1 章 生物とはなにか
私たちの身の回りには，たくさんの生物がいる。もちろん私たちヒトも生物のなかの1 つである。地球上に生物が誕生してから約 40 億年ともいわれる。現在，地球上には100 万種類以上の生物が知られており，未分類のものを含めると 1000 万種以上ともいわれる。大きい生物もいればきわめて小さい生物もいる。
「生物とはなにか」を考える際に大事な点は 2 つある。1 つは「共通性」であり，もう1 つは「多様性」である。この章では，生物の共通性，多様性について触れるとともに，これから学ぶ生物学の概要を示したい。この本を読み進める上での地図のような役割と思っていただければいいし，この本全体を読む時間が無い方は，この章だけでも読んでざっくりとした生物学を知ってほしい。

高校「生物基礎」で学んだこと
・ 生物は共通性と多様性をもつ。
・ 生物すべてがもつ特徴は，細胞から構成されること，自ら栄養を得て増殖することができること，などが挙げられる。

1･1

生物の共通性生物と単なる化学物質との違いは何だろう。動くか動かないか，単純か複雑か，ということだけで説明がつかないことは明らかである。ここで，すべての生物がもつ特徴を挙げてみる（図 1･1）。
1 つ目の特徴は，生物が細胞から成り立っている点である。シュワンらによって提唱された細胞説は，今でも生物の定義の 1 つとして正しい。
2 つ目は，自らが増殖できる点である。もう少し詳しく言うと，自分の複製に必要な道具（材料ではないことに注意）を一通り自分自身でつくれることが生1

1章

生物とはなにか細胞からできている物である条件で，例えばウイル

子孫を残す

スが「生物」とはみなされない
理由は，転写などを宿主がもつ道具を借りて行っているからである。
3 つ目は，自らの複製に必要遺伝情報をもつな遺伝情報をもち，同じ形・機代謝する能をもつ個体を生み出せる点である。この，遺伝情報は核酸がもっている点も，生物全体の特徴である。
4 つ目は，代謝を行い，個体図 1･1の維持に必要なエネルギーを産生物とは：生物の共通性

生することである。これは自己増殖ができることに含まれる。

「ほとんど」の生物の特徴はもっとたくさん挙げることができるかもしれない
が，すべての生物の特徴としては以上の 4 つが考えられるだろう。この 4 つの特徴をもつ「モノ」は，化学物質ではなく「生物」と記述されるべきである。

1･2

生物の多様性生物にはさまざまな「種」がある。一応の種の定義は，他の種と交配できな
いことであるが，近縁種ではその限りではない。すべての生物種は，3 つのドメイン（真正細菌ドメイン，
古細菌ドメイン，
真核生物ドメイン）に分類される（図1･2a）。
真正細菌（細菌）と古細菌（アーキア）はともに原核生物である（図 1･2b）。
かつて古細菌は真正細菌よりも原始的な生物であるとされていたが，近年のゲノム解析の結果では，古

真正細菌
ドメイン

古細菌
ドメイン

真核生物
ドメイン

細菌はむしろ真核生物に近いということが示されている。
真核生物ドメインは，かつて菌，原生生物，植物，動物の 4 つの大きな分類群（界）に分けられてい2

図 1･2a

生物種を構成する 3 つのドメイン

1章

生物とはなにか
生態系

循環
個体

食物

連鎖

個体

個体

個体群

無機的環境

図 1･8

生物個体と生態系

このことについて，無思慮でいてはいけないのは当然で，現在はさまざまな国
際的な取り組みや法律などによって，生態系の変化をなるべく食い止めようとする動きが活発に見られる。

