,000年前、東南アジアは1,000年にも及ぶ干ばつに見舞われたらしい。ラオス北部のTham Doun Mai洞窟の石筍の年輪を調べたところ、5,100～3,500年前に降水量が激減した形跡が見つかった。この時期、緑のサハラの砂漠化が進行し、アッカド帝国が崩壊し、インダス文明の都市が放棄された。また、サハラが砂漠化する気候シミュレーションでは東南アジアのモンスーンの消滅だけでなく、太平洋ではエルニーニョ現象が長期化し、東アジアでは洪水が頻発する。中国では洪水を治めた禹王が最初の王朝、夏を建てた。
メソポタミアの北部はアッシリア地方、南部をバビロニア地方と呼ぶ。バビロニア地方はさらに、北をアッカド地方、南部をシュメール地方と呼ぶ。メソポタミアの中流域に、もと遊牧民であったセム系のアッカド人が住みはじめた。シュメール人の文化を学びつつ力を蓄えた。アッカド人は南部のシュメール人の地域を征服し、4,200年前にアッカド王朝を創始した。サルゴン王がシュメール人を征服できたのは常備軍を編成していたことと、弓矢を主兵器とする軽快な機動力にあったとされる。アッカド王サルゴンは言語の違う部族を統一したのでアッカド語を共通語と定めた。また、動物園を作った。サルゴンは人間を支配したので、次は動物を支配しようと考えたのではないか。アッカド帝国第4代のナラム・シンは自分が神であると宣言した最初の王である。アッカド王朝は200年で衰えた。政治的な混乱のなかで、シュメール人がふたたび勢力を回復し、ウル第三王朝が成立した。この王朝の開祖であるウル・ナンム王は、ハンムラビ法典に先立つ世界最古の法典（ウル・ナンム法典）の発布者として知られる。
エジプトでは古王国時代（5,000-4,100年前）にピラミッドが建設された。特に巨大ピラミッドはエジプト古王国第3-6王朝時代（4,600-4,200年前）に作られた。カイロ郊外にある第4王朝のクフ王のピラミッド（最大のピラミッド）、カフラー、メンカウラーの三大ピラミッドとスフィンクスは特に有名である。
地中海東部のエーゲ海にはクレタ文明が成立した。先進地域であるエジプトやアナトリア、シリアやレバノンなどから、海を渡ってやってきた人々がクレタ島を中心に活動した。約4,600年前に青銅器時代が始まった。麦やオリーブなどの農業が行なわれ、羊ややぎなどの牧畜が行なわれた。また、海上貿易が発達し、世界最古の通商航海民とみなされている。
4,500年前にビーカー人はヨーロッパからイギリスへ移住してきて、ほぼBritonsの90％の人口を占めるようになった。
インダス河流域には計画都市であるモヘンジョ＝ダロ、ハラッパーなどの遺跡が残されている。これらの都市は4,500～3,800年前に建設された。インダス文明は、青銅器文明であり、潅漑農耕と牧畜が主な生産手段であった。インダス文字や印鑑が残されている。メソポタミア地方と交易もおこなっていた。完成度の高い文明が突然出現したように見えるので、メソポタミアの国家のひとつが交易または植民地支配のために作った貿易中継都市という説もある。
この時代の中国の状況については現在整理が進行中である。黄河文明とされた仰韶（ヤンシャオ）・竜山（ロンシャン）文化では農耕や狩猟を中心として村落が形成された。仰韶文化では彩色された土器が、竜山文化では高温で焼かれた黒い土器が特徴とされている。稲作が中心であった長江文明の最盛期として、屈家嶺（くつかりょう）文化、良渚（りょうしょ）文化が挙げられる。玉器が多く出土され、黄河文明との交流も見られた。時代が確定していないが、四川省の三星堆（さんせいたい）遺跡はこの頃に成立し、独自の文化を持っていた。
中国の絹生産は4,570年前までさかのぼるという確実な証拠が得られている。インダス文明の都市で見つかった古い絹は4,450 ～ 4,000年前のものだと考えられている。中国はカイコガ、インドではヤママユガが飼育された。
+++ 国や権力の秩序は法で記述される +++
政府とはマフィアの保護恐喝の仕組みとおなじです。暴力（軍隊、警察）の独占権を主張し、市民を部外者の略奪から守る見返りに収入の上前（税金）をはねます。これがほぼすべての政府の起源です。現在マフィアが行っている保護恐喝はすべて政府へと進化する過程にあたります。暴力を背景にした秩序が法を定めると政府に代わるのです。
メソポタミア諸王朝は、支配下にある諸都市の反乱や離反、遊牧民や山岳民のたび重なる侵入や襲撃をうけて、興亡を繰り返しました。豊かな土地に進出しようという周辺民族の圧力は当然ですが、共同体の分解が重要な内因です。同じ興亡は中国の歴史にも刻まれています。外敵は軍事力で防ぐ必要があります。統一諸王朝の課題は強力な軍隊を維持するために、共同体の分解と崩壊を防ぐことでした。一つの方法は王国が専制国家へと発展することです。
統一王朝が専制的な力を持つ理由は正統性で象徴され、そして、それを支えるのは社会正義の擁護者としてのリーダーシップです。ライバルの権力者の力を削いで、土地や民を王の下に結集します。民衆の負担をへらし、賦課を軽減し、神官や監督者の横暴をおさえることを宣言して、社会改革を実行しました。宣言は有名なハンムラビ王の法典に見ることができます。各都市の広場に法の条文を刻んだ石柱が建てられ、共通の秩序とされました。同時に王もその制限を受けます。
ハンムラビ法典の内容は、法の執行に対する犯罪、財産に対する犯罪、王室領の管理、土地・家屋・貿易・商業、結婚、家族と財産相続、殺傷と同害復讐刑、技術職、農業、報酬、奴隷に整理されます。政治から日常生活まで様々なレベルで明文化されたルールが必要でした。
+++ 文字のなかった時代 +++
字を知らない人は2年も3年も前のことを何もかも覚えているといいます。漁師は体験をそっくりそのまま記憶し、魚が取れた場所を周りの風景とともに記憶し、同時にそのときの網の深さ、天気や気温まで再現することができるそうです。体験は言葉で表現できない内容も含みます。文字を書く人たちは、書けないこと、書いてない情報は切り捨て、しかも書いたことで情報を忘れてしまうようです。
体験をそのまま記憶することはなく、言葉によって体験を切り取る。切り取られた部分だけが記録として残る。また、言葉や文字により伝達可能な情報のみを重要視する。文字は高度な文明を築き上げるのに大きく貢献しましたが、そのために現場の体験知の伝承は不可能となったように思います。知の伝達は学校が担うようになりました。すると、言葉で伝えられないような総体的な体験に基づいた知、たとえば職人技のような知、は切り捨てられるため、文字や言葉による知的格差社会に移行しました。
4,000-3,500年前： 各地で王国が建国され、都市文明を築いた。文字は古代バビロニア、エジプト、中国、マヤ文明で発明された。文字を使うことにより、社会は記録され、組織され、権威付けされて王国の基礎となった。
クレタ島では、約4,000年前にクノッソス、約3,700年前以降にはファイストス、マリアに大きな宮殿が建てられて、宮殿を中心に都市が発達した。クノッソス宮殿の迷宮は有名である。都市には城壁がなく、明るく平和的な海洋文明であったらしい。すでに文字を持っており、初期の絵文字から、線文字へと進歩し、粘土板に宮殿の会計などを記録していた。キプロスでは豊富に銅を産出し、ミノア人が交易していたが、3,600-3,500年前にティーラ火山の噴火によりミノア人の都市は壊滅した。
ナイル川の中流域のテーベの豪族が勢力を伸ばし、全エジプトを統一し、テーベを都として中王国時代（4,100-3,600年前）がスタートした。エジプトではさらに銅鉱石から銅を作る技術を開発した。エジプトの王の副葬品として銅の針やピン、腕輪がたくさん出土する。3,600年前、セム系遊牧民を中心とするヒクソスがシリア方面から侵入した。ヒクソスは馬で引く戦車、チャリオットでエジプト人を圧倒し、中王国を征服した。以後約100年間にわたりエジプト人は初めて外国人の支配下におかれることとなった。
シュメール、アッカドのあと、メソポタミアを支配したのはセム系のアムル人であった。約3,900年前にバビロンを都として古バビロニア王国を建設した。第6代の王ハンムラビ王は30年に及ぶ征服戦争によってメソポタミア地方を統一し、中央集権国家を建設した。王は暦を定め、過去の法律の集大成であるハンムラビ法典を制定した。神との契約の銘うって、奴隷や借金からの解放を宣言した。銅を利用し、金属器を作成した。バビロニア語やその楔形文字は西アジアの外交語となり、古バビロニア王国は西アジアでの思想・文明の中心地となった。占星術、暦、建築技術、重量単位などはギリシャに影響を与えた。古バビロニア王国もハンムラビ王の死後、衰退し、3,530年前、ヒッタイトによって滅ぼされた。
古バビロニア王国の繁栄は周囲の諸民族を刺激した。多数の民族が富を狙ってメソポタミアに進出した。また、イランや小アジアの遊牧民、中央アジア、南ロシアのインド-ヨーロッパ語族の遊牧民が大移動をおこした。ヒッタイトはまずアナトリア半島に移住し、そこで鉄器の生産技術を学んだ。周りの部族を征服し、古バビロニア王国を倒したが、王国は短命であった。アーリア人は4,000年前から3,500年前にかけて、古代アフガニスタンに移住。アーリア人は二手に分かれ、一方がパンジャビ(インダス流域)に移住。もう一方はイランに移住し、イラン・アーリア人となった。アーリア人の存在を疑問視する説もある。
4,500年前、フェニキア商人は錫を運んだ記録が残っている。4,000年前に青銅（銅と錫の合金）が発明された。銅は武器には柔らかすぎたが、青銅にすると硬くなり、また、変形も自由にできたので刀剣や槍などの武器が発達した。青銅を作る技術はあっという間に世界中に広がった。古代中国で精巧な青銅器ができたのが4,000年前の商(股)の時代。青銅やその装飾品は貨幣としての機能も持った。
黄河中流域の二里頭に4,000年前に都市国家が誕生した。伝説の夏王朝とされる。玉器や青銅器が大量に出土した。約3,500年前には漢民族が中国北部に到着し、土着の揚子江流域の民族（もともとスンダ大陸に住んでいた人々と思われる）を圧迫した。漢民族は商王朝を建国した。揚子江流域の民族は日本、東南アジア、ポリネシアへと広がった。これがアルタイ語族の人々である。
多くの都市文明はプレート境界線に出現した。そこでは地震や火山、津波のリスクはあるが、一般的に水が豊富である。適度な自然災害が人々の協力や備えを促し、チャレンジ精神を涵養したのかもしれない。
+++ 鉱物は熱水によって地殻から抽出され、鉱山を作る +++
環太平洋造山帯の山脈では褶曲でできた山のほかに火山があります。湖水・山岳などの観光資源に加え、温泉も楽しめます。環太平洋造山帯にはもう一つの特徴があります。それは豊富な鉱物資源です。鉱物資源を含むところを鉱床といいます。そこには採掘対象となる元素が濃集しています。
地殻を構成する鉱物のほとんどは珪酸塩です。珪酸は陰イオンであり、銅やニッケル、コバルトなどの金属イオンは陽イオンなので、プラスとマイナスが相殺する数比で結合します。また、イオンなので水に溶けます。ただし、食塩のように簡単に溶けません。熱水中で少しだけ溶けます。水は高い圧力の下では374℃まで液体でいられます。100℃以上の熱水はさまざまな金属イオンを溶かしますが、冷却すると、溶けにくい金属イオンから沈殿になります。沈殿する温度や金属イオンの種類は共存する陰イオンの種類にもよります。
海底でマグマの活動があるところでは、熱水噴出孔ができます。噴出孔からマグマによって加熱された地下水が熱水として噴き出します。熱水はすぐに冷やされるため、熱水中に溶けていた化学成分はその場で沈殿して筒状に成長します。沈殿物が崩れて海底に積みあがると、そのすきまを更に熱水性沈殿物が埋めていき、大きな塊が形成されます。長い年月の果て、熱水性沈殿物をつくりやすい特定の元素（亜鉛、銅、鉛、鉄など）が熱水の噴き出し口周辺に集まって鉱床が生成されます。
海域の火山活動は3箇所に分けられます。海嶺、海山、そして日本のような島弧です。海嶺で造られた鉱物も、海山で作られた鉱物も海洋プレートの移動によって島弧の下へと運ばれ、付加物として堆積します。太平洋造山帯には多くの鉱床があるのはそのためです。チリの銅鉱山、日本の金鉱山などは有名です。日本は黄金の国、ジパングと呼ばれました。
マグマの熱でおこる熱水による鉱床の形成は海底だけではありません。マグマが冷却固結して約400℃以下になると、マグマ成分から高塩濃度の熱水が出てきます。それにはたくさんの重金属が溶けています。その熱水が割れ目を移動し、地下水と混合して温度が下がり、例えば、硫化鉱物の沈殿ができます。
+++ 金属の性質は外郭電子のエネルギー準位の近接に由来する +++
金属元素の大多数は遷移元素です。原子核のまわりに電子が取り込まれるとき、決まった軌道をとります。軌道はたくさんあり、電子の持つエネルギーによって入り込む軌道が決まります。エネルギー準位と呼びます。原子核のサイズが小さいときは、原子核の周りにできる電子軌道はエネルギー幅が大きく、電子はエネルギーの小さな（エネルギー準位の低い）内側の軌道から入っていきます。軌道一つに電子2個までです。原子核が大きくなり、電子が増えるに連れ、電子軌道のエネルギー幅が小さくなります。
3つ目の軌道の殻のときに、外側の電子軌道より内側の電子軌道のエネルギー準位が高くなります。外側の殻ができてしまうために、内殻電子に空きを持つことになります。原子の性格は最外殻の電子でおおよそ決まりますから、似たような性質、金属性（遷移性）を持つことになります。専門的に定義すると、不完全なd殻またはf殻を持つ元素となります。
内殻軌道には不対電子を持つことができ、そのような元素(金属) は常磁性を持ちます。うまく並べると磁石になります。また、磁石にくっつきます。遷移金属は内核の電子が出て行きやすく、また、電子をとり込みやすいので多種類のイオン化数をとります。1対1の対で結合するのではなく、電子の偏りを持った分子と結合し、錯体を作ります。結晶の中でも、内殻軌道の電子は様々なエネルギー準位をとるため、エネルギー幅に相当する光を吸収し、結晶に色がつきます。ルビーやエメラルドの色は酸化アルミニウムの結晶に含まれている微量のクロムイオンによります。
+++ 金属は貴金属から発見された +++
3,300年前のエジプトの王ツタンカーメンは黄金のマスクと棺で有名です。大量の金を使った王の棺が4,000年前に作られている事実から、意識的に金が集められたことがわかります。金や銅は酸化されにくいので自然界に単体で存在できます。黄金色の金属粒子は目を引き、しかもそれが高温で熔けて、冷えると固まることは土器を作る過程で発見されたことでしょう。火で焼いた土器が出現したのと銅器の使用は同じころです。人類は高温を使う技術の応用分野が意外と広いことに気付いたでしょう。
3,500-3,000年前：中央アジアの遊牧民族が各地へ移動した。遊牧民族が古代文明地域に進出した記録では文字で残された最古ものである。エジプトやバビロニアなどの古代国家の影響を受けて周辺に居住していた民族が文明化し、活動した。鉄は3300年前にはアナトリアで作られたが、当時は塊鉄であった。鉄が完全に溶けたのではないので、再加熱してたたき、錬鉄にした。
フェニキア人は3,500年前から都市国家を形成した。3,200年前から造船・航海技術を発達させて、海上交易を行い、北アフリカからイベリア半島まで進出した。アルファベットは交易先であるメソポタミアの楔形文字とエジプトのヒエログリフを仲介する簡便な文字としてフェニキア人が発明したとされる。アルファベットの原型は古代オリエントで生まれた。フェニキア人はメソポタミア、エジプトの優れた文明を地中海全域に伝え、古代ギリシャ・古代ローマの発展を促した。
3,500年前から数百年にわたってドーリア人、アカイア人がバルカン半島に南下した。3,200年前にはミケーネ、クレタ文明を滅ぼして、海の民として東地中海を席巻した。フェニキア人に倣って都市国家であるポリスを建設した。のちにギリシャ人と呼ばれた。
エジプトはヒクソスを追い出した。3,500年前には軍国主義を強化し、海外遠征を行うなど、最も繁栄した時代を迎えた。3,300年前のエジプトの王ツタンカーメンは黄金のマスクと棺で有名である。強大なヒッタイト王国とカデシュの戦いで激突したが、のちに婚姻関係を結ぶなど、共栄姿勢をとった。 3,000年前から徐々に衰退し、アッシリア、ペルシアの侵入を受けた。
ヘブライ人は4,000年ほど前にメソポタミア近辺から現在のイスラエルに移住した人々を祖先とする。一部の集団がエジプトへ移住した（飢饉？ヒッタイトの傭兵？エジプトの侵略？）が、新王国の下、奴隷として扱われた。約3,200年前、モーゼに率いられてエジプトから脱出した一団はユダヤ教を成立させ、後のユダヤ民族のバックボーンを生み出した。王国を築いてソロモン王のときに繁栄した。
メソポタミアは中央アジアから遊牧民族が侵入し、ヒッタイト、ミタンニ、カッシートなど多くの王国が並立し、拮抗状態にあった。この間、60進法などの算術、占星術や暦の成立、法律などの実用的な学問が進展した。
インダス文明はインダス川上流域から現在のボンベイに渡る平野で栄えていたが、約3,800年前に滅亡した。その後、3,500年前より、アーリア人が同地域に徐々に氏族単位で移動してきた。アーリア人は鉄を使う技術を持っていたため、肌の色の濃いドラヴィダ人を支配できた。宗教的な思想に基づくカースト制度（階級制度）を作り出し、自分達は支配階級であるバラモンやクシャトリアの地位に付いた。
