おまけのおまけ:霜降り肉は何故おいしいか?

この項目を書いたきっかけは以下に述べました。全部を書き終えてもう一度考えてみると、この表題にいきつきました。

①霜降り肉(例えば獣肉:牛肉と魚肉:マグロ)がおいしいのは、脳がおいしいと思うから

 です。

②何故、脳は霜降り肉をおいしいと思うのでしょうか?

 脳は必須アミノ酸(脊椎動物が自分では合成できないで、摂取を必要とするアミノ酸)と

 必須脂肪酸(動物性脂肪酸でアラキドン酸とDHA)を必要とするからです。

③脳は何故、特に必須アミノ酸と必須脂肪酸を欲しがるのか?

 中枢神経系で最も必要な活動は、寝ている間も24時間、中枢神経回路を動かし続けること

 で、そのためには糖と酸素を十分供給し、ミトコンドリアでATPを作り続ける必要があ ります。分裂しない神経細胞が使うエネルギーは、神経回路をスクラップ・ビルトするこ

 と(可塑性を維持すること、新しい神経回路を作り続けること)です。ヒトの特徴は巨大

 な脳を持ったことです。そして、その脳をフルに使ったことです。

④霜降り肉の特徴は、赤身肉(蛋白質、アミノ酸)と脂肪(必須脂肪酸)を別々に分布させ ないで、混在させたことです。適切な霜降り状態は、摂取した時、最も理想的な脳への

 必須栄養源と言えるのではないでしょうか?

⑤弥生時代以来、農耕民族として生活してきた日本人が、何故霜降り肉のおいしさに目覚め

 たのかは、よくわかりませんが、魚(マグロ、ウナギ)やクジラ(海棲哺乳類)の肉と脂

 肪の食経験から、牛や豚の品種改良に行きついたのかもしれません。古くから家畜の飼育 経験を持つ欧米が赤身肉を好むのは、狩猟時代の経験(刷り込み)が強すぎたのかもしれ ません。

⑥直接のエネルギー源となる(植物由来では澱粉など、動物由来では肝臓のグリコーゲ

 ン)、酸素を運ぶ(血液、魚の血合いなど)、そして必須アミノ酸(情報発現のための

 核酸合成にも必要)と必須脂質(神経細胞の構成成分)は、ミトコンドリアの活動を通し

 て、脳の発達、維持必要であり、おいしいと感じる素材なのでしょう。

 

各種動物の必須アミノ酸と食性と脳

先日、食肉フォーラムの中で、必須アミノ酸と食性と脳の関連について、ちょっとした議論がありました。時間の合間に関連する事項をピックアップしてみました。肉食の重要性は必須アミノ酸の問題よりも脂質にあるのではないかと思われます。

「ヒトは肉好きのサル」と言われています。動物が、共生体として葉緑体でなくミトコンドリアを選んだ時から肉食を運命づけられました。脳の大半は脂質ですが、構成成分の必須要素は動物由来のアラキドン酸とDHAです。これはミトコンドリアの元祖プロテオ細菌が、TCAサイクルを回すために必要とした栄養素です。プロテオ細菌も葉緑体の元祖であるシアノバクテリアも全アミノ酸を合成できますが、主要な脂質はシアノバクテリアでは植物と同様、リノール酸、リノレン酸などです。

 

1、食性と脳

食性:一般に肉食性・草食性・雑食性などがある。

  肉食性:肉食、魚食、虫食、血食

  草食性:草食、花粉食、蜜食、樹液食、果実食、穀物食

  雑食性:動物と植物の両方

  土食性:土、泥

  デトリタス食性:デトリタス

   (生物遺体や生物由来の物質の破片や微生物の死骸、あるいはそれらの排泄物を起源とす

   る微細な有機物粒子。通常は表面や内部に繁殖した微生物群集を伴う。)

  菌食性:真菌、細菌

 