1 章の練習問題

問 1 生物がもつ共通の特徴を 4 つ挙げよ。
問 2 以下の文章のうち，もっとも適切なものを 1 つ選べ。
ア

同化によって有機物を分解して ATP を合成する。

イ

翻訳によって合成されたタンパク質は，すべて拡散によって細胞内を移動する。

ウ

細胞骨格は，細胞の形を維持し，移動することに役立っている。

エ

生体の環境を一定に保つ機構であるホメオスタシスは，主にホルモンがその役割を担っ
ている。

問3

公害や自然破壊による生態系の変化は，人間生活にどのような影響をもたらすか，記述せよ。

8

4 章 DNA とゲノム
─ 生物を生みだす情報 ─

遺伝情報を担う DNA は，どのような構造で，どのように複製し，どのように発現しているか。また，それらが細胞に収められているゲノムとは？

これらについて，その意

味づけも含めて理解していこう。

高校「生物基礎」で学んだこと
・ 遺伝情報は DNA（デオキシリボ核酸）が担っている。
・ DNA の単位はヌクレオチド。ヌクレオチドは糖（DNA の場合はデオキシリボース），
塩基とリン酸からできている。
・ DNA は二重らせん構造をとっている。
・ 塩基は 4 種類，ACGT。A と T，C と G が特異的に結合する。これを相補性という。
・ DNA の複製は細胞分裂にさきがけて起こる。2 本鎖のうちの 1 本は必ずもともとの鎖。
これを半保存的複製とよぶ。
・ RNA も糖，塩基，リン酸からできているが，糖はデオキシリボースではなくリボース。
塩基は T のかわりに U が使われる。RNA も相補鎖を形成することができる。
・ 相補性を利用した，DNA から mRNA（メッセンジャー RNA）への写し取りを転写という。
・ mRNA の情報をもとにアミノ酸が連結されてタンパク質ができることを翻訳という。
・ 配偶子に入っている，生命活動に必要な遺伝情報の 1 セットをゲノムという。

4･1

DNA の構造
私たちのからだをつくるための情報は DNA がもっている。DNA は 4 種類のヌクレオチドがつながってできた鎖状の構造で，ヌクレオチドは塩基，糖，リン酸という 3 つの部分からできている。ここで，ヌクレオチドの構造を詳しく

26

4･1

リン酸

4′ 五炭糖

NH2
N1 6 5－ ＝

NH2
N1 6 5
H

N
9

4′

H

H
3′

34

N

8

N

O
N
7

9

2

H2 N

N
H

N

HN1 6 5

H

8

7

34

9

H

8

N
H

N

グアニン（G）

アデニン（A）

5′

HO－P－O－CH2
O－

プリン

2

7

34

N

O

1′

2′

3′

2

塩基

塩基

5′

DNA の構造

O
H

1′

H

ピリミジン

O

NH2

2′

OH H

N3 4 5
2

16

N
H

H

シトシン（C）

HN 3 4 5
O

2

16

N
H

CH3
H

チミン（T）

HN 3 4 5
O

2

16

N
H

H
H

4

章

O

H

O

ウラシル（U）
ＤＮＡとゲノム

図 4･1 ヌクレオチドの構造
ここではデオキシリボヌクレオチド（DNA の単位）を示している。RNA の単位であるリボヌクレオチドは赤字の H が OH となる（p.30）。

見ていく（図 4･1）。
まずは塩基について，4 つの塩基がもつ特徴を，分類によって考えてみる。相補性という視点からは，A と T，G と C に分けることができる。また，化学構
造からは，環状構造を 2 つもつ A と G（これをプリンという），環状構造が 1 つの C と T（これをピリミジンという）と分類することでもできる。次に糖の構造を見る。DNA の糖は，炭素原子を 5 つもっていて，それぞれの炭素に番号がつけられている。図のように，5 番目の C（5 位の C，あるいは 5′（5 ダッシュ，またはプライム）とよぶ）にはリン酸が，3 番目（3 位，3′）の C には OH がついている。ちなみに 2 位の C には 3 位とちがって OH ではなく H がついているが，DNA を「デ」オキシリボ核酸という理由は，ここの「オキシ（＝酸素）」が「デ（＝無い）」だからである。DNA は，3 位の OH がはずれ，5 位のリン酸基とつながる（これをホスホジエステル結合とよぶ）。最後はリン酸である。核酸が「酸」である理由は，リン酸基がイオン化していて負電荷をもっているからである。
DNA の構造で重要なことは鎖の「方向性」である。この章では「5′→ 3′」というキーワードが何度も出てくるが，このあと出てくる DNA の複製，転写を正しく理解するためにも重要なのでしっかり理解してほしい（図 4･2）。
DNA は 2 本の鎖が向き合っている。転写で mRNA を写し取るときの鋳型となる鎖をアンチセンス鎖とよぶ。しかし，遺伝子の向きはもう一方の鎖，セン27