中国では商の湯王が3,600年前に王朝を開いた。史記では殷と呼ばれる。商の政治の特徴は神権政治で、甲骨文字を用いて政治・軍事・農業など国事をすべて占卜によって決めた。甲骨文字は漢字の原型である。氏族単位で生産活動を行い、先祖崇拝が宗教の根本と考えられた。奇怪なデザインの大型の青銅器がたくさん発見されており、青銅器を作製する高度な技術を持っていた。中国西部におこった周が西域との交流で鉄のノウハウを得た。3,000年前に周の武王が紂王を倒し、商王朝は滅亡した。
中央アメリカでは、約3,200年前からオルメカ文明が成立し、2,500年前に最盛期を迎えた。また、2,600年前からサポテカ文明が成立し、マヤ文字を考案し、記念碑を建てた。紀元前3,114年にスタートする長期暦を作成した。マヤ文字は四角の中に人間や動物の横顔を特徴とする絵や記号を納めた絵文字である。
+++ 文字が歴史を語る +++
人類の歴史は2つに分けられます。先史時代と歴史時代です。その境界は文字の発明です。歴史時代の研究では文字資料という情報量豊かな武器があります。
文字の有無はその社会や文化の本質的なあり方に大きくかかわっています。文字を使用することで可能になる三領域があります。制度（取引、法律など）。因果関係(歴史、論理)の強化。宗教（法典、史書、教典）。文字文化が発展するにつれて巨大モニュメントは衰退しました。文字による権威付けが可能になったためでしょう。文字のほうが安上がりです。
歴史は権力者によって自らを正当化するために刻まれました。したがって、歴史は政治の1手段として誕生しました。歴史の概念は、紀元前5世紀に地中海世界でヘロドトスが、紀元前2 世紀に中国で司馬遷が創案しました。それまでは神話であるとか、言い伝えであるとか、主観的な範疇でしか歴史は捉えられていませんでした。２人の創造は、人間社会の仕組みを時系列に沿い、個人の体験できる範囲を超えて、説明し、整理し、理解する試みです。
２人の所属する文明の違いから根本的な主義・主張は異なります。共通点は、2人の歴史が書かれた当時の政治勢力の由来や戦争の原因を系統だって述べている点です。原因や正統性を述べるという形式から、これ以後、歴史は政治と切っても切れない関係になりました。歴史を持たない国は外交交渉に論理的な正当性を主張することができず、国家は歴史の構築と普及に尽力します。
中国では唐の時代から正史が編纂されました。その前の時代に関しては漢書、後漢書と司馬遷の史記があります。一貫して流れる考え方は各王朝の正統性の根拠を記述すること。そして、中国が世界の真ん中でいつも正しいとする中華思想です。商王朝の紂王を倒した周の武王が自らの正統性を宣言するために、天帝、すなわち、万物の総括者という概念を作り出しました。
+++ 帝国の大きさは情報伝達のスピードに依存する +++
国家群からなる古代シュメール社会から、ハンムラビ王のバビロニア王国形成を経て、その後のオリエント社会は世界帝国化への道を見ることができます。大帝国アッシリア、ペルシャ帝国と、王権が限りなく強力になり、単なる王を超えて、世界帝国の専制君主へと、大きな変貌をとげました。
帝国が巨大になるにつれ、政府の末端まで命令や情報を送り、報告や情報を受け取るためのシステムに迅速性と確実性が求められました。巨大な国家は街道を整備し、交通の安全を確保しました。道は税や軍隊を運びますが、同時に、情報を送るのに重要な機能を果たしました。近代までは物品と情報はせいぜい馬の速さでしか送れませんでした。
中央集権的な国家では政府の命令が速やかに辺地に届かないと国家の運営に大きな影響を及ぼします。帝国の大きさはその時代の情報の伝達スピードに制限されていたと思われます。情報伝達が地球レベルに達すると世界帝国が誕生しました。最初の世界帝国は馬を使いこなす仕組みを整えたモンゴルです。
現代は宇宙衛星を使ったインターネットの時代ですので、情報の伝達スピードを考えると世界が一つの帝国になることも可能です。現在は過渡期なのかもしれません。逆に、情報スピードは十分に速くなったので、もはや足枷ではなく、別の原理が国の大きさを律しているとも考えられます。
2,500-3,000年前（BC1,000-500年）：鉄の実用化には国家的なバックアップが必要であるが、同時に国家を維持・拡大する軍事力にも必要であった。ローマ建国。ヘブライが最盛期。インドにバラモン教、カースト成立。中国では遊牧民族の侵入により周が衰退し、春秋時代に入った。ヨーロッパで鉄が普及。
約2,800年前に現代の遊牧が成立したと考えられる。去勢・騎馬などの群れの制御、搾乳・加工の技術。遊牧民は農業生産に依存する部分が多いためである。遊牧民は交易と畜産物の供給を生業とし、農業のできない草原地帯を支配した。
東ヨーロッパにいたケルト人（ローマ人はガリア人と呼んでいた）はライン・エルベ・ドナウ川上流域に居住していた。次第に勢力を増して、原住民を追い払い、2,700年前にはほぼ全ヨーロッパに進出した。ケルト人はヨーロッパ初の鉄器文化の担い手であった。ピレネー山脈に住むバスク民族はケルト人に圧迫された民族の一つであろう。
騎馬民族で初めて王国を作ったのはスキタイである。2,600年前を中心に、黒海北岸地帯を本拠にギリシア・オリエントの両世界と対峙した。遊牧民の彼らは馬に乗り慣れており、騎乗しながら弓矢も使える最強の軍隊であった。機動力の高い軍隊は王国の軍隊の主力であったチャリオットを圧倒した。騎馬民族は今後の歴史で何度も文明地域に侵入し、新たな帝国の原動力となった。黒海の東沿岸に栄えたヴァルナ文明の民族は後にトラキアと呼ばれ、王国として2,600年前に最盛期を迎えた。
3,000年前からギリシャの各ポリスが発展した。アテネは奴隷制に基礎を置いてはいるが、共和制を発明した。民主的な政治はイオニア自然哲学（タレス：万物の起源は水である、ヘラクレイトス：万物は流転する、ピタゴラス：万物は数である、デモクリトス：万物は原子からなる）を生み、アテネではソフィスト（ソクラテスなど）が活躍した。2,800年前、リディアで鋳造貨幣の使用が始まった。ギリシャは生産性の低い土地なので、商業・貿易・手工業を発達させ、貨幣経済圏を作り上げた。2,700年前、ローマが建国された。2,500年前にはアテネの影響を受け、共和制へ移行した。
豊かな大河流域であるエジプトやメソポタミアでは周辺の民族が繰り返し侵入し、王国を建てた。やがて、2,700年前、アッシリアがエジプト、シリア、メソポタミアを支配し、オリエントを統一した。アッシリアは騎兵隊を中心とする強力な軍隊を持ち、街道を整備・維持した。アッシリアは軍事的に打ち破った多くの民族を強制移住させ、重税を課して支配した。ユダヤ民族もその一つで、旧約聖書ではアッシリアは血を好む民族として描かれている。アッシリア王は大図書館を作った。約140年の支配の後、アッシリアは各国の独立闘争により衰退した。
3,000年前のインドでは製鉄技術を身に付けたアーリア人がガンジス川に沿って東へ進出した。農業生産が高まり、商工業も発展し、村落は都市へ、都市国家へと発展した。原住民（ドラヴィダ人など）との混血が進み、身分階級の分化が進展し、カースト制度が誕生した。カースト制の思想の根拠となるバラモン教はヴェーダを聖典とし、宗教の儀式が整えられた。社会が発展すると、現実的な政治・軍事力を持つクシャトリアや経済力を持つヴァイシャの力が強まった。バラモンの横暴に苦しんでいたクシャトリアやヴァイシャは、新しい時代に適応する新しい考えを求めた。森にこもって修行や内面的な思索を行う宗教家が出現し、最古の哲学ともいうべきウパニシャッドが誕生した。ウパニシャッド哲学を基礎にジャイナ教と仏教が成立した。
3,000年前に成立した周王朝では王（本家）を中心に血族に領土が割り与えられ、氏族的封建制度で政治が運営された。遊牧民族の侵入により周王室の勢力が衰えると、実力のある諸侯が互いに争う春秋時代となった。春秋時代には製鉄技術が普及し、生産力も増加した。諸侯は各国の富国強兵をはかり、有能な人材を求めた。実力主義の風潮の中で、多くの思想家・学派が現れ、多くの書物が書かれた。これらを総称して「諸子百家」と呼ぶ。2500年前には戦国時代へと次第に移り変わった。
紀元前500年（2500年前）を中心として人間性の解釈に革命をもたらした個人が世界同時多発的に出現した。これをヤスパースは枢軸の時代と呼んだ。ギリシャのソフィスト、ゾロアスター教のツァラトゥストラ、仏陀、諸子百家など東西に偉大な哲学者や宗教家が輩出した。そして古代社会の悪弊とされた奴隷制、人間の生贄を否定し、家族の価値や法律を尊重する考え方を普及した。しかし、歴史データべースSeshatによると新しい哲学の誕生は紀元前1200年前からの広範な時代に散らばっており、同時発生的とは言い難い。
+++ 中国の２大思想 +++
春秋戦国時代は鉄器が広まり、農業生産力も高まりました。その経済力を背景に多くの国や個人が活躍しました。国力を高め、国の安泰を導く新しい考え方が求められ、人や社会のあり方を説く多くの思想家が輩出しました。その代表が、老子と孔子です。
老子は、道（タオ）をすべての行動原理の中心に据えました。道とは天地を司り、万物を生み出す根源で、人間の解釈や認識の及ぶところではありません。が、道を感じ、体得することはできます。老子は、道に従うことを「無為自然」と定義し、世の退廃と混乱の元凶は、知識や道徳といった人為的な文化にあると考えました。道に従うとは、それら人為的な企てのすべてを捨てることである。赤子のように、無知無欲となって、自然に任せなさい。そうなれば自ずと争いは消えて、天下は治まる。老子の教えは道教となって、不老長寿を求める神仙思想や、占い、気功、武術など、庶民の生活文化に溶け込みました。
孔子は秩序を重視しました。全てのものには上下前後の法則がある。それに則り、君と臣、親と子など上下の人間関係を大切にするべきだと考えました。個々の人々に、仁（内面的な愛情）と礼（外面的な儀礼）に基づいて身を修めよと指導しました。特に為政者は徳を高め、民衆を感化し、導く政治を理想の政治としました。秩序を重んじる孔子の儒教は、為政者に都合が良いとして、国家政治の中に組み込まれました。秦の始皇帝は法を重んじ、法家を徴用しました。中国を統一した劉邦は、漢の運営に法家に加えて儒教を採用しました。
+++ 色即是空 +++
般若心教で「色即是空、空即是色」と唱える有名な部分があります。この場合の色は広い意味で、すべての物体のことです。空はもともと関係のことです。般若心経はもともとサンスクリット語で書かれたものを、中国の玄奘三蔵が漢語に翻訳したものです。空は、サンスクリット語では「シューニア」と言い、意味は０（ゼロ）です。玄奘は０に空っぽの意味である空の漢字を当てました。ナーガルジュナは仏陀の縁起の概念を拡大解釈し、空の概念を生み出しました。
仏陀の縁起の概念は、物は物との関係において互いに存在するといった考え方です。物は相互依存的に存在すると考えます。物と物の関係、物と人間の心の動きとを縁起という概念で総合的に説明しました。生まれるから死がある。死があるから生がある。生まれなければ死なない。死がなければ生という考え方もない。親がいるから子がいる。子を持つから親になる。
物が生まれ、消滅する。物が生まれるときには原因（材料）となる物がある。消滅すると、また別のものに変わる。種を蒔くと木になる。木をきると、薪になる。薪を燃やすと灰になる。リンゴがある。食べると無くなるが、体の中に入って、肉体となる。リンゴは視覚を通して心の中にリンゴのイメージを生み出す。同時に、食欲という煩悩も生み出す。
空の概念は、縁起の中の出現と消滅をさらに一般化し、認識と存在を統合した概念まで高めました。リンゴがある。それを見るのは自分である。本当にリンゴがあるといえるか。リンゴがあるというのは目で見ているから。見えない人にとってリンゴは存在しない。しかし、見えている人にとっても存在しているといえるのでしょうか。この種の議論は結局堂々巡りになり、結論が出ません。リンゴは存在するとも、存在しないとも、存在し且つ存在しないとも、存在し且つ存在しないとはいえないとも、結論することはできないのです。でも、手にとってかぶりつくと、存在しているようです。手にとってかぶりつく世界を色、観念として存在する世界を空と分けました。が、それらは同一です。
2,500-2,000年前（BC500-0年）： BC500年ごろから地球は温暖化し、農業の生産性が上がった。ローマ帝国や漢などの帝国が安定し、繁栄した。ふいごを使って高炉で鉄を作る銑鉄の技術は中国で2500年前に開発された。製鉄技術の導入から1,000年で社会は階層化し、貴族と奴隷が分かれた。貴族のゆとりから哲学が生まれた。
アッシリア帝国が滅亡した後、新バビロニアは独立を回復した国の一つである。2人のネブカドネザル王の治世が有名である。バビロン捕囚をおこない、ユダヤ人を奴隷に落としたため、聖書では首都バビロンは邪教の都市、堕落した都市として評判が悪い。壮麗なジグラッドを築き、空中庭園を造営したという。ジグラッドはバベルの塔のモデルとされている。アケメネス朝ペルシアは次に勢力を伸ばした帝国である。2,500 年前、ダレイオス1世のときにギリシャ北部からトルコ、エジプト、中東、メソポタミア、イランに及ぶ大帝国に発展した。メディア王国の一部族から出発して、わずか50年での偉業である。アッシリアは専制的な政治を行ったが、ダレイオス1世は帝国内の諸民族の宗教や文化に対して寛容であった。王の道を整備し、アラム語を共通語とした。全国を20に分割してサトラップを置いて統治した。バビロン捕囚のユダヤ人も解放された。エルサレムに戻ったユダヤ人は旧約聖書を取りまとめて民族の礎とした。
ギリシャのポリスはアテネを中心にデロス同盟を結成し、ペルシアに対抗した。サラミスの海戦で大艦隊を撃破されたペルシアは撤退を余儀なくされ、ギリシャ方面への進出を棚上げにした。ギリシャ諸ポリスはアテネを中心として繁栄した。共和制を確立したアテネではソクラテス、プラトン、アリストテレスに代表されるギリシャ哲学が成立した。一方で、全体主義的な体制であったスパルタと対立した。両者の対立はペロポネソス戦争へと発展し、ギリシャ社会の衰退を招いた。
ペルシア帝国に占領されていたマケドニアにフィリッポス２世が立ち、騎兵に重装歩兵を加えた戦法で強力な軍隊を作り、BC336年に内紛と抗争で衰退期にあったギリシャを征服した。フィリッポス２世は暗殺されたが、その後を継いだアレクサンドロスは当時の世界の中心だったアケメネス朝ペルシアを撃破し、インダス川まで遠征を行った。アレクサンドロスは旧アケメネス朝ペルシアの領土を得たが、早世してしまった。アレクサンドロスの家臣が独立し、ヘレニズム諸国が成立した。エジプトのプトレマイオス朝のアレクサンドリアを中心にヘレニズム文化が花開いた。
一方、イタリア半島の１都市に過ぎなかったローマが元老院制と法を持った政治組織を確立し、イタリア半島を統一した。BC146年に地中海のもう一つの覇者であったカルタゴを滅ぼした。ローマは100年余りで地中海沿岸を統一し、ヘレニズム諸国を領土とした。巨大化したローマ帝国は皇帝を置いて官僚組織を整備し、専門の軍隊を組織した。ローマはイタリア半島以外を属州として、徹底的に搾取する政治支配を行った。
2,500年前のインドでは小国家が勃興し、コーサラ、マガタ国が 2強であった。アレクサンドロス大王のインド侵入は統一の機運を生み出し、インドに統一国家を出現させることとなった。チャンドラグプタはカーストの卑賤な階級から身を起こし、ナンダ朝の武将となった。アレクサンドロス軍の西北インド侵入の混乱に乗じて、ナンダ朝を滅ぼし、マウリヤ朝を樹立した。チャンドラグプタはガンジス川流域からアフガニスタン、インド半島の南へも勢力を拡大し、インド最初の統一国家を建設した。マウリヤ朝の全盛期を現出したのが第3 代アショーカ王である。彼は熱心な仏教の信奉者となり仏教を保護奨励した。マウリヤ朝は、アショーカの死後急速に衰退した。以後、インドは小勢力の国家が興亡を繰り返した。
中国では鉄製の道具の普及を背景に経済発展が著しく、各国が実力を蓄えて互いに争う戦国時代に入った。BC403年に周が滅びた後、戦国の七雄とよばれる諸国が争った。周の滅亡により周に独占されていた漢字が全土に広がった。西の辺境に位置していた秦が強力となり、BC221年に他の国々を滅ぼして中国を統一した。統一王朝の秦王は政である。13歳で王となり、21歳で親政を始め、38歳のときに統一を達成した。自ら「皇帝」（始皇帝）と称した。
始皇帝はそれまでの血縁による支配をやめ、地方官を派遣して統治する中央集権制とした。国ごとに違っていた度量衡、貨幣、文字を統一するなど、革命的な大事業を行ったが、その強引なやり方に反発が高まり、死後、国内が乱れ、BC202年に劉邦（漢の高祖）が再統一を成し遂げた。劉邦は始皇帝の施策を承継した。漢では血なまぐさい勢力争いの後に景帝、武帝が立ち、全盛期を迎えた。
中国北部には強力な騎馬軍隊を持つ匈奴がいた。始皇帝は万里の長城を築いて対抗し、高祖も遠征で殺されかけた。漢の景帝、武帝のときに匈奴を攻撃してその力を弱めた。のちに匈奴の分裂に付け込んで西に追い払った。匈奴に対する軍事行動に関連して漢は当時の中央アジアの国々の情報収集し、記録した。匈奴を追い払った元帝の生母の一族、王氏が権力を得、AD8年に王莽が帝を廃し、皇帝になった。