 「食べる」ということを考えてみると、従属栄養(化学合成細菌や光合成細菌のように自らエネルギー生産をして独立栄養で生きられる生物が産生した有機物を横取りして栄養源とする)の原生動物のアメーバやマクロファージ細胞が貪食するイメージがわきます。実際従属栄養化した真核生物単細胞の原生動物は、丸ごと生きた細胞を貪食し、栄養源にしたり(細胞が細胞を食べる)、共生体あるいはゲノムを水平移動させ(宿主のゲノムに取り込む)、進化してきました。葉緑体をベースとした独立栄養の光合成細菌、藻類、植物系と、ミトコンドリアをベースとした従属栄養の動物系に分岐してきたわけですが、細胞が細胞を食べるという意味では、動物細胞は動物細胞を食べる(肉食性)のが、最も効率が良いということになるでしょう。最もミトコンドリアの直接のエネルギー源となる糖は、植物が合成するので、ビタミン等を含め植物食も必要です。

 

ヒトの食性

 www.expo-cosmos.or.jp/img/main/kosmos/22/transcripts_22.pdf

「食とは?人類は何を食べてきたか?」 人は肉好きのサルである!

ヒトはオランウータン、ゴリラ、チンパンジー(類人猿)と共通の祖先から進化した。約1300万年前

 にオランウータン、約650万年前にゴリラ、約500万年前にチンパンジーがヒトとの共通祖先から分

  分岐した。ヒトの特徴は知能が高いことであり、その発達には脳が大きくなることが必須である。 

 チンパンジーの脳容積は300ml程度、現代人の成人男性の脳容積の平均は約1350ml。チンパン ジーと同程度の脳容積しかなかった初期人類(猿人)から、高度の知能をもった現生人類に進化 する過程で脳容積は3倍以上に増えた。チンパンジーの脳容積は500万年前と同じで、ヒトの脳容 積が3倍も増えた理由は、ヒトが動物性食糧を多く摂取するようになったからであると考えられる。

 

  脳組織の50から60%は脂質から構成されている。このうち約3分の1はアラキドン酸やドコサヘキサエン酸のような多価不飽和脂肪酸であり、アラキドン酸は必須脂肪酸で人は体内で合成できない。ドコサヘキサエン酸は同じω3系不飽和脂肪酸のα-リノレン酸から体内で変換されるが、その効率は極めて悪く、最近ではドコサヘキサエン酸も必須脂肪酸に分類される。脳の成長に必要なアラキドン酸とドコサヘキサエン酸は食事から摂取しなければならないが、これらの脂肪酸は植物性食物には少ししか含まれていない。アラキドン酸は肉、ドコサヘキサエン酸は魚脂に多く含まれる。

 

 オランウータンやゴリラやチンパンジーは今でも熱帯の密林に生息し、植物性食物の多い食事

をしている。昆虫や鳥類の卵や小型哺乳類など動物性食物も食べるが、主体は果実、植物の葉 、芽、根など糖質の多い食物である。氷河期の間も、アフリカやアジア地域にわずかに残った森  林で生き延びた(現在の熱帯雨林は地球のわずか6%弱)。彼らは、森に残ったためにヒトのよう 

な進化をとげられなかった。ヒトも森林に住んでいたころは植物性の食糧であったが、ヒトが肉食 になったのは、約250万年前から氷河期が始まったためである

  440万年前に現在のエチオピア地域の熱帯雨林に生息していた初期人類のラミダス猿人

 食事は、木の葉や果実やベリー類など軟らかい植物性食物が主体であった。歯の構造から硬

 い植物を食べるようには適応していなかった。約400万年〜200万年前に生存したウストラロピ 

 テクスは二足歩行を行うようになり、密林からより開けた草原で住むようになった。アフリカ東部や 南部のサバンナの環境に適応し、歯が発達して硬い殻をもつ大きな種子や地下の根なども食べ るようになった。植物性食物を中心にして、さらに小動物の狩猟や、動物の死肉や肉食獣の食べ 残しから動物質性食糧を得るようになった。ヒトが狩猟を開始する直接のきっかけは250万年前く らいから起こってきた気候や環境の変化である。このころから氷河期に移行し、地球上の気温が 低下していき、アフリカの熱帯雨林は縮小し、草原やサバンナに変化していった。氷期の間、地  球全体が乾燥し、降雨量が少なくなると大きな樹木は育たなくなり、草原が増える。草食動物が 