4章

DNA とゲノム ─ 生物を生みだす情報 ─

バイオテクノロジー（3）る。これは，短い RNA 断片と，組換え酵素：遺伝子破壊とゲノム編集（Cas9 リコンビナーゼ）を細胞に導入すると，RNA 断片が，同じ塩基配列をもった本章で説明したように，遺伝子の情報は

DNA 配列を選んで結合し，その場所を切DNA の塩基配列として書き込まれており，断できる。細胞には切断 DNA の修復機構

ヒトを含むさまざまな生物の遺伝情報は，が備わっているので，切られた DNA はま

DNA シークエンシングによって現在も日々

たつなげられるが，2 本鎖が両方切られた解読が進んでいる。研究の分野では，遺伝DNA の修復は簡単ではなく，少しヌクレオ子の働きを調べるため，解明された塩基配チドを継ぎ足したり，逆に DNA を削り取っ列の情報を元に，その遺伝子だけを破壊してから連結する。このため，その部分の塩て表現型や効果を観察する，という実験を

基配列は変わってしまう。そこがミソで，よく行う。

結果的に遺伝子が破壊されることとなる。

これまでに，遺伝子破壊はさまざまな方

CRISPR-Cas9 法の特徴は，短い RNA と 1法で行われてきた。例えばショウジョウバ

種類のタンパク質を入れればどんな生物種

エの突然変異体もその 1 つである。この場でも遺伝子破壊を行うことができる点であ合は，遺伝子破壊された個体を自然界からる。このため，非モデル生物の研究が飛躍

探し，そして実験に用いられた。もちろん，的に伸展することとなった。

まれにしか生じない変異体の中から望みのさて，自分自身のゲノム情報がすべて明変異体を探し出すのは大変なので，例えばらかになり，その中に，病気になりやすい

放射線を照射したり，変異原を摂食させる

形質が見つかったとしよう。CRISPR-Cas9

ことで遺伝子の変異効率を上げたうえで探法を用いれば自分の遺伝子も改変できるだ

し出すということも行われてきた。しかし，ろ う。 し か し， 安 易 に そ の よ う な こ と がこれらは遺伝子の破壊がランダムに起こる

行われて果たして問題はないのだろうか。

ので，望む遺伝子が破壊された個体を探し2018 年後半に外国の研究者が，CRISPR-

出す必要があり非効率である。そのため，

Cas9 法でヒト胚の遺伝子改変を行い，子人工的につくった破壊遺伝子を含む断片を宮に戻しその後出産された，というニュー

卵内に導入し，いわゆる ｢相同組換え｣ とスが報道された。エイズに罹患した親が，いう手法によって望む遺伝子だけを効率よ

生まれてくる子供がエイズに耐性をもつよく壊す方法が 1980 年代の終わりに開発さうな遺伝子改変を施したかった，という理れた。この手法は現在も使われているが，由は，素直に聞けば ｢じゃあやればいいの

いかに効率を上げるか，また利用できる生では｣ と思うかもしれない。しかし，本当物種が限定されるなどの問題がある。

にそれが正しいのかどうか，人間が安易に2010 年代に入り，ゲノム編集という方

人間の遺伝子に手を加えることの問題点に法が非常に大きく取り上げられるようについて，この本を読むそれぞれの方がそのなった。その 1 つが CRISPR-Cas9（クリ是非について改めて考えてみてほしい。

スパー・キャス 9）法とよばれる方法であ40

6 章 細胞骨格・細胞接着・細胞運動─ からだを支え，動かす仕組み ─

多細胞生物は，字のごとく複数の細胞からつくられている。それらが簡単にちぎれた
りとれたりしないことは，自分のからだをつねってみればわかる。また，動物のからだ
はアメーバのように自由に変形せず，地球上の重力に負けず，それぞれの生物種ならではの形を保っている。このような構造を維持するための仕組みは，どのようなものだろうか。
この章では，細胞同士がどのようにつなぎとめられ，細胞の形がどのように保たれ，そして（多細胞）生物のからだの形がどのように維持されているのかについて説明する。
また，からだの形をつくりあげる上では，細胞自身の動きも大事である。それがなぜ必要か，その理由は発生の章で詳しく説明するが，この章では細胞の動きがどのようにして起こるのか，基本的な仕組みを理解してほしい。