+++ リーダー +++
どんな業務においても、成功のカギは、目的・目標を明確に定めることです。組織・集団が目標を掲げて、その目標に向かって効率的に活動するために、リーダーと構成員とに別れて作業を分担するのは合理的です。中央集権は実社会においてうまく機能する原理です。集団が上手に機能すると、個人がばらばらに行動するより遥かに豊かな社会が築けることも歴史の示すとおりです。
しかし、リーダーが長い期間固定すると、自らの行為を善意と思いやりに満ちた指導であると自己評価し、部下は彼の庇護のもとで、言われたことをやればよいと思うようになります。リーダーの決定が暴力的強権をもって行われると（支配）、部下はリーダーを打倒し排除すべき敵と感じ、組織は機能不全に陥ります。
ダニエル・コールマンは著書「EQリーダーシップ（日本経済新聞社、土屋京子訳）」で良いリーダーを分類しています。(1)ビジョン型：共通の夢に向かって人々を動かす。(2)コーチ型：個々人の希望を組織の目標に結びつける。無難なリーダーは、(3)関係重視型：人々を互いに結びつけてハーモニーを作る。(4)民主型：提案を歓迎し、参加を通じてコミットメントを得る。緊急時に効果的なリーダーは、(5)ペースセッター型：難度は高いが、やりがいのある目標の達成を目指す。(6)強制型：緊急時に明確な方向性を示すことで恐怖を鎮める。そして最良のリーダーとは、この６つの型を状況によって使い分けるリーダー。ニーチェの一言。「ひとを罰しようという衝動の強い人間たちには、なべて信頼を置くな！」
+++ 官僚制組織 +++
とかく、批判が多い官僚性ですが、組織を効率よく運営するには官僚制組織が不可欠です。社会学者マックス・ウェーバーによる定義では以下の内容になります。
官僚制組織そのものは、大きな組織において職務を遂行していくための重要な一般的原則に即した組織であり、その物自体が悪ということではありません。
しかし、官僚制はなぜ、批判されるのでしょうか。それはやはり、５つめの定義が拡大解釈されるためでしょう。職務に応じてやる事や責任が決まっています。その中で自分の頭で判断して裏目に出た場合は責任を取らされることになります。文書化された仕事内容は文字通りに解釈され、良心的な動機に基づく付加的な解釈が消えます。さらに、責任を上に回すようになりますから、権威に盲信し、非権威の発言は軽視すると言った権威主義的態度が現れるのでしょう。また、現実より手続きを重視するため、手抜きや責任回避が発生します。
現代はITの影響もあり、文書主義がかなり行き過ぎになっているようです。すでに個人の理解できる範囲を超えてさまざまな手続きが文書化されているために、決められた内容を覚え、守るだけで手一杯になってしまう。物事はできるだけ単純にしたいものです。
+++ 数学の無矛盾性の思想はヘレニズム文化に由来する +++
もともと、エジプトにはピラミッドを建設できるほどの幾何学が発達していました。バビロニアでは、２次方程式の解や税金などの計算に利用された代数学が成立していました。これらの数学的な基礎をギリシャの論理学の影響を受けて幾何学原論としてエウクレイデス（ユークリッド）が体系化しました。幾何学原論は公理主義の起源です。内容は定義と5個の公理、5個の公準からスタートし、ユークリッド空間と呼ばれる壮麗な幾何学を展開しました。幾何学原論は中学校のときに数学の先生に紹介されました。その出発点のシンプルさと、そこから導かれる論理の緻密さに感心しました。近代まで、知的エリートのバイブルでした。今でも中学の図形の数学は2000年前のこの著作の範囲内です。
たとえば、定義として、「点とは位置をもち、部分のないもの。」「線とは長さのみをもち、幅のないもの。」、公理として、「A=B、B=CならばA=C」「全体はその部分よりも大きい。」、公準として、「2点が与えられれば、その2点を通る直線が引ける。」などがあります。第５公準は平行線の性質を述べていますが、ちょっと複雑です。第５公準を変更しても幾何学の体系が構築できることから、非ユークリッド幾何学（空間）が誕生しました。現代の数学でも限られた定義と公理から出発して、様々な数学的な定理を体系化、普遍化する作業が行われました。ブルバキと呼ばれる数学者集団は巨大な著作である数学原論を発表しています。
そのほか、比重、てこの原理で有名なアルキメデス。それより、「ユーレカ！」の言葉の方が有名でしょうか。地球が球であると仮定して地球の円周を測定したエラトステネス。ヘレニズム文化の理科系代表者です。
AD 0～500年：経典、聖典の編纂事業が行われた。AD300年頃の寒冷化は500年以上続き、世界的には騎馬民族の征西、そしてゲルマン民族の大移動を引き起こした。
ローマ帝国は全盛期を迎えた。最大の版図は、北はイングランド、ライン川、ボルガ川まで、南はサハラ砂漠以北の地中海沿岸まで、東はイラクをパルティア、ササン朝ペルシアと争った。しかし、領土の保全のための派兵や権力争いが災いして、元老院制は崩れ、皇帝へと中央集権的な政治へ移行した。専制君主制に移行した後、ディオクレティアヌス皇帝が分割統治を始めた。テオドシウス皇帝はキリスト教の組織網を活用するために380年キリスト教を国教とした。395年にローマ帝国は東西へ分裂した。
漢と戦って敗れ、西方に逃れた匈奴はフン族としてヨーロッパに登場した。375年にドン川を越えて黒海北岸に居住していた東ゴート族を征服し、西ゴート族を圧迫した。当時、ローマ帝国のヨーロッパ辺境には未開部族のゲルマン民族が住んでいた。ゲルマン民族は血族中心の統治方法を行い、略奪式農業と狩猟を産業としていた。フン族に圧迫され、ゲルマン諸部族は混乱したローマ帝国に進入した。476年オケアドルによって西ローマ帝国は滅びた。文化程度の低い西ローマ帝国領土はゲルマン部族によって西ゴート王国、ヴァンダル王国、ブルグント王国、アングロ=サクソン7王国、フランク王国、東ゴート王国に分割された。現在のヨーロッパの原型である。
AD 0～500年の間に大きな宗教書が編纂された。ササン朝ペルシアの国教となったゾロアスター教のアベスタが77年。カニシカ王の御世(130-170年頃)に仏典がそれまでの口伝から書物に写された。新約聖書が成立したのは150年ごろとされている。仏教は1-3世紀のクシャーナ朝の時代にインド北西部に広がった。そこで、ゾロアスター教、バラモン教、ジャイナ教、ギリシャ・ローマ諸神の信仰と接した。ナーガルジュナによってもともと出家者中心の仏教から在家を含めた大乗仏教が誕生した。大乗仏教は様々な宗教を包含できる哲学的構造を持ち、仏教が国際的に普及する原動力となった。インドではヒンドゥー教に仏教が吸収される（哲学的に接近する）ことになった。大日如来とブラフマンは同一の存在と解釈された。
インドではマウリア朝が倒れた混乱期を経て、イランからの侵略者であるクシャーナ朝が成立した。カニシカ王の保護で仏教が繁栄し、ガンダーラ美術を生み出した。クシャーナ朝はササン朝ペルシアとの争いで衰退し、代わってグプタ朝(320-550年頃)が成立した。グプタ朝では仏教は衰退した。
東アジア社会は中国の華夷秩序と、それに接合される周辺諸国の華夷秩序が重層構造をなしていた。中国では光武帝が王莽を倒し、漢が再興した(25年)。次の明帝の時に領土が最大になり、盛んに外交も行われた。そのあとは外戚や宦官の専横が擁立した幼帝が９代続いた。漢は立ち直ることなく、黄巾の乱(184年)を契機に各地の実力者が争い、三国時代になった。劉備、関羽、張飛が活躍する三国志で有名。最大勢力である魏（曹操）に対して、呉（孫権）と蜀(劉備)が連合して対抗したが、仲間割れにより劉備が死ぬ(223年)。蜀の実権を継いだ諸葛亮孔明(181-234年)は魏に対して出兵したが、司馬懿がよく防いだ。司馬氏は権力を握り、蜀、呉を滅ぼして西晋を樹立した。中華の混乱の間、実力を蓄えた周辺民族（五胡：匈奴・鮮卑・羯・「てい」・羌）は華北に侵入し、316年、匈奴の前趙を皮切りに、約100年の間、13国が勃興した。最後は鮮卑の北魏(386～534年)で、繁栄した。華南では漢民族の3国家が交替に成立した。統一王朝が成立しなかったのは地方の豪族の力が強かったためである。蔡倫によって107年に紙が発明された。
中央アメリカではテオティワカン文明（BC250年～AD400 年）、マヤ文明（250年～900年）が成立した。テオティワカン遺跡は、月のピラミッド、そこから東西にのびた死者の通り、通り沿いにある太陽のピラミッド、通りの付き当たりのケツァルコアトル神殿が基本構造である。人口10万人と推測され中央メキシコを支配していた。テオティワカンは王政ではなく、ローマ帝国のようなグループ統治であった可能性がある。マヤ文明は、ティカル遺跡やコパン遺跡中心部のアクロポリス神殿群が有名である。長期暦と石に刻まれたマヤ文字碑文が残され、中・南部低地を中心とした都市国家であった。テオティワカンの進んだ文化を取り入れた王制を政治の基礎とした。アメリカ大陸の文明は旧大陸のいわゆる四大文明とは異なり、大河の利用はなかった。熱帯雨林の中に数多くの都市が栄えた。また、青銅器や鉄器など金属器を持たない新石器時代の都市文明であった。牛や馬などの家畜を持たず、車輪の原理も実用化されなかった。
+++ 純粋一神教の世界観 +++
イスラム教のような唯一絶対神を中心にすえた世界観では、すべてが神によってあらかじめ定められ人間の自由がないように考えられます。また、深い思索も膨大な努力も神の前にあっては無意味であることも意味します。人間社会に無力感、進歩の否定を誘導しますが、実際、生きている人間は神の意向など頓着せず、努力し、改良し、工夫するものです。社会の進歩はゆっくりになりますが、決して停止するわけではありません。
宗教は理不尽な不幸は神のせいにして気持ちを切り替える効能を持ちます。神を絶対的な存在として仮定することで、不平等感を緩和し、社会の秩序を生み出すのかもしれません。そうでないと、地震も津波も誰かのせいにしてスケープゴートを求めるような社会になりそうです。すなわち、我々は神が人間を創造したと考えるように仕向けられていますが、人間が神を創造したのは明らかです。
一神教の欠点は全知全能の神がいるのに悪が存在する理由を説明しにくいことです。ゾロアスター教から発展したマニ教はアベスタを編纂して二元論を用いて時間軸を用いてこの難問を解決しました。
ゾロアスター教の教義は、善神アフラ＝マズダ（光明）と悪神アーリマン（暗黒）の対立を前提とする二元論です。善神アフラ＝マズダと悪神アーリマンの抗争で善神が勝利すれば、それが現実の世界に反映され、この世は平和でよい世界になると考えます。仮想空間の戦いなのか、それとも、心の世界の戦いなのでしょうか。
私たちは子供の頃から、二元論をモチーフにしたアニメや小説に接してきました。いわゆるヒーローものです。これだけ二元論を頭の中にインプットされてしまうと、どうしても世の中を自分の価値観で2つに分けてしまおうとしがちです。悪人の立場で考える姿勢を常に意識していなければなりません。
+++ 超越者 +++
大乗仏教では空の世界を神の世界という捉えかたをして、超越者の存在する領域としました。もともと、バラモン教では輪廻の考え方があり、これを修行によって超越すると超越者になります。バラモン教の目的は超越者になることです。仏教でも修行により悟りを開き、開いた人が仏となるという考え方があります。超越者の世界を生み出すことで仏教は多様な土着の宗教を吸収合併し、しかも概念的に統合することができました。絶対者の性格や空の概念の解釈（つまり、超越世界に対する考え方）により、数多くの密教が存在し、経典が存在します。キリスト教やイスラム教と大きく異なる点です。
+++ 数学により表現される物理現象は神の秩序を示す +++
物理学を学んでいるときに不思議に思ったのは、自然を支配する根本法則が、数学で表せるということです。整数やユークリッド幾何学や微分・積分は目で見える自然をそのまま抽象的な数字や図形として写し取ったものですから、数学が自然を表現するのに便利な道具であるのは、ある程度は当然です。ただ、逆に考えると、一見、秩序がないような自然界が数学式に従っているように見えるのです。特に解析力学なので自然界ではまったく異なった現象が単純な式として表現されるときは感動です。極微の世界がシュレーディンガー方程式という偏微分方程式で記述でき、その複素解が複素数としてそのまま意味を持ち、また、そこで扱われる物理量が以前から知られていた演算子や行列に対応していること等は、やはり不思議です。自然現象を説明するために数学が導入されているので、当然のはずですが。神は数学を使って自然を創造したと思ってしまいます。
AD 500-1000年：900年ごろを中心に温暖化。北方民族の活動が高まった。国家を形成する地域が北へ拡大した。
イギリスでは、ローマ帝国が撤退した後、アングロ・サクソン人からなるゲルマン人の7国とケルト人の国とが争っていた。829年にエセックスがイングランドを統一した。その後、バイキングの侵入を受けた。西ヨーロッパ中央部ではいくつかのゲルマン諸国とビザンツ帝国（東ローマ帝国）が争っていた。フランク王国が力を伸ばし、カール大帝（在位768～814 年）のときにドイツ西部からフランス、北イタリアを領土とした。ビザンツ帝国もバルカン半島から南イタリアまで勢力を固めた。フランク王国とビザンツ帝国はローマ教会とギリシャ正教となるコンスタンティノープル教会との対立の軍事的背景になった。フランク王国は834年にカール大帝の孫によって3国に分裂した。西フランク王国（フランス）、東フランク王国（ドイツ）が別れた。
610年、アラビア半島でムハンマドを教祖としてイスラム教が成立した。イスラム教徒はカリフ国を建て、ビザンツ帝国と争っていたササン朝ペルシアを滅ぼした。ムハンマドの後、カリフが選出され、4代まで続いた。650年に唯一のクルアーンが編纂された。ムアーウィアが4代目カリフであるアリーを暗殺してウマイア朝を立てた。イスラム教徒はアリー以外を正当なカリフと認めないシーア派とそれ以外のカリフを認めるスンニ派に分裂した。イスラム教はアラビア人による征服の原因というよりむしろ結果であろう。キリスト教もユダヤ教も同様な歴史的根拠を主張する。宗教が誕生するに必然的な理由があったと創作し、それが歴史となる。
ウマイア朝は北アフリカのビザンツ帝国の領土を奪って西はイベリア半島、モロッコから東はイランまでを領土とした。後にアッバース朝はウマイア朝を追い、ウマイア朝はイベリア半島に首都を置いた。アッバース朝は唐との戦争を通じて製紙技術を導入した。ヘレニズム文化や中国の古典を翻訳し巨大な図書館を建設した。また、シーア派はエジプトを中心としてファーティマ朝を建国した。イスラム文化圏では経済が発達し、ギリシャ、ヘレニズム、インドの遺産を融合した文化が花開いた。
アッバース朝の最盛期、イスラム商人はダウ船を使って世界的な規模の交易ネットワークを作り出した。バクダットを中心に、西は、ダマズクスから地中海に入り、チュニス、コルトバを経て大西洋にわたり、西アフリカのトンブクトゥへ。南はペルシア湾からメッカ、アデン、東アフリカのマリンディ、キルワへ。北は、サマルカンドからクチャ（シルクロード）を経て長安へ。また、コンスタンティノープルからキエフへ。東はインド洋を渡ってカリカットからマラッカ、中国の広州、揚州へ。千一夜物語の世界である。
インドではヒンドゥ教諸王国が攻防を繰り返していた。東南アジアでは、インド圏の文明の影響で征服王朝が発展した。文字の伝来からインドの影響と推定された。この頃の遺跡としてカンボジアのアンコールワット（800年頃）が有名である。
中国では588年、楊堅が隋を建国し、五胡十六国時代に終止符を打った。隋は煬帝の大規模な土木工事や戦争で短命に終わり、唐（618-907年）が建国された。唐は世界帝国へと発展し、西はトルキスタンまで領土とした。大帝国を維持できたのは五胡十六国時代に帝国を維持運営するための基盤が整ったことによる。まず、行政府の階級制度（九品中正：独立心の強い豪族の政権への組込み）を立て、ついで科挙制（試験による官吏任用制）へ移行した。中国の科挙制度は公正さと客観性を保証する選抜システムであった。土地を私有させ、税を取り立てる仕組み（均田制）を確立した。官僚制を皇帝の元での三権分立制である三省・六部（りくぶ）とした。紙は官僚制を支えるうえで情報の記録、伝達の媒体として大きな貢献をした。唐は907年に滅亡した。その後、北南に分かれて王朝が変遷し、五代十国時代という2大文化圏が成立した。
ユーラシアの草原地方では、モンゴリア、マンジュリアなど東シベリアから次々と新しい遊牧勢力が登場し、それらが南の農耕地帯や西方の草原へ移動した。中央アジアでは、まず、テュルク民族が勢力を伸ばし、突厥（とっけつ）を建国し、西はアラム海から東は満州まで及ぶ大帝国を築き、イスラム帝国、唐と対立した。突厥は同系民族のウイグル（744-839年）に滅ぼされた。ついで、キルギス民族が建国。満州では唐が衰退した後、遼（916-1125年）が建国された。日本、朝鮮で建国運動が活発になり、それぞれに征服王朝が成立した。
