2011 年 2 月、シュヴァーベン地方の町ラウフェンの緑の端に住むディーター P. は、思いがけず行動研究者になりました。犯人は、ある寒い夜、庭に現れたハリネズミでした。この動物は明らかに栄養失調だったので、ディーター・Pは餌の入った小さなボウルを動物の前に置きました。ハリネズミはそれを楽しみ、次の夕方、同じ時間にまたそこにいました。ディーター・P.の研究精神が目覚めた。毎晩、彼はハリネズミが庭灯の動作探知機を作動させるまでリビングルームで待ちました。このとげのある動物は確実にやって来ました – そしてすぐに、その種の2匹のメンバーが、明らかに互いに独立して、異なる方向からやって来ました。このようなことが何ヶ月も続きました。 「ハリネズミに合わせて時計を合わせることができますよ」とディーター P 氏は言います。念のため言っておきますが、彼はハリネズミたちに何も教育しませんでした。ハリネズミたちは自分たちでとても時間厳守でした。
ハリネズミにこのような行動は期待できません。なぜ昆虫食者は常に同じ時間に夕食を食べることをそれほど重要視するのでしょうか?動物は時間のプレッシャーから解放され、一日中生きていけると思われるかもしれません。目覚まし時計もなければ、約束もありません。お腹が空いたら食べて、疲れたら寝るだけ。しかし、そうではありません。ハリネズミは計画に従って生きています。彼らは 1 日に 2 回、可能であれば常に同時に、夕方と早朝の 2 つの主要な活動段階で食事をする傾向があります。彼らは昆虫、カタツムリ、ネズミがたくさん見つかる夕暮れが大好きです。日中は葉や苔で作った巣の中に隠れています。しかし、捕食性のアナグマやワシミミズクが外出する夜にも注意を払っています。
初期のカビ菌
動物は同時に同じことをするのが大好きです。牛の放牧地でも観察できます。午後になると、牛たちは頼まれてもいないのに、いつも同じ時間に乳搾りのために馬小屋に小走りで入ってきます。動物や他の動物や植物の体内では、私たち人間が体内に持っているのと同じように、体内時計が時を刻みます。同じ理由で、「あらゆる生き物は太陽の周期に直接的または間接的に依存している」とミュンヘン大学の時間生物学者ティル・レンネバーグは言う。地球上のすべての生態系は 24 時間のリズムで動きます。体内時計は、睡眠と覚醒、狩猟本能、動物の運動衝動と消化、植物の光合成など、ほぼすべての重要な身体機能を制御します。夕暮れの直前に歌い始めるクロウタドリ、日光が当たる前に氷河の氷の中に隠れるアイスワーム、夕暮れに間に合うように蚊を探しに行くコウモリなど、誰もが内蔵時計に従っています。休息中のカビにも「早起き」と「遅起き」がいます。
最近まで、行動生物学者は、あらゆる生き物はおおよそ太陽の軌道に従って生きていると確信していました。ただし例外もあります。特に注目すべき例外は、ヨーロッパの研究チームによってソマリア砂漠の真ん中にあるオアシスの洞窟で発見されたばかりである。それは、200万年もの間、太陽光から遮断された場所に生息してきた、Phreatichthys andruzziiと呼ばれる、目の見えない青白い魚である。その摂食と活動のサイクルは24時間ではなく、43時間続きます。彼も体内時計に従って生きていますが、彼の場合は体内時計が異なります。それは昼と夜に基づいているのではなく、暗い孤独では昼と夜はほとんど関係ありませんが、むしろ古代の水生動物の代謝の必要性に基づいています。
アフリカへの広いアーチ
生物時計はその精度により、機械時計との比較を避ける必要がありません。 「適切に同期していれば秒単位の精度が得られると思います」とロエンネバーグ氏は言う。結局のところ、オンドリは分刻みで正確に鳴くことができます。人は夕方に眠りにつくときに目が覚める時刻を 15 分まで正確に予測できることが実験室で知られており、テストされています。しかし、時間を正確に測るのは渡り鳥です。彼らは体内時計を使って長距離飛行を順調に進めています。鳥類学者のエバーハルト・グウィナーは、1960 年代にシュタルンベルク湖のマックス・プランク行動生理学研究所で、どのようにしてこれに成功したかを示しました。彼は数匹の動物を、紙の壁とスタンピングインクに浸した床を備えた檻に入れ、その動物たちをバイエルン州から広い弧を描いてスペイン南部を横断してアフリカに向けて移動させた。グウィナー氏は、色の軌跡から、動物たちが主にどの方向に移動しているかをいつでも確認することができました。そして驚くべきことに、捕獲された鳥は常に自由鳥が飛んでいる場所と正確に自分の向きを合わせ、体内時計に合わせて正確に調整されました。ほんの数度ずれただけで、目標を数百キロメートルも逸れてしまうでしょう。ミュンヘンの行動科学者カール・フォン・フリッシュは、20世紀初頭にミツバチを使って同様の実験を行いましたが、同じ結果が得られました。ミツバチはまた、体内時計をナビゲーションツールとして使用して、食料源を見つけ、同種のミツバチに知らせます。
ミモシスのリズム