高校「生物基礎」で学んだこと：この章の内容は，生物基礎ではほとんど扱われない。
（補）「生物」で習うこととしては，・ 細胞質マトリックス（基質）にはさまざまな繊維状構造があり，細胞の形を保っている。これを細胞骨格という。
・ 細胞骨格にはアクチンフィラメント，微小管，中間径フィラメントがある。
・ 細胞同士の結合，細胞と細胞外マトリックスとの結合を細胞接着とよぶ。
・ 細胞同士の結合にはカドヘリンが，細胞と細胞外基質との結合にはインテグリンが関わる。
などがあるが，教科書会社によって扱っていない場合もある。

6･1細胞を「支える」仕組み
細胞膜は柔軟性に富んでいる。もし細胞が，細胞膜で囲まれた「ふくろ」に水が入っているだけのものだとすると，水が入った風船のごとくボール状の形
51

6章

細胞骨格・細胞接着・細胞運動 ─ からだを支え，動かす仕組み ─
重力

引っ張り

抵抗力

図 6･1

細胞にかかる力と変形になることは簡単に想像できる。しかし，私たちのからだを構成する細胞が実際に球状であるものは比較的少ない。さらに，動物を構成する細胞が，液体に満たされた袋を集めただけだとすると，重力や外からの引っ張りに耐えることができず，簡単に変形してしまう。また，つながった細胞も，引っ張りの力には耐えることができず簡単に引きちぎられるだろう（図 6･1）。
このように，物理的に強いとはいえない細胞はどのようにして支えられるのか。主に，次の 3 つが重要である（図 6･2a）。
① 細胞の中で支える：細胞骨格② 細胞の外で支える：細胞外マトリックス③ 細胞同士を連結する：細胞接着
これらについて，順番に説明していくが，その前に細胞の構造の概略について，皮膚などを構成する上皮細胞を例に説明しておく（図 6･2b）。一般に，細胞は決められた極性（方向）をもつことが多い。上皮細胞の場合では，表面側（頂端側）と裏側（基底側），そして側面に区別される。側面は基底側と性質が似ており，同じに扱われることもある。基底側の細胞の下には，基底膜とよばれる細胞外
マトリックス（➡ 6･3 節）に富む構造があり，上皮細胞のつなぎとめに重要なだけでなく，細胞の性質（例えば細胞の分化状態）の保持などの役割も果たし
ている。
(a)

(b)

①細胞骨格

頂端側

③細胞接着
側面
②細胞外マトリックス

図 6･2

52

細胞・組織を支える方法

基底側
基底膜

6･2

6･2

細胞を中から支える：細胞骨格

細胞を中から支える：細胞骨格
細胞骨格は，細胞そのものを物理的に支えるために必須な繊維状構造である。
細胞骨格は，主にアクチン繊維，微小管，中間径フィラメントの 3 種類があり，それぞれ特徴をもっている（図 6･3）
。

6･2･1

アクチン繊維アクチン繊維は 3 つの細胞骨格の中で一番細い。アクチンが細胞骨格として働くときは繊維状であるが，実は球状のタンパク質である G- アクチンが数珠状に連なってできている。
アクチン繊維の重要な特徴は，G- アクチンの脱重合が比較的頻繁に起こること，そして繊維に方向がある（極性をもつ）ことが挙げられる。アクチン繊維の重合と脱重合には，ATP が関係している。アクチンは ATP が結合した状態
だと繊維に重合することができ，逆に ATP のリン酸基が 1 つ外れて ADP になるとアクチン繊維から外れ，脱重合する。また，アクチン繊維の極性は，連なっている G- アクチンの方向によって決められる。通常，プラス端とマイナス端と6章

いう呼び方をする。プラス端とマイナス端ではどちらも重合・脱重合が起こるが，プラス端の方が重合の頻度が高い。

細胞骨格・細胞接着・細胞運動

アクチン繊維の役割でもっとも有名なのは，ミオシンと共に骨格筋の形成である。しかしそれだけではなく，からだを構成する多くの細胞で，アクチン繊
維は細胞膜近辺に裏打ち的に存在して細胞の物理的な強度を高めている。また，細胞が移動するとき，その先端（先導端）ではアクチン繊維の重合が促進される。
このような構造は仮足とよばれる（➡ 6･7 節）。このように，アクチン繊維は細胞の運動にも重要な役割を果たす。
アクチン繊維プラス端