中央アメリカではマヤ文明が最盛期を迎えた。テオティワカンを代表とする多くの都市が築かれた。が、突然、都市が放棄され、820年から889年にかけて各都市が最後を迎える（記念碑の最後の日付）。スペイン・ポルトガル人の入植時に焼却された書物に原因が記されていたかもしれない。突然のマヤ文明の滅亡についての１仮説を付す。ベネズエラ沿岸のカリアコ海盆に堆積した年縞を解析したところ、マヤ文明の滅亡のころに不連続ではあるが厳しい干ばつが何度か襲ったことが読み取れた。810年から9年間の間に6回の干ばつがあり、850年から3年間、最後は910年から6年の間に3回の干ばつがマヤ文明を襲った。どんなに栄えた文明でも3年連続で食糧難が続くと崩壊してしまう。マヤ文明の後、トルテカ人が進出した。
アフリカの帝国を列挙する。アフリカの帝国の特徴は、他国に侵略され占領されるのではなく、いつの間にか地図から消えることだ。
+++ 複雑な現象を解析するには変数を分離する +++
複雑な現象を解析する手段として科学が開発した方法は実験における変数の分離です。血圧を調整する因子が10個あったとします。気温が急激に下がると体の表面の血圧が上がり、指先などを温める反応が起こります。そのとき、10個の因子のうち、1つを機能不全にして、反応が起こるかを調べます。反応が半分になれば、その因子は 50％の寄与をしたと考えられます。同じように因子の量を倍にしてみます。反応が1.5倍になれば、その因子は50％の寄与をしたと考えられます。大切なことはその因子以外は変えないことです。使う動物の種類はもちろん、からだの大きさや年齢、性、健康状態もそろえます。
このような研究を生体レベルで行うための技術がノックアウトマウス（遺伝子を０にする）やトランスジェニックマウス（遺伝子を導入して本来2個ある遺伝子を3個以上にする）です。マウスの初期胚の段階で遺伝子を操作し、特定の遺伝子を欠如した初期胚、特定の遺伝子を複数持つ初期胚を作製し、マウスの母親の胎内で成長させます。
社会的な対象を用いた研究では、条件をそろえて実験できません。どのようにして変数を分離するのでしょうか。2つの方法があります。いずれも必要な条件について大量のデータを収集するのがポイントで、データ別に分類し、統計的に解析します。
1つはケースコントロール研究もしくはRetrospective Studyです。解析を行う時点で、一定の条件を満たす対象を選びます。記録がきちんとなされていれば、その記録に基づいて解析を行います。たとえば、タバコの害を喫煙歴別に統計をとるような研究です。ケースコントロール研究は短期間に結果を得ることができますが、利用できる記録に限りがあることが多い。たとえば、癌にかかりやすいかどうかを調べるとき、癌に関連するすべての危険因子の評価を行う必要がありますが、必ずしもリストが完備されているわけではありません。
もう１つはコホート研究もしくはProspective Studyです。研究対象者を集め、研究開始から記録をとり、一定の年限後に調査し解析をします。たとえば、タバコの害については喫煙者、非喫煙者を必要数集めて追跡調査を行います。計画にない調査は行えませんが、ケースコントロールより正確な結果が得られます。
ケースコントロール研究では現在のレベルから過去を見るため、解釈に現代的なバイアスがかかりやすいという欠点があります。コホート研究では長期にわたるために研究予算や研究者を確保しづらい点が欠点です。
+++ ベストエフォート +++
インターネットは巨大システムですが、全体を管理するプロトコルはありません。個々の通信のための基本的なハードとソフトがあるだけです。そのため、問題が起こっても原因を特定できる可能性はほとんどありません。多くの人の利益に係わる大きなサーバの不具合は巨額の費用をかけて調査され、対策ソフトが充てられるでしょうが、個人レベルのトラブルは機器を買い換えるなどするしかありません。インターネットとはユーザーも含め関係者全員で問題がないように最大限の努力するシステムです。しかし、問題はかなり高率に発生し、また、問題がすべて解決するわけではありません。
このようなシステムをベストエフォート型と呼ぶそうです。ベストエフォート型の例としてもっとも身近なのが道路網です。道路網を完璧に運営することは複雑化した現代ではどんなに強大な組織でも単独で構築し、支えることはできません。システムが巨大になると全体を管理することができないのでベストエフォート型に移行します。
ベストエフォート型システムは開いたシステムです。管理を誰かに任せることは、過度な責任を求めることになり、システムは実現されません。責任を利用者にも負担させ、維持に関わる自由を与えます。負担を分散させるために、利用者、運用者の責任を定める制度設計が必要です。利用者に責任を負担させるわけですから、情報公開が前提になります。利用者はシステムのルールを知る義務があり、一方、システムの運営に対して意見を言う権利も保証されます。巨大なシステムが生活の隅々を覆いつくしている現在では、システムに身を任せていればそれでいいと思うことは危険です。
ベストエフォート型に対する用語として、ギャランティー型（性能保証型）。誰かが全体に責任を持ち、お金さえ払えばお任せで完璧な保障をしてくれるものです。通常の工業製品、鉄道、飛行機はギャランティー型です。大きなシステム、公共性の高いシステムはギャランティー型よりベストエフォート型の方がよさそうです。そろそろ、電力もベストエフォート型に切り替えるべきではないでしょうか。それには小規模な発電所が多数必要です。原発の廃止問題、東京電力の値上げ問題でコジェネレーションシステムが大規模に普及しますので、良い機会です。
1000-1500年：地球規模の社会の誕生
イラン人のブワイフ朝がアッバース朝の首都バクダットを侵略し、 945年、アッバース朝のカリフは形骸化した。1055年、中央アジアのトルコ系遊牧民族セルジューク・トルコがブワイフ朝からバクダットを開放した。アッバース朝カリフはセルジューク・トルコの王トゥグリク・ベグをスルタンとして任命し、専制国家を運営することを認めるようになった。セルジューク･トルコはアナトリアに進出し、ビザンツ帝国を圧迫した。
ゲルマン系民族の住むヨーロッパでは、北はバイキング、南はイスラム、東はマジャール人の侵略を受けていた。ヨーロッパ諸国は西ローマ教会を中心として国家集団として機能するようになった。ビザンツ帝国の教皇は西ローマ教会に対してイスラム教徒の侵略に対する援助を求めた。ヨーロッパ諸国はこれを口実に新たな領土を求めて十字軍を結成し、中東地域を侵略した (1096-1270年)。初期はセルジューク朝が分裂状態にあったので十字軍は地中海東海岸を占領した。エルサレムは略奪されて住民が大虐殺され、イスラエル王国が建国された。アイユーブ朝（クルド人）を立てたサラーフ＝アッディーンが体制を整え、十字軍を追い出した(1187年)。その後も十字軍の侵略は続いたが、トルコ系でカイロに首都をおいたアイユーブ朝、後を継いだマムルーク朝に撃退された。
800～1300年は全地球的に温暖な時期であった。ヨーロッパではバイキングが活動した。イギリスからフランス、そして地中海まで進出した。シチリア王国はノルマン人の国である。西へはアイスランドやグリーンランドへ向かった。北アメリカを探検したバイキングはリーフ・エリクソンで、伝承が残っている。コロンブスの約500年前とされる。東へ向かったバイキングはノウゴロド公国、キエフ大公国を建国した。
トルコ系民族はアッバース朝では外人部隊として活躍した。イスラム教を国教とし、中央アジアでカラハン国を立て、ガズナ朝、ゴール朝、そして13世紀にはインドのガンジス河流域に達した(デリー･スルタン朝、1206 -1290年)。これ以降、インドはイスラム教とヒンドゥ教の対立が始まった。
インドでは13世紀にアイバクにより奴隷王朝が開かれた。これ以降、19世紀のムガル帝国まで、インドではイスラム王朝が支配した。イスラム教は他宗教に寛容であったので、インドの土着の宗教が廃れることはなかった。
中国では五代十国時代の後、趙匡胤が宋（北宋）を建国した。弟の趙光義が979年に再統一を果たした。軍事的には北方民族の遼や金に圧迫されたが、宋は文治主義を貫き文化は大いに栄えた。特に、南宋（1127-1279年）になってからは、江南の開発が進み、農業生産が飛躍的に向上した。茶、陶磁器、絹などの特産品が誕生した。商品を扱う商人が力を持ち、経済システムも発展した。羅針盤、火薬、印刷術が発明された。中華思想をまとめ、理性を重んじる朱子学が誕生した。中国で発明された火薬を用いた武器は宋と金の間の戦いで発達し、火を投げつける武器として発展した。モンゴルはこれらの火器をとりいれて炸裂弾を改良している。
十字軍の後にイスラム諸国を圧迫したのはモンゴルである。チンギス・ハンが率いたモンゴル帝国は、西遼を滅ぼして中央アジアの貿易の要衝を押さえ、イランから中央アジアを支配したイスラム系ホラズム王国を滅ぼした (1231年)。マムルーク朝はモンゴルに勝利し、北アフリカへのモンゴルの侵略を阻止した。モンゴルは東ヨーロッパ、ロシア、中東を征服した後、大国の並び立つ中国へと侵略を開始した。
モンゴルは、金を倒し(1234年)、南宋を滅ぼした（1279 年）。朝鮮、ベトナムを侵略し、日本にも攻め寄せた。この時点で東ヨーロッパから中国までがモンゴル帝国の交通･経済システムで結ばれることになった。西アジアのイスラムの文化、科学、技術が元朝代ハン国に伝わった。モンゴルの遠征が終わるとアラブ、イラン、トルコ系のムスリムが次々と中国に移り住んだ。彼らは色目人と呼ばれ、推定100万人以上。中国で紅巾の乱が発生するとモンゴルは中央アジアに退いた。その後、チムール帝国が中央アジアを引き継ぎ、中東ではオスマントルコが勢力を拡大した。1299年に建国されたオスマントルコは地方政権の一つであったが、強力な軍隊を組織し、アナトリアからバルカン半島に進出した。チムール帝国によっていったん滅ぼされたが、再興され、領土を回復、1453年メフメト２世は、コンスタンティノープルを陥落させ、ビザンツ帝国を滅ぼした。
ヨーロッパでは十字軍活動から地中海沿岸の各都市の商人が財産を蓄えた。12世紀にギリシャ語やアラビア語の文献がラテン語に翻訳された。当時世界最高の水準にあったイスラムの学問がヨーロッパ移植され、12世紀ルネサンスが興った。ヨーロッパの近代化は温暖期から寒冷化に向かう人々の南下の結果とも考えられる。王国が中央集権化し、教皇や小領主の力が弱まった。ヨーロッパはモンゴルの国内事情により侵略されず、また、チムール帝国の侵略も免れた。しかし、ヨーロッパにとって遊牧民族は大きな脅威であり、侵略に備えるため軍事体制を整えた。
北ベトナムでは李朝が建国された。ミャンマーに建国されたパガン朝は小乗仏教をスリランカから輸入し、国教とした。仏教はタイ、カンボジア、ラオスへと伝わった。
中央アメリカでは、マヤ文明以後、1200年ごろまではトルテカ人が覇権を握った。その後、アステカ帝国が侵入し、スペイン人がアステカ帝国を滅ぼすまでその版図にあった。南アメリカのアンデス山脈の太平洋側に13世紀にクスコ王国が成立した。1438年のパチャクテク即位により、インカ帝国として統一された。最盛期には、80の民族と1,600万人の人口をかかえた。
黒死病（ペスト）はモンゴルによって結合した国々を襲った。中央アジアのステップの風土病だったペストは1345年に中国に達した。1347年にコンスタンチノープルを襲い、そのままジェノバとベネチアに船でもたらされ、翌年にはヨーロッパに広がった。ヨーロッパと中国の人口の3分の1を死に追いやった。この疫病は封建制度を揺るがしてより流動的な社会をもたらした。
+++ モンゴル帝国は流通を仕切ることで大帝国を維持した +++
モンゴルが支配したのは政治組織と、交通網、商取引です。帝国の財政運営は、専売と通商の商業利潤でほとんどまかなわれる重商主義でした。モンゴル帝国はユーラシア大陸の大部分を占める巨大さを利点に、商人を保護し、関税を撤廃し、交通路の安全を重視しました。また、金王朝から始まった信用経済を採用し、世界最初の不換紙幣を発行しました。この紙幣は約100年にわたって流通しました。この頃の通貨は銀でしたが、帝国があまりにも急速に拡大したため、経済力に相応する銀が確保できなかったことも理由です。不換紙幣のおかげで商人は重い銀貨を輸送して決済する必要がなくなり、遠い地方との商取引が可能になりました。
それぞれの文明を発展させてきた諸文明圏が、世界史上初めて、モンゴル帝国を通じて本格的な接触、交流をしました。その後の世界はそれぞれの文明圏を無視することはできず、一体化して動くことになるという、歴史的意義をもっています。モンゴルが引き上げたあとの明では鄭和がアラビア半島まで大航海を行いました。イスラム商人はアフリカから中国まで海を中心に活動し、東南アジアのイスラム化を推進しました。ヨーロッパ人もイスラムの向こうのアジアに興味を持ち、その後の大航海時代の一歩を歩き出しました。日本も明との貿易を始め、戦国時代には海賊として、商人として東南アジアまで進出し、織田信長や豊臣秀吉は中国進出を思い描いていました。それは決して個人的な野心ではなく、世界的な動きであったのです。
モンゴルの諸ハーン国では、モンゴル人の数は圧倒的に少数でした。それが広い地域を統治するためには土着勢力と協力しなければうまくいきません。婚姻関係も結ぶし、土地の宗教を信じた方がうまくいきます。文化的、宗教的には中性だったモンゴル人はこうして広大な土地をうまく統治しましたが、何世代か経つうちに、土着勢力のなかに吸収され、衰退しました。圧倒的な軍事力を背景に拡大した帝国。そのあと、各地の文明・宗教に干渉せず、軍事的、経済的な支配を中心としたモンゴル帝国は地球規模の政府を考えるときのよいモデルかもしれません。世界帝国を運営する社会規範は「すべて」でなく、｢重要な一部｣だけを取り仕切るものが成功します。
+++ ネットワークは単なる網構造ではない +++
ネットワーク構造が研究されているのは人間の交友関係、脳の配線、蛍の集団での同期発光のメカニズムなどです。ダンカン ワッツ 著「スモールワールド・ネットワーク」（辻 竜平 ＆ 友知政樹 翻訳 阪急コミュニケーションズ）によると、最初にこの構造の特徴に気づいたのは社会心理学者スタンレー・ミリグラム博士です。実験1。様々な団体や個人宛(いかがわしい団体や単なる個人など)の手紙をたくさん、故意に様々な場所に放置します。その後、その手紙が届く確率を調べ、社会的な影響、差別などを調査します。結果、医学研究協会や単なる個人の場合は70%が届いたが、ナチ党友好協会など宛では25%程度でした。実験2。最終的にAさんに届けて欲しいという内容の160通の手紙をランダムに選んだ人々に発送。どういう経路でAさんに届いたかを調査しました。平均して6段階（6人を介して）で届きました。
機能的なネットワークの構造を調べると、人工、天然を問わず、要素が密につながったクラスターと、それらクラスター通しをつなぐリンク(ブリッジ)との2段階構造に分けられます。ブリッジのつながり方には規則はなく、ランダムでも十分に機能します。単なるランダムなリンクからなるネットワークより、任意の要素から要素へ移動するまでの平均的なリンク数(ネットワークの直径)が非常に小さくなります。
ネットワークによってはブリッジを多く持つ要素が存在し、コネクターと呼ばれます。コネクターは人間社会のネットワークでは顔の広い人です。コネクターは貴族的な成長(金持ちが儲かる)性質を持ち、理論的にはブリッジをより多く持つように成長します。コネクターが物理的な実体を持つ場合(肉体、施設など)は、その制限を受け、過度な集中は頭打ちとなります。
豊かな生態の食物連鎖は弱いリンクが大量に存在し、生態系を環境変化に対して強くしています。言い換えれば、単一の食物しかない種より、多くの食べ物がある種の方がより生き残りやすい。さらに、種の絶滅は弱いリンクを減らし、すなわちリンクの数を減らします。その結果、残ったリンクをより強固にするため、生態系の弾力性を失わせます。食物連鎖網はスモールワールド構造をしており、莫大な数の種が含まれますが、任意の2つ個生物種をつなぐリンク数は極めて少ない。したがって、一つの種の絶滅は食物連鎖網全体に速やかに影響を与える性質を持ちます。
1500-1900年 (アジア：東経40度から西経160度まで)：世襲制リーダーを擁した帝国システムの限界。
モンゴル民族を追い出した中国では明（1368-1644年）が成立した。法治に基づく高度な官僚制が整い、専制国家が誕生した。最盛期である永楽帝による統治のあと、凡庸な君主により国内政治が私物化し、周辺民族による攪乱がしばしば発生した。しかし、漢民族の民族意識は大いに高まった。
満州民族は1600年頃から3世代をかけて政権を作り上げ、明の政権の腐敗に乗じて中国を支配し、清（1636-1911年）を建国した。康煕帝、雍正帝、乾隆帝の140年が最盛期である。満州民族は政治・経済・文化については漢化したが、服装や辮髪で漢民族に服従を強いた。漢民族の抵抗は長く続き、清は抵抗勢力を駆逐する度に領土を拡大した。多くの漢民族が難民となり、東南アジアを中心に華僑社会を形成した。
ロシアはモンゴル人の支配下に置かれていたが、1480年にイヴァン3世の下でモスクワ大公国が独立した。ロシアは中央アジア風文化であった。農民を農奴化し、専制国家を築いた。次のイヴァン4世のときに領土を拡大し、コサック兵を雇ってシベリアへ進出した。この後、しばらく混乱が続いたが、ロマノフ朝が成立し、特に、ピョートル1世（位1682～1725年）は文化をヨーロッパ型に変えた。ロシアはバルト海に進出し、スエーデンと戦争して港町ペテルブルクを築いた。清と条約を結ぶことにより、シベリアの支配を手に入れた。