 増え、草食動物を獲物とする大型の肉食動物が棲息するようになる。ヒトはそのような獣を狩猟 

 によって食糧にしてきた。動物以外にも、漁によって魚介類も多く摂取している。

 

 間氷期になって気候が暖かくなって樹木が成長すると木の実や果物なども増えるが、基本的に は肉や魚など動物性の食糧が半分以上を占めていた。氷河期は地球の気候が長期にわたって

寒冷化する期間で、北アメリカやヨーロッパ大陸に氷床が拡大し、アジアやアフリカも気温が低下 して涼しくなり、熱帯雨林は縮小する。氷河期は数万年続いて再び温かい気候に戻る。氷期と氷

期の間を間氷期という。

 地球は、約250万年以降、4万年から10万年の周期で氷期と間氷期を繰り返した。最後の氷期  が終わったのが約1万年前(農耕の開始)で、現在は間氷期。ホモ属(Homo原人)が現れたのは 250万年〜200万年前。この頃から人類は石器を道具として利用し、狩猟や肉食獣の食べ残しか ら得た動物性の食糧が増えてきた(脳が大きくなる600800ml)。さらに、160万年前くらいから人

類は火を使うようになり、食物を火で加熱することによって栄養の吸収が良くなる。150万年前に 住んでいたホモ・エレクトスは積極的に狩猟を行っていた(ジャワ原人の脳容積は800~1200ml)。  このように初期人類の食事は植物性食糧由来の糖質が多いものであったが、250万年くらい前か

ら動物性食料が増えるようになり、少なくとも150万年前くらいから農耕が始まる1万年前くらい

までは、低糖質・高蛋白食であった。

 約1万年前に最後の氷河期が終わり地球は温暖化し農耕と牧畜が始まる。農耕によって穀物

の摂取が増えた。糖質の摂取量は現代人では1250から400g程度であるが、狩猟採集時代の

糖質摂取量は110から125gと推定されている。農耕が始まってから、成人の平均身長は減少

しているという報告がある。農耕が始まって人類の歴史の中ではじめて脳の重量が減少している

ことが報告された。現代人の脳容積は、2万数千年前までヨーロッパに存在したネアンデルタール

人(旧人:脳容積は12001700ml)、その後新人である、クロマニョン人20万年前に出現、脳容積

14001500mlとなり、より小さい。現生人類(6万年前にアフリカ大陸から拡散)の脳容積は、

彼らより10%程度小さいことが明らかになっている。その理由としてタンパク質や不飽和脂肪酸の

摂取量の減少が指摘されてる。農耕によって穀物が豊富になり、糖質が増えた分、肉や脂肪の  摂取量が減ったからである。

 www.daiwa-pharm.com/info/fukuda/7096/(一部改変)

 

2、必須アミノ酸と食性、進化

必須アミノ酸の必須性は、炭素骨格による。必須アミノ酸の合成には長いステップが必要。進化の過程で、この合成系を失った。原核生物、真菌類、植物はすべてのアミノ酸合成能を持つ。 ヒトを含むすべての動物と原生生物(真核単細胞)の細胞性粘菌は必須アミノ酸を持つ。

必須アミノ酸の種類はほとんど同じ、原生生物の進化のある時にほぼ10種のアミノ酸合成能を一斉に失う(ゲノムからも明らか、炭素骨格の合成酵素を欠損した)。しかし、どの過程で能力を失ったか、その原因は何か?は不明。他方、進化の分岐からすると、多細胞生物の祖先(襟鞭毛虫)は、全アミノ酸合成能を持つ。2胚葉性の刺胞動物(サンゴ)も、全アミノ酸を合成する(後述)。他方、3胚葉の土壌線虫は必須アミノ酸を持つ(甲殻類、節足動物の祖先)。進化のいろいろな時点で、別々に必須アミノ酸(合成系の欠損)が生じたとも考えられる?