5～9 nmマイナス端

微小管24～25 nm

プラス端

マイナス端

中間径フィラメント

図 6･3

10 nm

細胞骨格

53

7 章 シグナル応答と細胞内シグナル伝達
─ 細胞が情報を得る方法 ─細胞のまわりを取り囲む環境は，時々刻々と変化する。気温が上がったり下がったり，
雨が降ったり乾燥したりする。それだけではなく，細胞のまわりにはさまざまな化学物
質などがやってくる。このような多種多様な「刺激」に対して，細胞は応答する。
それでは，細胞の応答とはいったい何か。なぜ応答が必要か。そして，それはどのよ
うにして行われているのか。この章では，細胞内シグナル伝達系とよばれる，細胞外の刺激に応答した細胞がその情報をどのようにして伝えるか，について説明する。この内
容は，生命現象全体に共通のもので非常に重要な概念なのだが，高校ではあまり触れられない内容である。そういう意味では，大学で学ぶ生物学の重要分野の 1 つともいえる
ので，しっかりと理解してほしい。

高校「生物基礎」で学んだこと
上記のように，高校生物ではほとんど学習していない分野である。あえて挙げると，・ 外界からの温度，光，化学物質などの刺激に対して，生物は様々な反応を示す。
くらいだろう。受容体という言葉くらいは聞いたことがあるかもしれない。

7･1

シグナル応答の概要
そもそも，細胞が受け止める情報とは何だろうか。近年いろいろな研究があるが，基本的には「モノ」，例えばタンパク質，または化学物質であると考えてよい。これらをシグナル分子とよぶ。
シグナル分子が細胞外にたくさんあると，そのことを細胞は検知する。具体的には，細胞膜に埋め込まれている受容体にシグナル分子が結合する。これが細胞のシグナル応答の第一歩である（図 7･1）。
受容体に結合するシグナル分子をリガンドとよぶ。リガンドはホルモン，成

64

7･1

リガンド

エンドクリン型

細胞膜

パラクリン型

シグナル応答の概要

オートクリン型

細胞接触型

受容体

図 7･1

リガンドと受容体
図 7･2

シグナル分子の移動経路

長因子など，たくさんの種類が知られており，またそれぞれのリガンドには専用の受容体が準備されている。
それでは，リガンドはどこからやってくるのだろうか。これについては，いくつかの分類ができる（図 7･2）。すぐ横の細胞からリガンドがやってくる場合（パラクリン），自分自身がリガンドを出す場合（オートクリン），ホルモンのように遠くの細胞からリガンドがやってくる場合（エンドクリン）などが挙げられる。
では，受容体とリガンドが結合すると，何が起こるのだろうか。簡単に言うと，受容体そのものが変化する。特に，細胞質側の変化（形の変化や官能基の修飾（ホルモン，増殖因子，
サイトカインなど）

受容体
細胞内への
シグナルの伝達
細胞内シグナル伝達系（タンパク質の機能の変化など）

すると，例えば受容体に別のタンパク質7が結合したり，受容体そのものに酵素活性がある場合はその活性が上昇し，別のタンシグナル応答と細胞内シグナル伝達受容体との特異的な結合など）が引き起こされる。

章

シグナル分子パク質に影響を与える。こういった変化は，
1 つのタンパク質の変化ではなく，複数のタンパク質に対して順番に引き起こされていく（図 7･3）。これが，シグナル「伝達」
機構とよばれるゆえんである。
その最終地点はどこか。後述するように，
1 つは核内の遺伝子，つまり遺伝子の発現変化である。他にも，細胞の中に存在する

細胞の応答

図 7･3

細胞内シグナル伝達の概念

酵素活性の変化による物質の生産なども挙げられる。
次に，タンパク質の「変化」について，
65

12 章 内部環境の維持機構
─ 生物は環境の変化にどう対応するか ─

生物の個体は，絶えず何らかの環境変動にさらされているにもかかわらず，生命活動を維持することが可能である。化学反応では，反応温度に依存してその効率を変動させるが，それとはまったく対照的である。ホメオスタシス（恒常性）については高校生物でも比較的よく学習されている分野ではあるが，この章では，改めて内部環境を維持する仕組みについて触れたい。