15世紀には中国の沿海からインド洋にかけて、自律性をもつ巨大で複雑な通商共同体ネットワークが出現した。国家権力が力ずくで統制しようとしても、彼らは海に逃げ、国家権力の及ばない遠くの港に活動の拠点を移した。このネットワークはイスラム教徒が中心で、現地人や、中国、ヒンズー教徒が参加した。14世紀から16世紀にかけて東シナ海を中心として勢力をふるった倭寇もその一つである。
東アジアでは支配者が交易圏における安全と均等な交易の機会を保障し、商人や居留民相互の問題処理を彼らの自治に委ねるという原則があった。16世紀ごろからヨーロッパ人が南アジア、東南アジアから東アジアに出没するようになった。ポルトガル人は海上支配を持ち込んだ。秀吉の南進を恐れたスペインは1598年に戦艦を台湾に派遣する。秀吉の南進に備え、明が澎湖諸島に軍隊を駐屯させたのは97年である。ヨーロッパ人は18世紀に産業革命に成功して安い繊維製品を開発し、徐々に商業ネットワークを支配した。その後、武力を背景に、アジア諸国の不安定期に政治的に介入して、植民地を拡大した。
倭寇を取り締まるために海禁政策が実施された。これが鎖国の原点である。日本において鎖国は諸外国との関係を幕府が独占するためであり、また、西欧文化の神髄ともいえるキリスト教の受容を排除した。幕府による外来文化の選択的受容の強化であった。けっして対外関係の遮断や外来文化を拒絶する体制ではなかった。
チムール帝国の王族の末裔がアフガニスタンからインド北部へ侵入し、ムガール帝国（1526～1858年）を建てた。王族はイスラム教徒であったが、ヒンズー教徒に対して融和策をとり、領土を南へ拡大した。アウラングゼーブ（位1658～1707）は、イスラム教中心の政治を行い、ヒンズー教徒などの反乱を招いた。その混乱にイギリスが介入し、ムガール帝国は植民地となった。
1453年にコンスタンチノーブルを陥落させたオスマントルコはここを首都とし、イスタンブールと改名した。領土をエジプト、イランへ拡大し、地中海の制海権を握り、東ヨーロッパまで迫った。オスマン帝国は長期間、強力な勢力を保ってヨーロッパを圧迫し続けた。1922年、トルコの民主化革命でスルタン制が廃止された。
長い歴史を持つ主要な文化圏では混乱が生じても新しい国家が誕生し、中央政権は直ちに回復された。安定した社会では商人は財産が保障されるため、信用取引がスムーズで活発であった。発達した輸送システム、統一された貨幣制度によって商人は広域で活動できるようになった。地域内での日常的な取引にのみ機能していた貨幣のほかに、地域間で決済に必要な通貨が設定された。通貨は材料として金もしくは銀が用いられ、広い地域で国際通貨としてコンセンサスを得た。高額な通貨が流通すると富の蓄積を促進した。官僚制度は、成熟するに従い、国内の秩序を維持するために自由な交易・国際交流を制限した。
+++ 中国史では権力が周期的に交代する +++
中国の歴史を見ると、王朝の隆盛と没落の繰り返しです。新たに成立した王朝は強大な権力を誇りますが、次第に中央勢力が弱まり、腐敗します。それと並行して、周辺の実力者が力を持ち、やがて中央政府と地方勢力のバランスが取れなくなり、戦乱状態に陥ります。混乱の中から新しい価値観を持った強力な王朝が出現しました。中国の場合、常に北方や西方の騎馬民族などが侵入し、新たな秩序を築きました。なぜ、南の民族から政権は誕生しなかったのでしょうか。
+++ 弾丸を高速度で一定方向に発射する +++
鉄砲は火薬を鉄の筒に詰め、爆発させることで、爆発の膨張エネルギーを一方向に限定した装置といえます。エネルギーは弾丸に伝えられ、弾丸の運動エネルギーにより体、器物を破壊します。鉄砲の製造を可能にした技術は火薬と鋳物技術、そしてネジとされています。銃底部は火薬の爆発を受け止めるためにネジで固定されます。また、銃身内に螺旋が刻まれ、弾丸をスムーズに発射します。
現代では軍事技術が進歩し、イラク戦争ではピン・ポイントで爆撃や攻撃が可能なハイテク兵器が投入されました。しかし、戦闘の最終段階では、兵力による支配が必要なので、銃というローテク兵器に頼らざるを得ません。銃は、各兵士が持ち運べる対人武器のなかで最もコストパーフォーマンスの良い兵器です。これを超える兵器の原理はまだ開発されていないようです。
銃の原理は変わりませんが、その技術は進歩しました。最初は先込めで火縄式のライフルでした。やがて火縄は火打ち石（フリントロック式）になり、衝撃で発火する雷管（パーカッション式）へと発展しました。同時に先込め式だった弾丸と発射薬の装填は、元込め式が考案されました。さらに弾丸と発射薬そして雷管をチューブで一体化させた薬莢式になりました。装填が楽になると連発式ライフルが実用化され、発射時のガス圧を利用する自動装填式（セミ・オートマチック）ライフルへと発展しました。
+++ 上に政策あれば下に対策あり +++
時代の一時期、専制国家が強化されました。1人のリーダーによる政治のパラダイムの延長であり、強化でした。それは国民である被支配者の知識、意識、経済力が向上してきた裏返しでもあります。
権力者に対する抵抗手段の一つに、非恭順があります。支配者は組織を運営するため、抽象的なビジョンを掲げて行動します。それは時には欺瞞的になり、単なる建前に陥りがちです。支配者の言行に対して、鋭敏に矛盾を突き、笑いものにする。また、政治文書や論理の抜け道を探し、共同して支配に抵抗する。上に政策あれば下に対策ありです。
支配者はそれに対して、現実主義で対抗します。建前の仮面を一瞬上げて、所詮世の中はそんなものだと被支配者を弾圧します。法律を盾にとった理不尽な処罰になりがちです。非恭順側が糾弾する真実を十分に見て取ったうえでの挑発行為に対する対応です。体制を維持するためには断固たる態度が必要です。現実問題として社会を変えるには相当の時間や労力が必要であり、革命エネルギーの捻出には限界があるためです。
両者をつなぐのは啓蒙活動です。上は支配から啓蒙し、下は抵抗勢力を募るために啓蒙します。両方の意見がぶつかるところで議論の場が必要です。しかし、社会の現実と、生活のための現実に、啓蒙すべき理想は、現実に妥協しがちです。「世の中こんなものだ。飯を食うにはとにかく仕事をしなけりゃならん」。
1500-1900年(アジア以外：西経160度から東経40度まで)：西ヨーロッパ諸国がスーパーパワーを得て地球規模での社会構造改革を開始
ヨーロッパの歴史観では15世紀末に大航海時代が始まった。しかし、それは小規模であった。太平洋を横断したのはミクロネシア、ポリネシアの原住民が大航海を行ってから約1000年後である。オスマントルコには外交的に敵わなかったので、バスコ・ダ・ガマはわざわざアフリカの喜望峰を回ってインドへ行く航路を発見した。アメリカ大陸を発見したコロンブスが乗ったサンタマリア号は小さく、その100年前、鄭和がアフリカ東海岸まで航海した船の6分の1程度（帆1枚分）しかなかった。鄭和は1000隻に上る大船団を率いていた。
ヨーロッパにとって最大の軍事的脅威であったオスマントルコは、一方で社会的、文化的にヨーロッパを成長させる重要な役割を果たした。文化交流によるルネサンスの補助から始まり、ヨーロッパの内紛や宗教改革に干渉した。
1492年はスペインにとって記念すべき年である。イスラム勢力をイベリア半島から追い出し（レコンキスタ）た。また、コロンブスがアメリカ大陸に到着してアメリカ大陸への進出が可能になった。1533年インカ帝国が滅亡。騎馬や製鉄技術のなかったアメリカ大陸の国家はスペインの圧力に屈した。インカ帝国は大量の金銀を略奪され、民族は鉱山開発、農場経営で奴隷化し、大陸の人口は10分の1になったといわれる。スペインは大量に金銀を略奪したが、実質的には対アジア・イスラムに対する貿易赤字が改善されただけであった。
1540年ごろ、スペインで完成された火縄銃はそれまでの戦争の方法を一変させた。よく訓練された騎馬隊に代わって銃を持った一般市民が戦争の中心になった。それまで中央アジアを中心に活躍した騎馬民族は完全に封じ込まれてしまった。ヨーロッパは武力を背景に、貿易を中心に世界に進出した。1600年ごろに東インド会社を設立。ヨーロッパ諸国は、キリスト教的価値基準ですべてを解釈した。したがって、価値基準から外れる世界を明確に区別し、差別し、それを見下すようになった。他者の居住地域をも当然のことのように己の領域として物理的に併合する根拠である。ヨーロッパ諸国はアジアに支配地域を広げるとともに自分たちの価値観を強制した。
ヨーロッパはアメリカ大陸の開発のためにアフリカ大陸から労働力を供給した。ヨーロッパから物資を輸出してアフリカで奴隷を買い、奴隷をアメリカ大陸に輸出して、サトウキビや綿花などを買い、ヨーロッパで工業製品に加工する三角貿易は特に利益が高く、ヨーロッパの経済力、技術力を世界レベルに高めた。一方でアフリカの人口を3分の1にしたという。
後進地域であったヨーロッパは他地域からの侵略や世界的な貨幣経済システムの波にもまれてきた。ヨーロッパがアジアに対して対等になったのは1700年代になってからである。ヨーロッパは、ルネッサンス以降、独自の文化を発達させた。新たに発明した概念は基本的人権、資本主義、科学的方法論の３つである。
国家の統治に王制以外のシステムを生み出した。それまでは覇者が王になるのが常識だった。新しい国家の基礎はイギリスで生み出され、王のいないアメリカ合衆国が誕生した（1776年）。フランスでは革命軍が王を処刑した（1793年）。議会による国家運営は民主制であった。国民の概念が誕生し、基本的人権が発明された。一方で、戦争が国民の仕事になり、戦争自体が過酷な政治行為となった。国家戦争が出現し、強い軍隊を背景としてヨーロッパ諸国は世界を植民地化した。1840年アヘン戦争。1877年イギリスがインドを植民地化。20世紀初頭で完全な独立を保っていた有色人種は日本人だけであった。
アメリカ合衆国、ヨーロッパの黒人はアフリカの文化を捨て（破壊されて）奴隷として欧米につれてこられた絶対的下層国民となった。黄色人種は故郷の文化は温存されたままなので、白人と平等に競争しうる国民層として活動できた。中国人も移民を開始した当時は圧制を受け、差別された。奴隷制が廃止されてからはアジア系の移民も急増した。
+++ 小氷期は世界に残酷な歴史を残した +++
新婚旅行でドイツのロマンティック街道を北上して、ローテンブルグで1泊しました。魔女狩り等で使われた拷問具や処刑具を展示している犯罪博物館（Mittelaterliches Kriminalmuseum）を見学しました。中世ヨーロッパの暗い面を象徴する出来事です。 1300-1850年までを小氷期と呼びます。特にマウンダー極少期とその次の極少期にあたる1600～1850年は低温で、世界的に気候が寒冷化し、農業に大被害を与えました。そのために人類は精神的に荒れ、各地で抗争やその犠牲者が続出しました。魔女狩りに限らず、人類の歴史では多くの組織的な拷問や処刑が行われました。日本でもキリスト教徒の弾圧や百姓一揆、犯罪者の取調べに拷問が行われました。
+++ 資本主義は自由な経済活動から生まれた +++
禁欲と労働を奨励し、努力に対する報酬を約束するキリスト教的な考え方がベースになりました。キリスト教には予定説があり、その人が救済されるか否かは全て神によって決められます。宗教改革では予定説が強調されたため、人々は救われるために生活を律するようになりました。カルバン派は世俗の仕事こそ神に与えられた使命であると捉えました（天職：ベルーフ）。
生産物を適正な価格をつけて市場で売ることは倫理的に良いとされ、労働して得た成果は何でも私的に所有できると考えました。さらに、アジアの金帝国で生まれ、モンゴル帝国で発展した信用経済が輸入されました。イタリアに銀行が作られ、オランダで株式会社（東インド会社）が設立されるなど、資本の考え方ができました。資本も労働による生産物と同様に扱われ、利潤を生むことは当然とされました。絶対的私的所有権と利潤や利子の正当化から資本主義が誕生しました。
+++ すべてを否定しても、考える自分がいる +++
デカルトの主著である「省察」は高校生のときに読みました。前半で「コギト・エルゴ・スム」（我思う故に我あり）という命題を論じていますが、その視点にえらく感動しました。すべてを否定しても、考える自分がいる。考える自分は何かしら知覚しています。その感覚が真実か嘘かは判断できませんが、知覚させる存在があるはずと、神の存在を証明しました。後半の神を述べた部分は大して記憶に残っていません。
デカルトは神を信頼し、神は誠実で欺かないと仮定しました。その仮定の延長上に、神の与えた感覚は正確であり、また、神は我々に明晰な知性を与えてくれたという信頼があります。神を信頼すれば我々が知性を正しく用いるかぎり、正しく世界を認識すると考えられます。
映画「マトリックス」では人間の五感をすべてコンピュータが制御し、人間が仮想世界を実感する社会を想定しました。人間の出力もバーチャル世界に投影されるため、救世主は出力を自分の意志で変更し、バーチャル世界のプログラムに反映させることができました。マトリックス社会では正しくコンピュータに接続されているかぎり、バーチャル社会は現実社会となります。
人間（脳）は感覚器官を通じて外界の様子を知ります。感覚が全く無くなったとしたら、人間は外界の存在を知りえないし、脳の認識能力も成長しません。視覚認識は生まれて間もない頃に成長し、その時期を逸するともはや認識できなくなります。言語活動を体得するのは６～７歳までで、それ以降は第二言語としての学習になります。
日本列島は南北4,000 km以上にわたっており、30,000年以上前から人間が居住してきた考古学的・人類学的証拠がある。現在は北から順にアイヌ人、本土人、琉球人という３つの民族が分布している。日本列島に最初に移住し、約15,000年前から縄文人を形成したのは、東南アジアに住んでいた古いタイプのアジア人集団の子孫である。
縄文時代の様々な貴重な石の分布は産地から200km程度であった。例えば硬く滑らかで石器材料としては最高な黒曜石はそうざらにあるものではない。この産地は北海道では白滝等であり、関東では伊豆七島の神津島である。神津島産の黒曜石は3,000年前ごろまでに関東一円に広がっていたという。神津島はウルム氷期でも陸続きになったことはないから黒曜石を手に入れるには船が必要である。200㎞が縄文時代における物流や政治等の日常的な交流範囲であった。
天岩戸神話は日食の記憶とされている。しかし、日食はそれほど珍しいではなく、また被害もない。神話として語り継がれるほどのこともないだろう。想像するに原型は7,300年前の鬼界カルデラの噴火ではないか。火山灰は西日本一帯を覆い、おそらくは短期的には太陽を覆い隠したであろう。西日本はのちの国家の原型になる地域であり、古事記が編纂された場所でもある。火山の噴火は直接感じられず、ただ、空を黒い火山灰の雲が覆いつくしたと想像される。南九州を死の大地と変えた大噴火であるが、遠い地方では災害をもたらしたものの、語り継ぐ人々は残した。古事記特有の神話は縄文人の記憶と考えられる。
日本の縄文文化では、採集・狩猟・漁撈により定住できるシステムを作り出した。地域の自然環境とそれぞれの文化伝統により多彩な文化・社会の在り方が出現した。日本の三内丸山遺跡は6,000年前から村が作られた。
約3,500年前には漢民族が中国北部に到着し、土着の揚子江流域の民族を圧迫した。漢民族は商王朝を建国した。揚子江流域の民族は日本、東南アジア、ポリネシアへと広がった。移民は寒冷適応を経て顔などの形態が縄文人とは異なっていた。揚子江民族が水稲耕作の技術を日本に持って来た。古事記、日本書紀の神武天皇の降臨神話はこの移住を思わせる。彼らのもたらした文明により弥生時代に移行した。弥生時代以降の渡来人は、朝鮮半島を経由し、北部九州に始まって，本州の日本海沿岸、近畿地方に移住を重ね、先住民である縄文人の子孫と混血をくりかえし、本土人となった。ところが、北海道にいた縄文人の子孫集団は、渡来人との混血をほとんど経ず、やがてアイヌ人として分離した。アイヌ人はオホーツク海周辺の民族と混血した可能性が高い。沖縄を中心とする南西諸島の琉球人も、南の島々の民族と混血して独自の民族であった。戦国時代以降、本土から多くの移住があったためにアイヌ人ほど明瞭ではないが、本土人に比べると縄文人の特徴をより強く残した。
日本語と朝鮮語は古極東アジア語で、アルタイ語族に属する。南インドのタミル地方にも日本語と似た言語がある。縄文人が持っていた言語体系に加え、朝鮮半島を経由して入った言葉を取り込んで日本語が形成された。日本の歴史時代は7世紀に漢字が輸入されて始まった。言葉の輸入は文化の輸入でもある。日本は中華文明の強い影響を受けた。しかし、中国や朝鮮半島の戦乱により、たびたび貿易を閉ざし、海を隔てていたこともあり、独自の文化を形成した。