原生動物の進化は、トリコゾア亜門(ジアルジア)、キネトプラスト門(トリパノソーマ、ユーグレナ)、アメーバ界(アメーバ)、アピコンプレックス門(胞子虫)、繊毛虫門(繊毛虫)の順である。

 

肺炎の原因となるレジオネラ.ニューモフィラ(L.pneumophila)は、アミノ酸のような単純な栄養素

  が不足している水生環境において、複雑なバイオフィルム内または自由生活のアメーバ細胞内で

  生存する環境微生物である。 L.ニューモフィラは、細胞内成長に必要なアミノ酸を絶対に必要と

  するにもかかわらず、ArgCysIleLeuMetThrValに対して栄養要求性である(Pineら、1979

  ; Georgeら、1980 ; Reevesら、1981; Ristrophら、1981; TeshおよびMiller1981; Teshら、1983;

  MolofskyおよびSwanson2004; Wielandら、2005; Eylertら、2010)。  驚くべきことに、水棲環境に

  おけるL.ニューモフィラの主要な宿主アメーバであるAcanthamoebaeは, Arg, Ile, Leu, Val (Ingalls

 およびBrent1983)に対し栄養要求性であり、アミノ酸栄養要求のL.ニューモフィラと重なってい 

 る。別のアメーバ宿主であるDictyostelium discoideumは、L.ニューモフィラのアミノ酸栄 養要求 性と重複する11のアミノ酸に対して栄養要求性である(Payne and Loomis2006)。 D. discoideu umはシステインは栄養要求性ではないが、このアミノ酸が培養時に培地に存在しない場合、その

 増殖率および生産率は有意に低下する(FrankeおよびKessin1977)。 L.ニューモフィラによるア ミノ酸栄養要求性とその自然宿主であるアメーバとの同期は、偶然である可能性は低い。従属栄 養細菌L.ニューモフィラは、もともと必須アミノ酸要求性であったか?or アメーバと共生する間に 宿主同様に遺伝子を欠損させたか?不明。Environ Microbiol. 2014 Feb; 16(2): 350–358

アブラムシとブフネラの栄養共生:アブラムシの必要な必須アミノ酸は10 種類(アルギニン,イ

  ソロイシン,スレオニン,トリプトファン,バリン,ヒスチジン,フェニルアラニン,メチオニン,リジ

  ン,ロイシン)。アブラムシが常食とする植物の師管液は,ショ糖は多く含むが,アミノ酸の組成は 片寄っており,アブラムシの必要とする栄養素を満たしていない。ブフネラは,アブラムシが師管 

 液から得たり、代謝老廃物として過剰にあるアミノ酸(グルタミンやアスパラギン)をもらい、アブラ

 ムシが合成できない必須アミノ酸を提供する。リケッチア,クラミジア,マイコプラズマなどの細胞  寄生細菌は,アミノ酸合成に関わる遺伝子をほとんど失い,アミノ酸は宿主から横取りしている。 ところが,ブフネラは多くの点で宿主に依存していながら,アミノ酸合成については大腸菌の持つ

 遺伝子の約半分(アブラムシの必須アミノ酸を合成する遺伝子)を残している。残っているのは, 

 アブラムシが合成できないアミノ酸をつくる遺伝子ばかりだ。ブフネラの祖先は大腸菌と同じよう

 にすべてのアミノ酸を合成できたのだが,共生してから,アブラムシの 合成できるものはそちら 

 に依存することになったのだろう。今ではブフネラと宿主が,お互いに 相手の合成できないアミノ 酸を供給し合う,持ちつ持たれつの関係が成立している。

ユーグレナ(ミドリムシ)は、非常に興味深い生物である。植物・動物の両性質を持つが、その脂

 質代謝では、独立栄養条件(光合成可)で生育するとリノール酸、リノレン酸が多く、従属栄養条 

 件(暗条件)ではアラキドン酸やエイコサペンタエン酸が多く含まれる。リノール酸、リノレン酸は

 葉緑体に、アラキドン酸、エイコサペンタエン 酸はミトコンドリアに分布する。また、葉緑体欠損 

 株では、 光照射に関係なくアラキドン酸等が生成される。光合成可、暗条件、光合成欠損株でも アミノ酸合成には差がない必須アミノ酸はなく、全アミノ酸合成能を持つ)。

 