高校「生物基礎」で学んだこと【内分泌】

・ 体内環境を一定に保つため，産生細胞から遠く離れた細胞に働きかける物質をホルモンとよぶ。ホルモンを分泌する器官はからだの中のあちこちにある。ホルモンが作用する器官を標的器官という。
・ ホルモンの調節は，主に脳にある視床下部と脳下垂体によって行われる。脳下垂体はさらに前葉と後葉があり，それぞれ違う働きをもつ。
・ ホルモンの種類としては，脳下垂体から分泌されるバソプレシン，甲状腺から分泌されるチロキシン，膵臓ランゲルハンス島から分泌されるインスリン・グルカゴン，
副腎皮質から分泌される鉱質・糖質コルチコイド，副腎髄質から分泌されるアドレ
ナリンなどが知られる。

【血糖値調節】
・ 血糖値の調節はいくつかのホルモンが担っている。血糖値が下降したときはグルカゴ
ンや糖質コルチコイド，アドレナリンなどが作用して肝臓のグリコーゲンがグルコースに変換される。一方，血糖値が上昇したときにはインスリンが働く。
【水分調節】（図 12･6）
じん う

・ 腎臓は皮質と髄質，腎盂からなる。皮質と髄質の部分にはネフロンがある。
・ ネフロンの一部，糸球体で血液から老廃物が水とともに濾過される。

116

12･2

内分泌

・ その後，細尿管で水とイオンが再吸収され，濃縮された尿が体外に排出される。
【免疫と生体防御】・ 微生物やウイルスなどの外敵が外部から個体内に侵入することを防ぐ仕組みを免疫とよぶ。
・ 免疫には自然免疫と獲得免疫がある。前者は樹状細胞やマクロファージが関わり，後者は T 細胞と B 細胞がその主役となる。
・ キラー T 細胞（細胞傷害性 T 細胞）が関わる免疫システムは細胞性免疫，B 細胞とその産生物である抗体が関わる免疫システムは体液性免疫とよばれる。

章

12

自律神経と交感・副交感神経

内部環境の維持機構

12･1

体内環境を一定に保つため，神経系，特に不随意である自律神経が重要な働きをする。自律神経は大別すると交感神経と副交感神経に分かれ，環境変化への対応，その対応によって変化したからだの状態を元に戻すことにそれぞれ関わる。
一例を挙げると，外敵との闘いなど緊張状態になったとき，交感神経が働き，心拍数や呼吸数，体温の上昇，瞳孔の拡大，胃液・唾液分泌の抑制などが起こる。
交感神経は，背骨（脊柱）の外側に張り付くように存在する交感神経幹から出た節後ニューロンが各器官につながり，さまざまな反応をうながす。一方，副交感神経は，交感神経によって変動した体内の反応を元に戻す。副交感神経は，交感神経幹ではなく中脳・延髄そして仙髄などから伸びている。交感神経と副交感神経をコントロールする場所が違っている点は興味深い（図 12･1）
。

12･2

内分泌
内分泌系は，ホルモンに代表されるように，化学物質によって体内環境を一定に保つ仕組みである。それら化学物質は脳からの指令によって分泌されることが多いが，ここで神経による指令伝達とホルモンによる指令伝達の違いについて触れる。
神経は，脳からからだの隅々まで確実に信号を伝える。また，その速度は有髄神経を利用した場合非常に速い（有髄神経では 100 m/s 以上のものもある）。
117