室町時代後半から日本の幕府や譜代大名は貿易を行って巨大な利益を得た。その利益を背景とした勢力均衡の乱れが応仁の乱、ひいては戦国時代を引き起こした。戦乱を収束させた徳川幕府は、いくつかの理由から日本人の自由な貿易を禁止し、いわゆる鎖国体制をとった。直接の理由はキリスト教布教の阻止。キリスト教は仏教伝来以来、初めての強力な宗教であった。また、宣教師が本国の植民地政策を持ち込んだことから、カトリック教国であるスペイン、ポルトガルを含め、両国につながる諸国との国交が廃止された。また、貿易が盛んになると商工業が発達し、貿易に関係する大名及び豪商が巨大化して、相対的に幕府の支配力が弱体化する恐れがあった。そこで貿易を統制し、外国の情報を幕府が独占した。ただし、門戸を完全に閉ざしたのではなく、情報は積極的に集め、必要があれば幕府の役人が調査に派遣された。
当時の江戸幕府は、世界レベルの軍事力を備えていたので、諸外国に対して自国の方針を貫くことができた。中国や朝鮮も日本ほど徹底できなかったが、鎖国制度を採用し、国内の安定化を図った。当時の日本の輸出入品は、火薬の原材料などの軍需品が多く、また、武器そのものも輸入していた。日本では大宝律令以来、生産手段としての牛馬を大切にしてきたので、皮革の為だけで屠殺するのは禁じられていた。皮革は東南アジアから大量に輸入していた。少数の必需品はオランダを通じて輸入した。
江戸時代までは日本は金銀銅の世界一の産出国だった。新井白石の折たく柴の記によると、17世紀後半だけで金が240万両、銀37万貫、銅は７万トン。日本では金が豊富であったので、銀、銅の交換比が諸外国と異なっていた。そのため、為替取引が活発で、国内の金の４分の１、銀の４分の３が海外に流出した。
+++ 物があれば豊かなのか +++
時代劇に出てくる長屋。庶民の代表的な住まいのようでした。江戸時代の日本の生活では物がなかったので、独身ならワンルーム程度のスペースで十分でした。自分の部屋は作業場所であり、食堂であり、寝室であり、風呂は湯屋へ行きます。片付けることのできる家具がほとんどで、布団はその代表例です。豪農の住まいも質素なものです。収納スペースはかなりありましたが。
長屋では行商人が毎日くるので、食べ物や日用品を買いに行く必要がなかったそうです。冷蔵庫などありませんから、差し当たり食べる量しか買いません。昭和のはじめまでは、電話もインターネットもない時代ですから、商売人が家まで来てくれるご用聞きという制度がありました。農村のような人口密度の低い社会では、集落単位での共同作業によって食べ物の融通や道の整備などの社会インフラが整備されました。要するに、人の交流が実に細やかであった時代です。
生きるために、社会を維持するために、やることがたくさんあるので、余計な出費の余裕がない社会でした。
+++ 自然との共生を中心に文明を組み立てる +++
日本の縄文の民は森と海から食物を得て、自然との共生を大切にする文明を持っていました。そこにやってきた長江の民も、稲を栽培し魚を捕る稲作漁撈民でした。両者ともに自然との共生を原則とする再生と循環の文明です。そこから長い時を経て、多くの共生技術が蓄積されました。ひとつの到達点として、江戸時代の終末期に完成された農業技術があります。そこでは地域ごとに特徴的な里山が開発され、広大な領域の太陽エネルギーが無理なく、効率よく人間社会に導入されました。この時代が現在の環境主義の一つの回帰点になっているようです。
持続可能社会である江戸時代のレベルの生活水準で、感染症や天災や飢饉のコントロール技術を持ち込むことができるでしょうか。感染症のコントロールには衛生的な器物を生産し、供給する仕組みが必要です。天災や飢饉のコントロールには広い範囲にわたる気象情報の提供と、食料品の生産物の流通・備蓄が必要です。過去へ戻れと主張するのは空想上の寝言です。
人類の歴史を500年毎に区分し、新しい考え方を中心にまとめてきた。現生人類は約20万年前にアフリカで誕生した。十数万年のときを経てから世界の大陸へと拡散した。気候が温暖化したので農業技術を確立した（1万年前）。文字や金属の利用を発明して都市や帝国を生み出した（6000年前）。国家に技術や知識が蓄積され体系化された（2000年前）。人は知識と技術を探索し、得られた知恵を体系化した。そして、科学的知識が高度に体系化された現代（200年前より）は大きな革命の時期と言える。
これらの時代を通じて、人類は生物種として変化していない。知能に大きな差はないと考えられる。したがって、3万年前にインド大陸を南下していた人間と、3000年前にアーリア人の侵略に立ち向かったドラビダ戦士と、300年前にイギリス商人と貿易していたムガール帝国の商人と、巨大なシンクロトロンを運転して素粒子の消長を観察するインドの物理学者は同じ種に属する。
人間のすべての活動が保存されることはないので、滅びた文明の存在を否定できない。20万年の人類の歴史の間に、ほんの5000年ほど進歩の時間を許せば、地球上のどこかに200年前レベルの文明を築いた民がいた可能性が考えられる。しかし、現代レベルの文明になると、地球上に大きな変化を刻むため、何らかの理由で滅んでも、その足跡は完全には消せない。したがって現代レベルの文明は過去に存在しなかっただろう。
人類が地球に及ぼした影響は、人類以前に、生物や地殻変動、気象現象が引き起こした変化に比べて急激である。地球史において、草原が大森林になるには数千年を要した。また、安定した大森林ならば数千万年のオーダーで存在しつづけたであろう。人類は木を植えて草原を数百年で森林に変え、逆に大森林を数十年で草原（牧場）に変えてしまう。生物圏は人類の活動の引き起こす環境変化には、到底ついていくことはできず、いわば、過去にあった大絶滅に匹敵する絶滅が起きている。言い換えると、この200年は人類は地球規模の変動をもたらすパワーを持ち、そしてその行使に責任を持つ時代になったと自覚しなければならない。
人類が農業技術を発明して自然のエネルギー循環をコントロールするようになってから、人類は地球上の生態系に生活圏を作り出した。生活圏の維持には自然界の理解が不可欠である。理解の方法は宗教から自然科学へと移ったため、人類はより効率的に生活圏を拡大できるようになった。科学的な原理により生活圏を維持してきて、まだ200年ほどしかたっていない。科学文明という価値観はすでに総合評価される時代に入った。注意しなければならないのは、科学文明が今までの地球環境にとっての悪であると見なす必要はない、ということである。自然環境は最も子孫を残したものが選択されるという原理で進化してきた。科学文明を持った人類もまたしかりである。罪であると考えるのは宗教的、政治的な意図が背景にある。重要なのは人類の活動が地球規模で環境に影響を与えると意識して決断することだ。
今までは歴史の流れに沿って記述してきたが、現代に近づくにつれて情報量が膨大になるので要約さえ困難である。世間でいう歴史は政治史であり、したがって国家の戦争の歴史であった。本論では政治は極力小さく扱い、代わりに現代文明の基礎をトピックとして選んだ。この200年での成果は宇宙、地球、生物、人類、社会に関する全体論的な理解がもたらされたことである。理解は膨大な情報から得られ、さらに膨大な情報を生産した。そこで、まず、注目されるエネルギー、化学、農業、医学の各分野について基礎技術の発展として概観する。戦争の歴史をまとめた後、複合技術の成果である都市化、民主化、インターネットを展望する。そのあと、21世紀を近未来として展望し、さらに地球の未来についてまとめて締めくくりたい。
+++ 一般進化理論 +++
ダーウィン説は特殊進化理論。自然選択説を一般化して社会や通貨、テクノロジー、言語、法律、文化、音楽、暴力、歴史、教育、政治、神、道徳に当てはめることができます。この観点からは物事は同じ状態であり続けることはなく（諸行無常）、常に試行錯誤と選択を経て変化します。ところが、人間は、偶然に起こる変化に切れ目を入れ、あたかも誰かが行ったかのように総括し、人間の能力を過大評価していると。
特に西洋思想では歴史的に世界を設計や計画の産物として説明する癖があります。（この段落は以下引用）「戦いが勝利に終われば、（敵軍を弱らせたのがマラリアの流行ではなく）将軍がその勝利の立役者に違いない。子供が何かを習得すれば、それは（子供が見つけた本や、仲間、好奇心のおかげでなく）教師が教えたからに違いない。ある種が絶滅を免れれば、（肥料が発明されて人々を養うために必要な土地の面積が減ったからではなく）環境保護団体が救ったからに違いない。何かが発明されれば（次なる技術上の進展の機が、否応なく、避けがたいまでに熟していたからではなく）発明家がそれを発明したからに違いない。経営危機が発生すれば（失態ではなく）陰謀が目に映る。」
私たちは人々や組織が常に主導権を握っているかのように、世の中の事柄を記述しています。しかし、多くの場合、実はそうではない。世界は偉い人がトップダウンのかたちで規定しているのだから、その規定にしたがって生きなければならないと、自分たちに言い聞かせすぎているのです。
そう、私も人間の歴史も自然界の歴史も同じ流れ（原理）で描けるはずと朧気ながら思っていて、この文章を書いているのだと。そしてところどころ、人間中心主義が顔を出しているのに何となく面白くないと思ってきたこと。その辺をうまく説明されたように思います。
+++ 科学者という職業 +++
科学者を目指す人は、長い徒弟修行を経て特定分野のパラダイムを身につけます。学位の取得などを機に一人前の科学者として認められ、研究を職業とします。科学研究とはパラダイムに導かれた一種のパズル解きです。
通常科学とはパラダイムを共有する科学者による、科学者のための研究であり、学問のための学問とも言えます。科学者の訓練と資格認定から始まって、獲得された科学知識の品質保証を行うのは当該分野の科学者集団です。科学者集団はパラダイムを共有しています。同時に、科学者集団は外部（科学の他の分野、より広い社会）に対して閉じられてしまいます。その結果、社会の役に立つか立たないかについて、科学者は無頓着です（あるいは無頓着を装っていた）。
しかし、パラダイムはいつまでも安泰ではありません。パズルの解答が蓄積してパラダイムは強化されますが、やがて、パズルは次第に底を尽き、逆に、パラダイムでは対処できない変則事例が蓄積してきます。ついにはパラダイムの危機が生じ、その混乱の中から新しいパラダイムが登場します（科学革命）。
パラダイムが危機に瀕している時期では研究は方向性を失っています。科学者集団は新しいパラダイムを模索する中で、他の科学分野から、あるいは社会のさまざまの分野から、直接・間接の影響を受けます。パラダイムの危機は同時に科学者集団の危機でもあり、新しいパラダイムによる科学革命は新しい科学者集団の誕生を意味します。科学の歴史は、「通常科学－危機－科学革命」の継起として捉えられます。
+++ 再現性 +++
実験科学は「事実は繰り返し起こる」ことに基づく不完全帰納法による証明です。「事実は繰り返し起こる」考え方は再現性と呼ばれ、重視されます。不完全帰納法による証明では、真理とはいえません。私にとって真理の概念は人工的なものに感じます。ただ、科学の結論は真理の概念を借りて、法則として表現されます。
因果法則が決して普遍的な妥当性をもち得ないことを明言したのはヒュームです。しかし、繰り返し経験することをまとめた普遍法則が、なぜ実在に対して適用できる客観性をもち得るのでしょうか。科学的な法則が使えないとすると、正確な危機管理や未来予測さえできなくなってしまいます。
人類が誕生してからおそらく95％の期間は主要な動力源は人間であった。数千年前、大型哺乳類である牛、馬、水牛などを家畜として人間社会に取り込んだとき、動力源としてより大きな出力を得た。家畜は人間より出力は大きいが、飼育管理が必要であり、また、制御が難しい。人間は依然として動力源として必要であった。大型哺乳類の家畜は主に輸送手段として利用された他、食料にもなった。
ついで、水車や風車、帆が発明された。水車は紀元前1世紀ごろ、ギリシャに記述が残っている。最古の風車は探し当てることはできなかったが、水車と同時期・同地域にあるのだろう。自然のエネルギーを利用する動力装置は長時間の単純作業を省力化した。ただし、風や川の水量は自然条件によって左右され、出力の安定性に欠陥があった。それでも、蒸気機関、内燃機関が普及するまでは大型化され、改良されて世界中で利用された。
様々な機械の部品が鉄製になるにつれ、18世紀には蒸気動力が実用化された。産業革命初期は、蒸気機関や製鉄業は木材を燃料にした。やがて、森が少なくなると、燃料は石炭に変わった。特に、イギリスでは石炭と鉄鉱石の大鉱脈があり、2つの資源が結び付けられた。ワットが蒸気機関を改良して実用化した。その後、蒸気船、蒸気機関車に組み込まれた。石炭はコークス製鉄炉に利用されて、一気に生産量が増した。蒸気動力は川や風がなくても利用可能であったから、工場を都市の中にもつくることができた。都市で動力を供給して生産活動を工場として集約化することができた。
農耕社会では自分達が食べるものをぎりぎり作ることはできるが、他人を養うためのものはほとんど残らない。したがって、城やコートや武具など作るのに余剰エネルギーが必要なものを持てる人はごくわずかだ。牛、馬、風、水を利用すればわずかな余剰エネルギーは生まれるがあまり多くはない。産業革命は、労働者一人当たりの使えるエネルギー量を飛躍させた。その余剰エネルギーによって、私たちの現代生活を豊かにする住宅、機械、ソフトウエア、道具類が構築された。
動力装置は基本的にエネルギー変換装置である。風車は空気の運動エネルギー（風）を軸の回転運動などに変換する。水車も水の位置エネルギーを運動エネルギーに変換する。蒸気機関は燃料の化学エネルギーを熱エネルギーに変換（燃やす）し、蒸気を作り出し、蒸気の膨張を制御して運動エネルギーに変換する。内燃機関は閉じ込めたシリンダー内で燃料を爆発させ、膨張エネルギーをピストンに伝える。すなわち、燃料の持つ化学エネルギーをピストンの運動エネルギーに変換して利用する。
19世紀後半に実用化した内燃機関は燃焼部とエンジン部を一体化して小型化・軽量化が可能な動力技術であった。内燃機関は様々な用途に応用された。とくに運送の動力として、自動車、船舶が進歩した。道路やガソリンスタンドの整備や大規模な港やスエズ運河、パナマ運河などのインフラを整えながら世界の貿易を変えた。
同じころ、発電装置が発明された。風力、水力、蒸気機関、内燃機関も発電機をまわすことに使われ、電気エネルギーに変換されて利用されることになった。20世紀には原子力エネルギーも追加された。電気エネルギーは送電線などのインフラに初期投資が必要であるが、運搬コストが安く、動力装置が小型ですみ、また、安全性も高いので急速に普及した。
さらに、電気エネルギーを化学エネルギーの形で蓄える電池や蓄電池が開発され、普及した。電池や蓄電池は発電機と送電線でつなぐ必要がないので持ち運びに便利であり、さらに機器の小型を促進した。現在では燃やすことなく化学エネルギーを直接電気に変換する燃料電池が開発中である。
電気は送電線を伝わるが、電磁波として空気中も伝わる。情報を電気の波（電波）として送電線や大気を通じて遠距離まで送る技術は情報の取扱いを高速化した。イギリス-インド間に海底ケーブルが敷かれたのが1890年。このあと、海底ケーブルは中国やオーストラリアまで延びていった。
運輸、電信技術に支えられた国際分業体制が大航海時代をきっかけに作られた世界史の構図である。国際分業は欧米の工業社会を支える形で発展し、アジア・アフリカの植民地化を進めた。逆に、大戦後は各地の民族意識を高揚する原動力になった。
+++ エネルギー保存の法則 +++
エネルギーは姿を変えるだけで、不滅であるという法則をエネルギー保存の法則と呼びます。エネルギー保存則の発見は天才的な業績です。エネルギー量は実際に測定すると、変換するたびに減ってしまい、まったく保存されないように見えるからです。散逸するエネルギーをかき集めて合計して初めて実験的に証明できます。
エネルギー保存則を適用するとき、まず、測定する対象の境界を考える必要があります。エネルギー保存則は外部とのエネルギーのやり取りが全くない閉じた系（閉鎖系）の内部で成立する法則です。しかし、現実世界に閉鎖系はなく（宇宙全体を唯一の閉鎖系と考える考え方もあります）、開放系だけなので、境界を通して常に入力・出力を考慮に入れる必要があります。
投入したエネルギーの量に対して、目的として取り出されたエネルギーの量を測定すると、変換効率が得られます。たとえば、火力発電（化学エネルギー→電気エネルギー； 以下、エネルギーの語を省略）では40％、原子力発電（核→電気）で40％、燃料電池（化学→電気）で60％です。ろうそく（化学→光）では5％、白熱電球（電気→光）は10％、蛍光灯（電気→光）は25％、発光ダイオード（電気→光）では30％、蛍（化学→光）は90％（ATPの化学エネルギーを基準としているのでは？）です。
かくして、動力の開発の歴史は変換効率をアップさせる技術開発の歴史となりました。ワットの蒸気機関（化学→力学的）は変換効率0.5％と言われます。現代の電気モーター（電気→力学的）は変換効率90％。火力発電を組み合わせる（化学→力学的）と、36％となります
+++ 工学 +++
動力装置を備えた自動機械というと、歯車を思い浮かべます。歯車は力の働く方向を変える働きと、トルクと回転数を変換して力の大きさを変える働きがあります。特にギア比で力の大きさや回転速度を変えるところは日常よく目にするエネルギー保存則です。てこの原理や動滑車、油圧ポンプといった、小さな力を大きな力に変える原理は単純ですが、広範な応用が可能です。