ジアルジアでは、エネルギー代謝の副生成物としてのアラニンの合成とは別に、デノボ合成が報告されている唯一の他のアミノ酸はバリンである。 したがって、ジアルジアはほとんどのアミノ酸の合成能に欠けており、栄養型(トロフォゾイト)では、それが増殖する腸内環境から必須アミノ酸を掻き集めることに依存している。(寄生性として退行性進化をした。)

   Clin Microbiol Rev. 2001 Jul; 14(3): 447–475.7

多細胞生物の起源(立襟鞭毛虫は必須アミノ酸合成可能):必須アミノ酸の合成に必要な経路は動物で失われた? これらの経路には、ロイシン、バリン、イソロイシン、ヒスチジン、リシン、スレオニン、トリプトファン、フェニルアラニンおよびメチオニンが含まれる。アミノ酸合成は、動物共通祖先より襟鞭毛虫においてより完全であった。 紫:襟鞭毛虫(Urchoanozoanと動物共通祖先(Urmetazoanの両方に存在するアミノ酸経路。 青:アミノ酸経路が襟鞭毛虫に存在し、動物共通祖先に欠けている(図1)。系統樹分岐とは一致しない!より古いトリコゾア亜門の鞭毛虫(寄生性の原虫、ジアルジアは退行性進化した結果アミノ酸合成能を欠損?)。自由生活(非寄生性)の従属栄養真核生物としてキネトプラスト門の鞭毛虫(ユーグレナ)及び襟鞭毛虫(多細胞生物の祖先)は必須アミノ酸合成能を持っていた

 https://www.biorxiv.org/content/biorxiv/early/2017/12/26/211789.full.pdf

多細胞動物でのアミノ酸合成能。動物は代謝ニーズを満たすのに合成できない、あるいは十分な量合成できないアミノ酸を食事に頼っている。これらは所謂「必須アミノ酸」である。この必須アミノ酸のセットは、脊椎動物と多くの無脊椎動物の間で似ている。これまで、最も原始的な無脊椎動物である刺胞動物のアミノ酸合成能についての情報はなかった。本研究では、イシサンゴ目の代表的な刺胞動物によるアミノ酸合成能を調べた。 サンゴ礁サンゴ、星の砂サンゴ、シカツノサンゴ、ハマサンゴなどを対象とした。トリプトファンまたはシステインを検出することができず、グルタミン酸とグルタミン、アスパラギン酸とアスパラギンを区別することもできなかった。しかし、通常、動物に必須であると考えられている8つのアミノ酸は、テストされた5種類のサンゴで作られていた(少量でしか作られなかったものもあった)。これらは、バリン、イソロイシン、ロイシン、チロシン、フェニルアラニン、ヒスチジン、メチオニン、リシンである。これらのアミノ酸を合成する刺胞動物の能力は、他の後生動物(メタゾアmetazoan)から刺胞動物が分岐した進化の歴史の指標となる可能性がある

 

3胚葉、線虫のアミノ酸合成能:土壌線虫は自由生活にもかかわらず、必須アミノ酸が存在し、ほぼ脊椎動物と同じである。線虫では数種類のビタミン摂取が必要である。チアミン、リボフラビン、葉酸、ナイアシンアミド、パントテン酸、ピリドキシン(Dougherty et al。、1959; Nicholas et al。、1962; Dougherty and Hansen1957; Lu et al。、1974) 、ビオチン(Nicholas and Jantunen1963)およびビタミンB12Luら、1976)である。 アミノ酸では、アルギニン、ヒスチジン、リシン、トリプトファン、フェニルアラニン、メチオニン、スレオニン、ロイシン、イソロイシン、バリンは、 土壌線虫C. elegansC. briggsae の増殖を維持するために、必須アミノ酸である(Vanfleteren1980)。 (Nicholas et al。、1960; Rothstein and Tomlinson1961; 1962; Rothstein1963; 1965)。 対照的に、アラニン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、グリシン、セリン、およびチロシンは必須アミノ酸ではない(Vanfleteren1980)。www.wormbook.org/chapters/www.../intermetabolism.html