研究者たちは、自然が時計製造者であることをほぼ 3 世紀前から知っていました。 1729年、フランスの物理学者ジャン・ジャック・ドルトゥー・ド・メランは、デスクの窓辺にあるミモザが毎晩日没に間に合うように葉を折りたたんでいることに気づきました。そしてそれは、デ・メイランがデスクで彼女を日光から遮ったときに彼女がしたことです。植物は夕方の光の変化にだけ反応したわけではありません。そのリズムは彼女自身の中から生じたもので、デメイランにはその問題をさらに調査する暇はなかった。そして他の研究者も当初は特に興味を持っていませんでした。
その後何世紀にもわたって、彼らは植物や動物のさらに孤立した時計現象を観察しました。しかし、研究者たちは時計が動植物のどこにでも存在することに気づいたのは今になって初めてです。時計は、既知の最古の生物の一つであるシアノバクテリアですでに発見されていますが、かなりの数の研究者が何十年もその存在を否定していました。 「地球上に存在するすべての細胞にはおそらく時計があるでしょう」とティル・ロエンネバーグ氏は言います。本当に全員？もちろん、誰も確信することはできません。自分の時間を持たずに生きている細胞が毎日発見される可能性があります。しかし、これまでのところ、研究者たちは時計を探しているところならどこでも見つけています。人間と同じ体重の哺乳類は、合計約 100,000,000,000,000 個の細胞で構成されています。ゼロが14個！そして現在の知識によれば、それぞれが独自の時計を持っています。最近まで研究者らは複雑な細胞のみが時計を持つことができると考えていたため、この発見は驚きである。しかし今回、英国ケンブリッジ大学の生物学者アク・レディとジョン・オニールは、赤血球にも独自の時計があることを発見した。一日のうちのある時間帯では、他の時間帯よりも酸素を運ぶ準備ができています。そして、細胞核さえ持たないという事実にもかかわらず、これは起こります。
それまで知られていた「時計仕掛け」は、特定の時計遺伝子とこれらの遺伝子から形成されるタンパク質の間の複雑なフィードバックプロセスで構成されていたため、最近まで細胞核は体内時計に不可欠であると考えられていました（36ページの「誤った時計」の記事を参照） 。このようなプロセスには細胞核の機構が必要です。しかし、より単純な体内時計も存在することが現在では証明されています。遺伝子が関与しない代謝プロセスもタイマーとして機能します。試験管内に 3 つのタンパク質と万能エネルギー担体である ATP を入れるだけで、24 時間の反応サイクルを数週間続けることができます。これは、ハーバード大学のエリン・オシェア率いるアメリカの細胞生物学者のグループが、2007年にサイエンス誌に発表した実験で明らかになった。時間生物学者の現在の大きな目標は、すべての体内時計の母である「原始時計」を見つけることです。レディとオニールは、彼女の足跡をたどっていると考えている。彼らは、赤血球の中で発見した時計は、元の時計の子孫であると主張しています。
つまり、すべての動物にはタイマーがあるのです。しかし、彼らにも時間の感覚はあるのでしょうか？バクテリアやハリネズミはほぼ確実にそうではありません。過去や未来の概念は必要ありません。時間通りに過ごすために一日の計画を立てる必要もありません。彼らも時計によって制御されているため、現在の衝動と本能に従っていれば十分です。
ブッシュジェイズは賢いプランナーです
私たち人間以外に、未来を考えることができる動物はいるでしょうか?長い間、「ノー」が普通の答えでした。いわゆるビショフ・ケーラー仮説が適用され、ミュンヘンのルートヴィヒ・マクシミリアン大学の二人の心理学者、ノルベルト・ビショフとドリス・ケーラーにちなんで名付けられました。動物は完全に今を生きている、と二人は主張した。精神的にタイムトラベルできるのは人間だけです。しかし、ビショフ・ケーラー仮説はここ数年揺れ続けている。ネズミやハトは、少なくとも分単位で将来の計画を立てることができます。チンパンジーは 1 時間先のことを考えます。たとえば、実験では、1 時間後まで使用できないことがわかっている道具を使います。カケスは動物界で最も賢い計画立案者の 1 つです。これらのカラスは熱心な食料収集家であり店主であり、非常に泥棒です。彼らは機会あるごとに他人の食料庫に出入りし、戦利品を他の場所に埋めます。彼らは、誰が自分たちが掘っているのを見ていたのかに細心の注意を払い、それを何日も覚えています。翌日、状況が疑わしいと思われる場合は、倉庫を移動します。
ディーター P のハリネズミはそれほど柔軟ではありませんでした。彼らは常に時間通りに、同時に、9月まで到着しました。それから突然、彼らはまったく来なくなりました。どうやら猫たちのせいだったらしい。彼らはハリネズミを追い払っていました。なぜなら、彼らも食べ物に興味があり、毎晩同じ時間に食べると何か良いものがあることを理解していたからです。猫にも体内時計があります。 ■
トビアス・ヒュルターは、現在の著書「あなたは寝ているだけで決まる」でも体内時計を重点的に扱っています。
トビアス・ヒュルター著
コンパクト
· 「地球上に生息するすべての細胞はおそらく内部時計を持っています」と時間生物学者のティル・ローネバーグは言います。
· 背景: 地球上のすべての生態系は、太陽日の 24 時間のリズムで動いています。