簡単な規則に基づいた装置をくみ上げるとどんな複雑な動きでもする装置ができる。工学のパラダイムです。工学の定義はいろいろあるとは思いますが、目的を実現するための方法・手段・システムなどを研究する学問と捉えると、あらゆる活動が工学でくくれます。最近では、金融工学、教育工学、経営工学など、本来なら文系領域にあった分野までが工学に取り込まれ、理系化しています。
古来の自然哲学の研究テーマは、物質、生命、未来の予測である。物質世界を理解しようとする自然哲学は、物理学と化学を含んでいる。物質世界の根本原理を明らかにすると、例えば、金を作り出すことができると考えられた。錬金術（alchemy）は、物質をより完全な存在に変える技術のことをいう。同じように、人体を不老不死に変える薬が求められた。古代国家では霊薬（elixir）と称した。中国の皇帝の逸話が有名である。複雑な生命現象を合理的に説明し、病的な状態を改善するための医術は多くの文明で誕生した。占星術（astrology）は天体の動きで未来を正確に予測する学問として成立した。規則正しい星々の運動がこの世の動きに連動するという考え方は、人間に時間の概念を発展させた。また、未来が様々な形で暗示されるという占いの基礎になった。
ケプラー、ガリレオ、デカルトらを経て、ニュートンが数学を力学の法則を語る言語として導入して、物理学が自然哲学から分離した。物理学は数学の成果を利用して自然現象を説明する学問である。数学を利用することで、現世の現象に限定されることなく、より深く自然を説明できた。しかも応用に便利な計算法を獲得した。天体の運動が単なる物理法則であるという考え方は占星術を迷信に追いやった。
一方で、物体や物質に関する自然哲学は別の道を歩んだ。中世の錬金術師は物質の抽出技術を蓄積し、化学の基礎を創った。酸と金属を混合すると気体が発生する。発生する気体が空気とは異なることから、水素が発見された。これを契機に18世紀後半には窒素、酸素などの気体が次々と発見された。反応する物質の重さ、できた物質の重さを正確に測定すること（定量的な解析）で、化学反応に一定の比例規則があることが明らかになった。ラボアジエにより質量保存の法則として、また、ドルトンにより元素、原子、分子の概念が整理された。
当時のヨーロッパ諸国は、勢力を拡大すると同時に、世界各地を探検し、動物、植物、鉱物といった自然界に存在する物を標本として収集した。標本の種類や性質などの情報を記録し、さらに整理・分類する学問を博物学（natural history）という。
19世紀には、物質の反応が原子の組み合わせと結合で整理され、様々な化学反応が発見された。元素探しが始まり、その成果が周期律表としてまとめられた。また、化学反応のリストをもとに新しい分子の合成、抽出が行われた。化学とは地球上や宇宙に存在する無数の物質それ自体を、そして、それらが相互作用して織り成す物質世界や生命世界を、分子という概念で理解する科学として特徴付けられる。
同時に、化学産業が世界中に広まることになった。まずは、色素が合成され、ついで、爆薬（ダイナマイト）が合成された。化学の知識を使うと、自然界に存在しない物質を作り出し、産業に利用できる。錬金術師が行った化学反応をはるかに超える精度で、より網羅的に化学反応が調べられた。その中から産業に便利な物質を生産する新たな産業が誕生し、まさに錬金術となった。
20世紀にはいると、生体を構成する分子が解析対象に加わった。1907年、世界初の合成プラスチック「ベークライト」が誕生した。また、分子と分子の関係を理論的に説明するために、物理学が導入され、物理化学と呼ぶ境界学問が誕生した。代表的な成果の１つとしてエレクトロニクス技術の基礎である半導体が挙げられる。
我々の文明社会は、化学的知識によって支えられているといっても過言ではない。石油製品、医薬品、化学肥料、半導体、鉄、セメント、プラスチック、合成繊維、化粧品などから文房具にいたるまで、生活に直接、間接に用いられている物の多くが合成化学の成果から得られている。
+++ 物質の変質は化学反応である +++
化学の教科書にはたくさんの化学反応が登場します。大部分の化学反応は反応する物質を混合して放置しても進みません。例えば、水素と酸素の反応で、混合した気体を常温で放置するだけでは何の変化も観測できません。しかし、火をつけると爆発的に反応し、水になります。
物質は分子でできています。最外殻電子が原子間の相互作用を決めます。原子は決まった半径を持つ球のように振舞います。分子を近づけると、ある距離で弱く結合して安定します。これをファンデルワールス力といいます。化学結合は、もっと近づいて、分子が電子雲を共有することで起きます（共有結合）。電子雲はマイナス電荷を持ちますから、反発します。そこを強い力で押し付けると、最外殻電子のペアが正しくできる場合、電子雲は融合します。
したがって、化学反応を起こすには強い力で分子同士を衝突させることがコツです。分子を運動させる原動力は熱運動です。化学反応の効率を上げるには、熱を加え、分子の運動速度を上げて、分子の衝突の頻度や衝突の激しさを増すのが定石です。
酸素と水素から水を生成する反応は微量の白金やパラジウム片を加えれば常温で進みます。反応速度を高める物質を触媒と呼び、化学製品を製造する工程で広く用いられています。触媒の働きは濃縮と活性化です。酸素と水素は金属表面にびっしりと結合し、濃度が高くなった状態になります。金属に結合することで、分子の電子雲が偏り、弱いプラスと弱いマイナスの部分ができます。プラスとマイナスが引き合って原子の距離が縮まり、電子雲が融合し、化学反応が完了します。
+++ 水分のコントロール +++
湿度は温度と共に私達の日常生活に密接に関係します。湿度は空気中に含まれている水蒸気の量を示します。イメージ重視で表現すると、「空気が水でどの程度いっぱいになっているか」の尺度で、％で表します。水は空気中と固体の間で自在に出入りし、局所的に平衡状態になると考えられます。固体の中の水分量は含水量で表現されます。
衣料の繊維には、アミド結合、エステル結合、水酸基などの極性の高い官能基が含まれています。水に関して表現すると親水性官能基とも呼ばれます。天然繊維の吸湿性が優れているのは、素材が親水性であるとともに、表面が不規則で毛管現象により吸水能力が高くなっているためです。合成繊維も表面に亀裂を入れたり、断面を円形ではなくＬ字型などの異形にしたり、あるいは多孔質化するなどの方法で吸湿性を高める方法が開発されています。また、逆に疎水性（水をはじく）繊維を多層構造にして、水蒸気（分子）は外部に放出しますが、水粒子ははじく防水加工も考案されています。
多量の水を吸収する高吸水性高分子は余分な水を吸い取る機能、水をためる機能を持ちます。体に優しいことから、医療、衛生材料（オムツ、コンタクトレンズなど）、農業、園芸材料（保水材、吸水シート）として広く利用されています。
+++ 生化学反応は一方通行だけでなく、閉じた回路も含む +++
連続する化学反応の場合、フィードバックは最後の産物が最初の反応を制御することで達成されます。しかし、生物の行う代謝には単純な一方通行ではなく、循環しているものがあります。エネルギー代謝であるTCA回路と光合成の暗反応に相当するカルビン回路、尿素を作り出す尿素回路があります。回路で中間産物としてできる化合物はいろいろな分子の出発材料ともなっています。まさに、代謝経路の交差点です。TCA回路ではアセチル基としての炭素と水素の流入は1箇所のみです。回路を一回転すると、入ってきたアセチル基は活性化された水素（NADHなど）と二酸化炭素になります。
アセチル基（CH3CO-）は単純な分子ですが、これを完全に利用するために形のよく似た9つの化合物を使います。それぞれの化合物は少しずつ専用の酵素により加工されます。この回路図をはじめて見たとき（高校の図書館で、岩波講座現代生物科学であったと思います）はその無駄のなさと、精巧な仕組みに驚き、分子生物学を志すきっかけになりました。
人類は、陸地や海洋に生育する様々な生物、植物、動物はいうに及ばず、目に見えない微生物も利用してきた。生物は自分達の生命を維持し活動するための栄養源であるとともに、日常生活を支え、豊かにする資源である。長い歴史を経て利用目的にあう生物資源を自然界から選択した。さらには身近に飼育し、望ましい性質を選択し、育種した。同時に、生物の能力を最大限に引き出す栽培方法や飼育方法を編み出してきた。
育種の方法は経験に頼っていた。親の性質は子に伝えられたり、伝えられなかったりする。安定した収穫を保証するため、寒さや害虫に強い作物を育種してきた。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。
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た。稲と小麦は矮小化品種である。植物の栄養は光合成で作られる。限られた光合成産物を根、茎、葉の成長に配分する量を少なくし、子実にできるだけ多くを配分する品種である。実への配分は20%から50-55%にまで引き上げられた。同時に背が低いため、穂が重くても風では倒れにくくなった。収穫の自動化に適している。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るので、現代の矮小種が収穫指数の限界と考えられる。
ドイツのリービッヒは、1840 年、植物が必要とする無機成分は炭酸ガス、水と、窒素、リン、カリウムであると解明した。窒素、リンとカリウムは鉱石から供給できたが、窒素（硝石）は鳥の糞由来の天然資源でもあり、火薬の材料ともなったため、不足気味であった。1900年初めから大気中の窒素を化学的に固定する方法が開発され、1913 年にドイツのBASF社が工業的に大量生産する技術を開発した。窒素固定の技術は火薬の大量生産も可能にしたのでドイツが第1次世界大戦に踏み切った理由とする説もある。化学肥料により土壌の微生物に頼っていた栄養補給を人工的に行うことができるようなった。化学肥料が本格的に生産されたのは第二次世界大戦後である。火薬工場が相次いで化学肥料工場に転身したという。さらに、作物以外の生物を殺し、除去する除草剤と殺虫剤も農地に投入された。これらの化学物質により、穀物の成長が促進され、損耗が最小になった。
開墾が動力を搭載した土木機器で行われ、耕作も機械で行われると、今まで家畜や人の力に頼っていた重労働が必要なくなった。さらに、土木機械によってダムや農業用水路の建設を行うことができ、それまで草原や森林だった土地も耕地として利用できるようになった。動力装置により地下水も汲み上げ、農業用水として利用可能になった。
収穫量が多く、倒れにくい新品種に化学肥料を与え、大型機械を用いた栽培・開墾により、この半世紀で世界の穀物生産量が２～３倍になった。これら３つの技術を合わせて緑の革命という。
その結果、今日では、我々の回りに食べ物や生活物資があふれている。しかし、地球規模で見れば逆に食糧生産の増加が人口の増加も引き起こし、食料生産が人口増加に追いつきそうにない。また水資源の過度な利用、複雑な生態系を単純化した耕作地が、地球環境の悪化や生態系の破壊を引き起こしている。
先進諸国は化学肥料や農薬を使う農業を普及させ、途上国を世界市場の中に組みいれた。発展途上国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。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る。遺伝子組換え作物（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る。
+++ 温室栽培は農業の工業化 +++
温室栽培は約130年前に始まりました。作物を旬より早く作ることを可能にし、早期出荷することで付加価値を高め、高値で販売できました。今では温室内環境をコンピュータ制御し、病害対策の研究を進め、効率的な生産が行われるようになりました。野菜や果物から季節感がだんだん失われています。
植物工場は土を使わず、人工光であるため、虫や雑草を排除するための農薬を使いません。また、気候変動や虫害に大きく影響されてきた露地栽培と異なり、気候の変動にも影響されないので安定した収穫が期待できます。広い土地が必要なく、多段階式で狭い土地にも建設できるので、都市の空きビルを利用すれば輸送費もかからず、露地栽培と同じ価格で提供できるのです。技術的な側面以外に、農業経営がサラリーマン化できることも大きな魅力でしょう。近い将来、普及が予想されます。
+++ 人間と動物との係わり合い +++
人間は生物由来の物質を食料とします。そのために、大昔から人間と動物のかかわり合いは苦痛と死という言葉で表現されます。かつて肉食動物は人間を餌食にし、人間は野生動物や家畜を殺して食用にしてきました。人間は動物の餌食になることはほとんどなくなりましたが、人間はこれからも動物を食料とするでしょう。これは事実であり、自然なことです。 畜産用以外にも人間は動物を実験用、薬品の製造などで使用し、最終的には殺します。用途でいえば動物は寿命をまっとうできない動物（経済動物）と、ペットや観賞用の動物（動物園の動物）などの寿命を全うする動物（愛玩動物）に大きく分けられ、その区分は人為的です。もうひとつ加えると、保護・管理の対象となる野生動物です。
動物をめぐるジレンマは深刻です。同じ動物が人間の都合によって運命が決められるからです。実験用のビーグルとペットのビーグルとはどう違うか。野山の木々を食い荒らす鹿は処分しても良いのか。
動物愛護の法律では経済動物の存在を認め、科学的な合理性を認めることができる範囲で利用できると、ちょっと回りくどい言い方で動物実験を認めています。現時点で、すべての動物実験が何らかの治療法を目指したもので、すべての実験が役に立っているという認識です。
しかし、研究目的の正当性自体があいまいな段階では知的好奇心と必要不可欠な実験との間に明確な線引きはできないでしょう。たとえば、ゲノム時代になってからは、すべての遺伝子について片端から調査するような網羅的な研究が盛んです。網羅的に遺伝子欠損マウス（ノックアウトマウス）を作るプロジェクトが進められていますが、それぞれの突然変異は人為的な先天性異常です。先天性異常を持つマウスを生み出すこと自体がマウスにとっては苦痛でしょう。そしてそのマウスは確実に生体実験に使われます。
動物実験を計画し、実施する各研究者は自分なりに体系化した倫理の方程式をもっていることと思います。倫理的と称する行為の定義は各研究者により、微妙に異なっているでしょう。差異は主に経験に基づくものと思います。困難もなく、数多く行った実験（身近な実験）や大きな成果を挙げた実験はより倫理的と見ますでしょうし、ペットとして飼育したことがあるかどうかと言う日常的な体験とも関わっているでしょう。単純に賛成・反対に分かれて議論してしまうと、動物実験について冷静に話し合うことが難しくなってしまいます。
+++ 優秀な作物は文明化を促進する +++
ヨーロッパに南アメリカから持ち込まれた栽培植物にはジャガイモ、タバコ、トマト、カボチャ、トウモロコシがあります。そのうち、ヨーロッパの食生活を大きく変えたのはジャガイモです。もしかしたら、産業革命の遠因かもしれません。
ヨーロッパでは小麦や大麦を中心とした穀物と、豆や野菜がありましたが、生産性が低く、輪作できませんでした。長い冬を乗り越えるため、家畜は秋に森に追い込んで太らせ、冬の食料としました。ですから、森は神聖な領域で、犯すことができませんでした。
ジャガイモは食料の生産性を大幅に改善しました。ジャガイモは畑で栽培されます。ジャガイモのおかげで森に依存した生活から開放され、森は切り開かれ、畑や牧場となりました。土地の有効利用が進み、ヨーロッパ諸国の経済状況は格段によくなりました。
18世紀までは医療技術には科学的な進歩はほとんど見られなかった。19世紀になると医療技術に大きな進歩が現れた。一つは麻酔薬と消毒技術を用いた安全な外科手術であり、もう一つは、ワクチンの開発である。
麻酔は、３世紀初頭、後漢時代の医師である華陀が、曼陀羅華（まんだらげ、朝鮮アサガオ）を用いて全身麻酔を行ったと言う記述が残っている。朝鮮アサガオにはスコポラミンという強い鎮静作用を持つ化学物質が含まれている。副作用も強いので、一般に普及しなかった。医療技術としての麻酔は1804年に紀州の華岡青洲が確立した。曼陀羅華の使い方を工夫し、効き目をよくし、副作用を少なくした。クロロホルムやエーテルも19世紀に麻酔効果が発見された。簡単に合成できるので入手しやすい。しかし、効果が持続せず、吸入量をコントロールする必要があり、肝臓障害などの副作用も懸念される。とはいうものの、麻酔法は外科手術において患者の負担を大幅に軽減し、手術の成功率を上げた。
大きな外傷は化膿することが多く、致命的であった。化膿の治療には焼き小手で患部を焼却処置し、止血と感染の防止を行っていた。化膿の原因が微生物の繁殖と判れば、できるだけ微生物を除去する（消毒）ために、手術の前に手洗いをし、器具や包帯などを熱湯で処理するようになった。また、傷口を消毒する薬品が工夫され、傷口を覆うようになった。病原微生物が発見された当時は戦争に大砲などの大型火器が使われ、兵隊の戦闘による四肢の損傷もひどくなったころである。戦場外科医は、傷の化膿を防止するために消毒技術を実地で試すことになった。