12 章

内部環境の維持機構 ─ 生物は環境の変化にどう対応するか ─
間脳

脳梁

上頸神経節

抑制
小脳

顔面神経

耳下腺

舌咽神経
拍動抑制

頸髄

延髄

動眼神経

涙腺，顎下腺，舌下腺

拍動促進

橋

目

瞳孔拡大

中脳

心臓
腹腔神経節

抑制

気管支

迷走神経

胃

促進

胸髄
脊髄

肝臓
膵臓

腸

腰髄

上腸間膜
神経節

副腎
腎臓

大腸

交感神経

膀胱

交感神経幹
交感神経系

図 12･1

骨盤神経

弛緩

収縮

調節器官

副交感神経系

仙髄

仙髄

下腸間膜
神経節

交感・副交感神経

一方，神経は決められた標的だけに正確に情報を伝達するが，体全体の統合的な反応をうながすためにはそれだけ多くの神経細胞が必要となる。逆に，ホルモンによる調節は，標的細胞だけに速いスピードで情報を伝えることはできな
いが，少ない種類の物質を使い，体全体を協調的に反応させることが可能となる（図 12･2）。
ホルモンにはさまざまな種類
神経

伝達速度が速い
標的が明確がある。ホルモンを生産する器官としては，視床下部，脳下垂体，甲状腺，生殖器官，副腎だ

ホルモン

伝達速度はゆっくり
作用範囲が広範

けでなく，膵臓や胃・腸などの消化器など多岐にわたる。主なホルモンについてまとめたもの

図 12･2118

神経による調節，ホルモンによる調節を表 12･1 に示す。

14 章 生物の系統と分類
─ 生物はいろいろいる ─

地球上にはありとあらゆる生物が生息している。同定されている種は約 100 万種であるが，実際には 1000 万種，あるいはそれ以上の生物種が存在するといわれている。これらはすべてがまったくバラバラであるかというともちろんそうではなく，それぞれに似た点もある。私たちがそのことを秩序立てて理解する上で，生物種の「分類」，すなわ
ちそれぞれの種そのものを定義し，それらを仲間分けすることはとても大事である。また，
このような分類を通して，種の多様性が生み出されてきた根拠が浮かび上がってくる。
この章では，生物の系統・分類の概要を説明した上で，それぞれのカテゴリーに属する生物の特徴をごく簡単に説明していく。

生物は多様であること，ということは高校で学習するまでもなく知っていることだろう。ただ，系統・分類の内容は，残念ながら生物基礎ではほとんど触れられていない。地球上にはどのような生物がいるのか，そしてそれらはどのように分類することができるのかを理解してほしい。

14･1

生物の分類法種を分類する上で大事なことは，その種を定義して記述することである。ある生物個体をみて，「これは何」と判別できないと，そもそも種の違いを議論す
ることは不可能である。種を同定したら命名する必要があるが，この方法として現在は二名法で記述されることが多い。
18 世紀，
リンネ（Carl von Linne）によって，ラテン語 2 語を用いて生物の種を指定することが始められた。最初の語で属名（後述），後の語で種小名を示す。例えばヒト（Homo sapiens）の場合は，Homo が属名（ヒト属），sapiens が種小名，ということになる。
判別する程度も重要なことである。例えば，ネコ（Felis catus）を見せて「こ
146

14･1

生物の分類法れは何ですか？」と尋ねたと き， 多 く の 人 は「 ネ コ 」というだろうが，「哺乳類」

動物界
脊索動物門

という人，
「動物」という人

哺乳綱もいるかもしれないし，研食肉目

究 者 な ら ち ゃ ん と「Felis
catus」と答えるかもしれな

ネコ科

い。どの答えが正しいかと

ネコ属

いうと，これらの答えはす

ネコ

べ て 正 し い。 こ の よ う に，

図 14･1

生 物 種 を 分 類 す る 上 で は，生物種の分類

階層的な考えが重要である。
この階層は，くくりの広い順に「界」「門」「綱」「目」「科」「属」「種」で表される（図 14･1）。
このように，それぞれの種が同定され分類されるが，以上の概念は仲間を集める，というところまでである。しかし，それぞれの種はあくまで「仲間」なので，それぞれの種は当然ながら同じではなく違うものである。では，次に問14

章題になるのは，それぞれが「どの程度」違っているか，である。このことを示す上で用いられるのが系統樹である（図 14･2）。

生物の系統と分類

系統樹は，以前は種の外見や行動パターンの違いの大小によってゴリラつくられたが，現在は，遺伝子の塩基配列，あるいはタンパク質のヒト

アミノ酸配列を比較し，その違いの大小をもとにしてつくられるこ

チンパンジーとが増えている（分子系統樹とよばれる）。そのため，昔の系統樹

ボノボと現在の系統樹はときに大きく書き換えられる。以下に説明する内オランウータン

容の中には，ごく最近変更されたものもある。また，今後書き換わ

図 14･2系統樹の例る可能性もあるが，科学が進歩していることを反映していると理解してほしい。
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15 章 生物の生態系と多様性
─ 地球と生物の関係を考える ─