直接の祖先である魚類:アミノ酸のうち10種類は魚類では合成できない必須アミノ酸である。 食餌によって供給されなければならない10種類は、メチオニン、アルギニン、スレオニン、トリプトファン、ヒスチジン、イソロイシン、リジン、ロイシン、バリン、フェニルアラニンである。 これらのうち、リジンとメチオニンは多くの場合、最初の制限アミノ酸である。 植物性(大豆ミール)蛋白質で調製された魚の飼料は、メチオニン含量が低く、最適な成長と健康を促進するためには、大豆ミールをベースとした飼料には、メチオニンを追加する必要がある。

ウシの必須アミノ酸はアルギニン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、トリプトファン、バリンの10種類です。ただし、胃の微生物が合成するので、少ない量でいい?あるいはいらないという意見もある。ブタでは9種の他アルギニンも必須アミノ酸。鶏ではアルギニン、グリシンも必須アミノ酸である。

 

進化と必須アミノ酸の存在(アミノ酸合成能)

エネルギー代謝

独立栄養

従属栄養(宿主)

寄生生物

 

化学合成  光合成

 

 

細菌

硝酸菌  光合成細菌

 

    全合成

大腸菌

 

全合成

  マイコプラズマ

  クラミジア

   無合成

  クレブシエラ

  必須アミノ酸

原生生物

        藻類

 鞭毛虫:ユーグレナ

     全合成

 

鞭毛虫:ユーグレナ

葉緑体欠損:全合成

立襟鞭毛虫

多細胞起源:全合成

根足類:アメーバ

   必須アミノ酸

繊毛虫

   必須アミノ酸

 

鞭毛虫

ジアルジア

  ほぼ無合成

 

真菌類

 

   全合成

 

動物:2胚葉

 

刺胞動物:サンゴ

   全合成

 

3胚葉

 

土壌線虫:線形動物

C. elegance

  必須アミノ酸

 

   節足動物

 

アブラムシ

  必須アミノ酸

共生:ブフネラ菌

 必須アミノ酸

のみ合成

  棘皮動物

 

 

ヒトデ、ウミユリ、

  必須アミノ酸

 

  脊索動物

 

ホヤ、ナメクジウオ

     不明

必須アミノ酸?

 

  脊椎動物

 

魚類、両生類、

爬虫類、鳥類、

哺乳類

  必須アミノ酸

 

 

 

 

おまけ:

必須アミノ酸9~10種は、メチオニンスレオニントリプトファンリジン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、バリン、フェニルアラニン、アルギニン、  

植物性蛋白質のアミノ酸組成と動物性蛋白質のアミノ酸組成には大きな差がある。必須アミノ酸の中でリジン、メチオニン、スレオニン、トリプトファンなどが、動物性蛋白質に比べ相対的に少ない。

分岐鎖アミノ酸(branched-chain amino acidsBCAA)は、分枝(任意の炭素原子に2以上の別の 炭素原子が結合)のある脂肪族側鎖を有するアミノ酸である。タンパク質を構成するアミノ酸で

 は、ロイシン、イソロイシン、バリン3種の分枝鎖アミノ酸がある。 必須アミノ酸であり、筋タンパ

 ク質中の必須アミノ酸の35%を占め、哺乳類にとって必要とされるアミノ酸の40%を占める。分枝鎖

 アミノ酸はアシルCoA誘導体に変換され、これは続いてアセチルCoAもしくはスクシニルCoAとな

 り、最終的にクエン酸回路に組み込まれる。

生命誕生に必要な蛋白質合成には10種ほどのアミノ酸で十分(?)だった。グルタミン酸(アスパ ラギン酸、リジン、アルギニン)、グルタミン(アスパラギン)プロリン、アラニン、スレオニン(セリ

 ン、グリシンメチオニンシステイン)トリプトファンフェニルアラニンチロシン)、分岐鎖アミノ 酸群ロイシン、イソロイシン、バリン)、ヒスチジン?

 

妻と作った人形。

娘の修学旅行の写真をもとにしました。

オリジナルの写真です

 

娘のドイツ時代のカーニバルの写真です。大家さんは子ネズミちゃん「モイスヒェン」といっていました。

下の人形は妻の作品です。

先日、妻の作品が創刊700号記念家庭画報大賞の佳作に入りました。

題「何して遊ぼう」です。