パストゥールは、1860年ごろに微生物自然発生説を否定する実験を行い、空気・水・土壌中の環境微生物を証明した。そして、微生物が腐敗や病気を起こすと考えた。1885年には狂犬病ワクチンを開発した。一部の病気が微生物の感染によるという考えは、消毒や殺菌法の開発の基礎となった。多くの微生物学者が壊疽、敗血症、産褥熱の病原菌を研究し、病原菌として分離した。なお、ワクチン第一号はジェンナーによる天然痘ワクチン（1796年）である。ワクチンは感染症に対する抵抗性を持たせる薬であり、確実に流行感染症を封じ込めた。特に1980年には長年、人類の敵であった天然痘がワクチンの普及により撲滅された。
18世紀では戦争の死者は攻撃による死者より感染症で死ぬ人が圧倒的に多かった。微生物を消毒や殺菌でコントロールできるようになると大幅に死者が減少した。1804年にアペールが缶詰、瓶詰を発明した。軍隊が携帯食糧に採用し下痢などの感染症が激減した。それでも1914年のインフルエンザの大流行は第一次世界大戦のために集合した兵士の中で猛威をふるい、世界で2000万人の死者を出した。
20世紀には多くの薬が発見された。解熱剤、鎮痛剤、麻酔薬は効き目がよく、副作用の少ない薬が急速に進歩した。抗生物質、麻酔や輸血などを駆使して癌の切除や心臓の手術、臓器移植など、複雑な手術を行うようになった。特に、抗生物質の威力は絶大で、新生児の生存率を劇的に向上させた。抗生物質が一般に普及した1950年前後は先進諸国で団塊の世代を生み出し、年齢別人口にひずみが生じることになった。さらに抗生物質に耐性のある菌が選択され、特に抗生物質を大量に使う病院内で感染症を引き起こすことが明らかになった。抗生物質の開発が耐性菌の出現に追い付かず、現代では抗生物質をできるだけ使わない政策が講じられている。
多くの人類を殺してきた微生物のコントロールがほぼ完了すると、医療の次のターゲットはがんや生活習慣病となった。微生物は外敵であるが、がんや生活習慣病は内部の敵ともいえる。人間が健康であるために、肉体や精神を自己管理するようにライフスタイルが変化した。医学が進歩したために、過去であれば淘汰された遺伝子が保存されることとなった。良い例が近眼である。
人種改良は昔から経験的に行われてきた。プラトンは哲学者たちが支配する独裁エリート社会を構想した。支配者は望ましい男女交合が行われるようにひそかに手配し、くじ引きで選択をするべきだとしている。スパルタでは新生児は部族長の面接を受け、虚弱なものは山奥に遺棄された。ローマ時代には奇形や不治の病を持つものは崖から投げ落とされた。中世キリスト教社会では望まれない赤ん坊は公共の場に遺棄され、正常な子供は拾われることもあったが、障害のある子はそのまま置き去りにされた。現代では遺伝子解析が可能になっているので表現系だけでなく、潜在的な遺伝子解析によってもこのような選別が可能になっている。
参考ではあるが、現代ではリスクの高い疫学要因の調査結果が公表されている。低体重、危険な性交渉、高血圧、タバコ、アルコール、飲料水、衛生上の危険、高コレステロール、固体燃料から出る室内の煙、鉄欠乏症、肥満、亜鉛欠乏、野菜等の摂取量不足、運動不足、仕事上の負傷リスク、鉛暴露、不法薬剤、注射針による感染、避妊をしないこと、子供の性的虐待となっている（WHO、2002年）。
+++ 医学の発展には多くの命が捧げられた +++
第二次世界大戦時にはナチスや石井部隊による人体実験が行われました。そのデータはアメリカ合衆国やソビエト連邦が持ち去り、両国の医学の発展に利用されたそうです。このような実験は平時では不可能です。原子力を利用するための安全ガイドラインは広島や長崎の被爆者の追跡調査により策定されました。さらに基礎データにチェルノブイリ事故の被害者が加わりつつあります。医学の発展の歴史には多くの動物の、患者の、患者でもなかった人の犠牲があります。
大学時代、教えを受けた医学部の先生は、病気は自然の行う人体実験と表現しました。印象に残っています。病気がなければ人間の体の仕組みは理解できなかった。異常という状態がないと正常な状態は理解できない。何かの異常による不具合がきっかけとなり、その原因を追究する。正常な状態と異常な状態を比較することで、正常なときの体の仕組み、調整能力が明らかにされる。特に、細胞レベル、分子レベルでの体の働きについては、その細胞、分子が機能不全になる病気がないと、働きが正確には理解できません。
+++ 死は日常から切り離された +++
昔は医療技術が発達･普及していなかったので、人間の生死は神の司るものでした。現代では、例えば脳傷害で植物状態になった人間を生かすも殺すも、人が判断せざるを得なくなりました。答えの一つは医療費を誰が払うかという経済問題になってしまいました。また、古来、人々は死に対して深い関心を寄せました。人間にとっての死の意味、自分の死を見据えた心構え、看取りの精神と意義、死後の世界などです。
死に接するたびに、その人なりに死の哲学を育てました。人の死に会うことが少なくなると、死は禁忌の対象になりました。現在は、人々の多くが病院で死にます。死は、枕元の器械の測定値に基づいて病院の専門家から知らされます。死を直に体を通して知覚しません。事故で死んだ後も白布に包まれた死体に接することになり、死体処理の過程を見るのは、医療と看護の専門従事者くらいしかいません。脳死臨調の答申では死を次のように定義しています。
身体の基本的な構成要素である各臓器・器官が相互依存性を保ちながら、それぞれ精神的・肉体的活動や体内環境の維持（ホメオスタシス）等のために合理的かつ合目的々に機能を分担し、全体として有機的統合性を保っている状態を『人の生』とし、こうした統合性が失われた状態をもって死とする。
現代の人々は死にゆく過程の長さと質に関心があります。死ぬことそのものよりも、長い闘病生活の果てに病院で死ぬこと、肉体が死ぬ前に精神活動が死ぬことを恐れるようになりました。安楽死や尊厳死への期待も高まります。
誕生や病や死を通じて、人間は自分たちが有限でかつ無力な生物に過ぎないと思い知らされます。食べることや糞尿を排泄する行為も人間が自然の一部であることを明示します。ところが、出産場面も死と同様に病院のカーテンの向こうに隠されました。動物性食品はスーパーやコンビニに行くとすでに加工され調理されて陳列されています。排泄物も水にながされ、ごみも運び去られて目の前から消えてしまいます。高度成長時代を終えて、我々は自然との繋がりを意識する必要がない社会に生きています。
+++ 新たな病気 +++
最近の人事上の問題点としてうつ病などの心の病気があります。心療内科に行くと何らかの病名が記載された診断書が発行されます。その病気が最近増えたのではないか？ 仕事のストレスやパワハラなどですぐに病気になってしまう状況です。
心の病気の定義にはアメリカ精神医学会が発行するDSM-5というガイドラインが用いられることがあり、そこには300以上の心の疾患が分類されているそうです。例えば、うつ病、社交不安障害、発達障害、境界性人格障害。健康不安（老化）の病気など。
一例をあげると不安症。有病率が高いにもかかわらず，診断がきちんとなされないという現状があるそうです。そもそも不安という感情は危険に備える意味で適応的な面もあり，日常生活に必要な感情です。精神疾患と認定されるケースでは不安の強度・頻度が過剰で日常生活に支障を来すような状態が一つの鑑別点になると説明されます。
すでに1つ前のDSM-VIのときに精神障害の診断には客観的検査（生物学的検査）がないため、アメリカ精神医学会の裁量で新たな障害を大量に作り出すことが可能であると指摘されています。最近は心療内科が大繁盛だとか。
ストレスに弱くなった最近の若者（中年も）が簡単に「病気」になり、大手を振って仕事を軽くし、また、休みをもらったりする口実に使うのではないか。悩んでいる本人には酷かもしれませんが、そんな気がします。
アジアの帝国が内政を安定することを優先して経済成長を犠牲にした18世紀、ヨーロッパでは諸国の競争が始まった。文明が遅れたアメリカ大陸、アフリカ大陸を植民地化することでヨーロッパ諸国の間の戦争は激化した。さらにヨーロッパ諸国は両大陸で得た富を元手に繁栄していたアジアに進出し、アジアの植民地化を進めた。広大な植民地を得たヨーロッパの列強は世界大戦を引き起こした。
最初に覇権を握ったのはスペイン、ポルトガルである。スペインはイギリスとの海戦に敗れて制海権を失い、衰退した。イギリスはアフリカ、インドを得て、さらに東へと進出した。一方でオランダ、ベルギーは貿易を中心として経済力を高めた。フランスは北アフリカに進出し、ロシア、オーストリアは力の衰えたオスマントルコから植民地を奪った。さらにロシアはシベリアを手に入れてオホーツク海、アラスカへと進出した。
フランスでは国民国家が成立したため、周りの王国から攻撃された。ナポレオンは国民軍を率いて、そのことごとくを撥ね返し、軍事国家として統率し、侵略戦争をその使命として、ヨーロッパを席巻した。国民を徴兵した軍隊の威力に危機感を持った他のヨーロッパ諸国も相次いで国民国家化し、軍事国家となった。
一方で、アメリカはイギリスから独立した。次いで、ラテンアメリカの諸国が独立した。アメリカ合衆国はモンロー宣言を発し、ヨーロッパが抱いてきた新大陸（アメリカ大陸）イコール植民地という固定観念を根底から否定した。
資本主義は拡大・成長することが存在の要である。国家レベルでの資本主義は帝国主義として列強が採用し、植民地を争奪した。世界の大部分を植民地化した先に、世界大戦が起こることは必然であった。第一次世界大戦によりオーストリア、オスマントルコが民族国家に分裂し、ロシア革命が起こった。大戦からの復興により一時的に資本主義経済が勃興したが、1929年の世界恐慌により、世界経済及び政治が混乱した。その中でソ連やナチスなどの全体主義国家（計画経済）が台頭した。ファシズムは国民軍を持つ国家体制が極端に推し進められたことによる必然であった。ナチスドイツ、日本帝国、ソ連が強大な軍事力を整備した。第二次世界大戦が勃発した。ゲルニカの悲劇に始まり、瞬く間に都市への無差別攻撃が開始された。国民国家体制では、国家が戦争を決意すると国民は無制限に戦い抜くことになる。
第二次世界大戦後、戦場となったヨーロッパは疲弊し、米国とソ連の二大強国体制となった。ソ連は第一次世界大戦から始めた計画経済により工業化に成功し、また、同時に全体主義的共産主義の体制を確立した。ソ連の影響力は東欧、中国に及び、主にユーラシア大陸の主要部を支配した。一方、米国は強大な海軍により世界の海運を支配した。米国は全体主義と植民地主義の消滅を国際スタンダードに掲げ、貿易の自由化を推進した。
二大強国が核ミサイルで武装した結果、直接対決が不可能になった。国際社会での二強の勢力争いは各地域で代理戦争を引き起こした。朝鮮動乱がその最初であり、ソ連のアフガニスタン侵攻が最後である。やがて、ヨーロッパ社会や日本が国力を回復するとソ連の体制が相対的に弱くなり、ソ連の経済が停滞するようになった。共産党独裁が政治的に不安定になるとバルト三国および東欧が民主化運動をおこし、それをゴルバチョフが容認したためにソ連の体制が崩壊し、冷戦が終結した。
冷戦の終了で二大勢力のバランスにより安定していた発展途上国で内戦が激化した。世界の警察を自認した米国も2回の湾岸戦争で国際社会から批判を浴びた。世界的な冷戦需要が消失すると低価格な銃器が提供され、戦争のコストが低下した。局地的な小競り合いが頻発して平時と戦時の区別があいまいな国が各地に出現した。さらには武力の空白に乗じてテロによる破壊活動が活発化した。その象徴が2001年9月11日のニューヨークでのテロ事件である。
ヨーロッパ諸国がラテンアメリカ、アフリカそしてアジアに植民地支配を築いた19世紀以降、植民地はいまだに低開発地域である。現代でも米からの投資及び欧米との貿易によって富を収奪される構造は続いている。21世紀に入って一部の地域は本当の意味での独立を果たし反映しているが、いまだに民主主義と中央集権を消化しきれずに内乱を抱えている国が多い。この状況がテロの温床にもなっている。これからは全世界を混乱に陥れた植民地支配の反省に立ち、他者の自由を奪わない、投資や貿易の名のもとに収奪しない、中央集権国家を求めないという３つの原理が世界を平和に導くであろう。
+++ 奪われたという感情が憎悪を生む +++
イスラム世界ではテロリストたちによる残虐行為が報道されます。テロ行為の源はアメリカやイスラエル、宗教的対立者に対する憎悪です。多くの同胞が生命を奪われると、直接的な恐怖と怒りを生みます。経済的な圧迫を受けると、個人レベルでも失業の恐怖を味わい、それが怒りに変わります。憎悪は社会心理学的な障害のひとつと考えられます。また、文化や習慣の違いに根ざす差別や蔑みも屈辱感から憎悪に発展することがあるでしょう。有利な立場を利用して利益を囲い込み、格差を作る行為も同様です。憎悪の感情は貧困や差別、宗教やイデオロギーから生み出され、解決するには経済発展や民主化が必要と考えます。
憎悪は持続的で執念深い怒りです。心の奥深くに沈殿して思考障害や人格障害を引き起こします。うまく処理しないと肥大化し精神や行動を侵食します。テロリストたちは憎悪をエネルギーとして無差別殺人や自爆テロなどを引き起します。集団心理を利用して全体主義的な体制を維持する政治家もいました。人々が抱く漠然とした不満を利用し、仮想敵を作って、不満の原因は略奪であるとプロパガンダを張れば、それは憎悪へと向かいます。敵に不満の責任を押しつけることで、自身への批判をかわし、政治的、経済的な利益を得ようとする行為です。歴史を紐解いても、憎悪が集団的なヒステリーに発展し、残虐な暴力行為が行われた例はたくさんあります。
この憎悪の連鎖を断ち切るには、運命に対する半ば肯定的な諦めしかないでしょう。憎悪をぶつける行為が自らの立ち直りを阻害するという寛恕しかありません。そして、失った者へ別れを告げ、悲劇を繰り返さない仕組みづくりを模索しながら、新たな人生を構築するのです。
+++ 間接的な情報の下では人道に反する行為さえ行われる +++
ナチス政権下で行われたユダヤ人大量虐殺を実行した最高責任者は凡庸な小役人であるアドルフ・アイヒマンです。非人道的な仕事を他の通常業務と同じように受け入れ、命令だったと裁判で繰り返し主張しました。制度化されて工場化された何百万もの人間の抹殺はこうして起こりました。おそらく、過去の専制君主の時代には強権の下、何度も繰り返されてきたことだと思います。しかし、第二次世界大戦時にはすでに民主主義や基本的人権について教育された人々がいたはずです。戦時の狂気であったと括るのは簡単です。
拷問を手助けする依頼を被験者に行い、本当に苦痛を与えるかを調査した実験があります。結果は単純です。人間は権威者の命令の下では、どんなひどいことでも躊躇せずに実行する傾向が強い。責任を他人に負わせることで、通常行わない犯罪行為も実行できるのです。
世界はマスコミやインターネットなどで繋がり、個人が見え、聞ける世界が途方もなく巨大化しました。世界全体のつながりを考慮して考えることは人間の能力を超えます。そのため、短絡的に、私たちの想像力や責任能力はもはや通用しないと諦めてしまいがちです。結果、自分で考えることを放棄し、他人の意見を盲信したり、厚顔無恥に極端な意見を放ったりします。狭いグループ内で盛り上がり、誰かの責任にして極論を当然のごとく主張する。インターネットは今や、広い世界にアクセスできる一方で、狭い世界で同志が語り合うツールでもあります。
+++ 民主主義と中央集権国家 +++
人口の増加がそれほど劇的でなかったアフリカ、東南アジア、ラテンアメリカは自然条件が厳しく、人口が分散し、中央集権的な政治制度はあまり発展しませんでした。そのため、中央集権国家が技術を競い合ったアジアやヨーロッパに比べて、結果として技術水準が低いままでした。
人口が増えにくい社会、また、生態系の生産性が高い土地に囲まれる社会では、内部で資源や政治権力をめぐる紛争が起きたら、不満を持つものは権力者とけんかするのではなく、別のところに新しい統治体を作ればよかったのです。つまり、権力を持ち、不満を持つ人々の弾圧を常とした中央集権国家が必要なかったのです。
現代のこれら周辺の国々の不幸は民主主義と中央集権国家が人工的に持ち込まれたことです。これらの地域は大小の多様な民族集団が共存しています。勝者総取りの多数決民主主義の原理によって、過半数を制した民族政党が支配権を独占し資源を身内で分配すると、選挙で敗北した民族はすべてを失う。負けた少数民族はクーデターに走るしかないという破滅的な結果になったのです。
実は民主主義が持ち込まれる前は、地域内の大民族と小民族が共存しながら、コンセンサスで物事を決めて行くスタイルが主流でした。協調的な枠組みで内部のもめ事を解決していくスタイルはアフリカと東南アジアの地域機構ではそれなりに定着していました。第二次世界大戦後の民族自決による国家の成立はまだまだ分離が不十分なところに民主主義が、そして体制を変更するために中央集権が持ち込まれたのでした。
民主主義と中央集権国家は必ずしもこれからの世界を住みよくするわけではありません。どこかの大国が行っているような力づくでの民主主義（権力のための）は不幸を量産することになるのです。