私たちの地球には，多くの種類の生物が生息している。また，その状態が維持されている。これは，生物間の相互作用もあれば，生物 ― 非生物の相互作用もある。また，状態の維持は完全な均一性の継続ではなく，ある程度の変化と復元を繰り返している。しかし，さまざまな要因によってこの生態系は時として大きく撹乱されることがある。隕石の衝突といった天変地異もその 1 つだが，特に 20 世紀に入ってからは人間活動そのものが生態系のバランスを大きく乱す要因の 1 つになっている。
生態系とは何か，現在どのような問題があり，どうすればその問題は解決できるのか。
この章の内容も，高校の生物基礎ではかなり詳しく出ているが，それを踏まえた上で，もう一度理解を深めてほしい。

高校「生物基礎」で学んだこと
・ 地球上に生育する植物の集まりを植生という。森林，草原など，気候によってさまざ
まな種類がある。また，1 つの植生は，多種多様な植物から構成されている。
・ 植生は時間とともに変化する。これを遷移とよぶ。一次遷移，二次遷移を経て安定的な植生になった状態は極相とよばれる。
・ 植生とそこに生息する動物を含めたすべての景観のまとまりをバイオーム＊とよぶ。地球上にはさまざまなバイオームがある。これらは降水量と気温によって分類が可能である。
（＊バイオームは生物群系ともよばれ，生物群集（後述）よりも大きな括りとしてとらえられる）・ ある領域について，生物と非生物すべてを 1 つのまとまりとしてとらえたものは生態系とよばれる。小さいものでは水槽の中も 1 つの生態系であり，また地球も 1 つの生態系ととらえることができる。
・ 生態系の中にいる生物は，生産者と消費者，分解者に分類でき，これらが非生物的環
境（水や空気，光など）と相互作用する。生態系において，物質は循環する。この中には，生産者によってつくられた有機物も含まれる。
・ 生態系はある周期をもって一定に保たれているが，人間活動などによってそのバランスが崩れることがある。そのため，生態系を保全することが必要である。

155

15 章

生物の生態系と多様性 ─ 地球と生物の関係を考える ─

15･1

生物群集と個体の相互関係研究室など特殊な環境を除けば，その場所に単一の生物種だけがいることはほとんどなく，必ず複数の生物が一緒に暮らしている。それは，地球全体を捉えるだけではなく，ある地区，ある森，ある池，といったように，ごく限定された範囲ですらそうである。このような，ある一定の地域に生息する生物の集合を生物群集とよぶ。
生物群集に属する生物は，おのおのが完全に独立して生息しているかというとそうではなく，さまざまな相互関係が存在する。例えば草食動物は草を食べて生きる。つまり，草食動物と植物の間には，食う食われるの関係がある（摂食）。
草食動物同士の関係もある。同じ草を食べる複数の草食動物は，それが異なる種であれ同じ種であれ，互いが「えさ」をめぐるライバル関係にある（競争）。
えさを食べたあとにだす「ふん」は土に戻り，これは微生物や植物の栄養になる。
このように，生物群集における種間の関係にはいくつかの種類がある（図15･1）。摂食と競争は以上に述べたとおりである。それ以外の関係もある。1 つは寄生である。寄生は，他の生物種がもつ養分を使って生息するパターンであり，摂食ではないが一方だけが利益を得る関係である。他には，共生がある。相利共生は互いに得になるような共生関係で，例えば植物と窒素固定細菌において，窒素固定細菌は植物の栄養をもらう一方，植物は窒素固定細菌によってつくられた窒素化合物を利用する。また，クジラにくっついてテリトリーを広げるフジツボは，クジラに対しては利益にも不利益にもならないので，この関係は片利共生とよばれる。以上のような，さまざまな個体同士の複雑な関係性の中で生物群集は成り立っている。

種D
種E

共生

摂食
種A
種B

競争

種C

生物群集

図 15･1156

生物群集と種間の関係