連載「高橋たかお先生のなんでも相談室」 遺伝子によって決まる生命の設計図は環境によって変わるってホントですか?

連載「高橋たかお先生のなんでも相談室」 
遺伝子によって決まる生命の設計図は
環境によって変わるってホントですか?

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遺伝学の進歩により、遺伝子がどのような仕組みで“仕事”をしているのか色々なことが分かってきました。遺伝子に関する学問を「ジェネティクス」と呼ぶのに対して、遺伝子の働きを修飾する仕組みに関する学問を「エピジェネティクス」と呼び、がんの予防や能力開発などに役立つのではないかと期待する声もあるようです。

今回のテーマは「エピジェネティクス」。おなじみ、慶應義塾大学医学部教授の高橋たかお先生に解説していただきましょう。ちょっと難しい話ですが、知っているとわが子の幸せを後押しできることもあるかも知れませんよ。聞き手はミキハウス出産準備サイトスタッフIです。

 

日々の生活の中で、すべての遺伝子がいつも機能しているというわけではありません

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I:今回は遺伝研究の分野で注目を集めているエピジェネティクスについて伺いたいと思います。

高橋先生:遺伝子の話は医学生が相手でも難しいのに、すごいテーマを持ってきましたね(苦笑)。

I:すいません(笑)。先生は以前、「大事なことは『遺伝子』で決まっている」というお話や、「遺伝子が作るシナリオには余白や揺らぎがあり、それらが個性や才能を左右する」というお話をされてましたね。遺伝子(DNA)とは“生命の設計図”であり、ある程度の振れ幅(揺らぎ)はあるにしても、基本的にはその設計図にそって人は発達し育っていくのである、というお話でした。そこで、エピジェネティクスについてお聞きしたいのですが、どうも最先端の研究によれば遺伝子が決めたことも生活習慣や環境にそれなりに左右されることが分かっているそうですね。このあたり、非常に興味深いのでじっくりお話をお聞かせいただけますでしょうか。

高橋先生:はい、できるだけわかりやすい例をあげてお話してみましょう。まったく同じ遺伝子を持った一卵性の双子では、多くのことが非常に似ている一方、成長するにつれ個性が発揮され、それぞれ異なる人生を送ることになるという事実があります。エピジェネティクスという学問はそのようなテーマをあつかう学問です。

I:つまり同じ設計図を持って生まれたのに、違う建物が建つのはナゼなのか、という話ですね。

高橋先生:そうです。エピジェネティクスとは簡単に言うと、どの遺伝子を“オン”にして、どれを“オフ”にするか、という仕掛けのことです。わかりますか?

I:オンとオフ?

高橋先生:はい。人間は約2万個の遺伝子を持っています。それらの遺伝子のほとんど全ては、ひとの体にとって不可欠なタンパク質を合成するためにあります。例えば白人と黒人では、皮膚の色を決めるタンパク質を作る遺伝子が異なります。筋肉のタンパク質を作る遺伝子が異なれば、持って生まれた身体能力も異なってきます。それが遺伝子によって決まる特徴、遺伝子が決めた設計図です。一方、全く同じ遺伝子の組み合わせ、つまり同じ設計図を与えられたとしても、エピジェネティクスの効果によって設計図の読み取り方、つまりどの遺伝子をオンにして、どの遺伝子をオフにするのかが変わってくる。ある遺伝子がオンになるとその遺伝子からタンパク質が作られるが、オフになると止まる。同じ遺伝子の組み合わせ、つまり同じ設計図から違う現象が起きる、ということです。そのような仕組みがあるおかげで、努力を重ねることによって能力がある程度は高まりますし、一卵性の双子でも異なる個性を手に入れることがある程度はできるわけです。ある程度はね。

I:なるほど……つまり、遺伝子はすべてがオンになっているわけではないということですね?

高橋先生:はい。多くの遺伝子がオンになったりオフになったりしています。細胞が生きていくために不可欠な「ハウスキーピング遺伝子」のようにずっとオンになってものもあります。一方、たとえば体内時計を作っているのは多くの「時計遺伝子」たちですが、かれらは一日周期でオン・オフを繰り返しています。他にも場面に応じてオン・オフを切り替える遺伝子が数多くあります。日常生活の中で、多くの遺伝子がオンになったり、オフになったりして、まるでネオンサインのようでもあり、メロディーを奏でているようでもあります。その仕組みをあつかう学問がエピジェネティクスなんです。

「誰」が「どう」奏でるかによって遺伝子のメロディーは変わります

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I:つまりエピジェネティクスとは、遺伝子が決めた設計図の働きを時々刻々、変化させるためのもの、というわけですか?

高橋先生:そうとも言えますね。遺伝子がきめる設計図を楽譜に例えると、エピジェネティクスは演奏の仕方のようなものでしょうか。一つの音を一つの遺伝子と考えてみてください。一番多くの音(=遺伝子)を持つピアノですら鍵盤の数は88しかないですよね? 遺伝子は2万個もあるので、かなりスケールが違いますが。遺伝子の中にはずっと機能しているものもあれば、昼だけ、あるいは夜だけにしか働かないものもある。中にはごくまれにしか使われないものもあります。持っているだけで一生使わない遺伝子もあるんですよ。ある楽曲のなかで一度も使われない音符もあるように。

I:ふむふむ。

高橋先生:どの音をどう組み合わせて、どの順で使うかは作曲家の仕事。それは楽譜という設計図にしるされています。遺伝子が描く設計図、人生の大雑把なシナリオもそれと同じです。エピジェネティクスは、それぞれの遺伝子がどのタイミングでどんな強さでどれくらいの間オンになるかを決める。楽曲でいえば奏者の個性のようなものです。

I:奏者の個性…ですか。

高橋先生:遺伝子が並んだ楽譜を想像してみてください。旋律(メロディライン)はあらかじめ決まっていますが、演奏のし方には実にいろいろな方法があるはずです。楽器はピアノとは限らない。肉声で歌ってもいいわけです。つまり遺伝子が決めた設計図、つまり作曲家が並べた音符からなる楽譜をもとに、それを上手に修飾して名演奏にするのは奏者、つまりエピジェネティクスの仕事です。そして、同じ曲を同じ人が演奏しても全く同じ表現になることはないように、たとえ一卵性双生児であっても全く同じふたりの人間にはならないのです。遺伝子の数はたったの2万個しかないのに、また、多くの動物の遺伝子はとても似通っているのに、我々がこんなにも個性豊かな生物であるのは、エピジェネティクスのおかげなんです。

一人ひとりが唯一無二の存在である理由

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I:人の“特徴”の大枠を決める設計図、人生のシナリオの大筋は遺伝子によって決められており、それはかなり強固なものですと。その設計図、シナリオと全然違うことはできませんが、弾き方が変われば曲の印象が大きく変わるように、人の人生も“演奏方法”を変えればまったく違ったものになるというわけですよね。

高橋先生:そうですね。うまいこと言いますね(笑)

I:これはありえない話ですけれども、例えば僕がタイムマシーンに乗ってもう一度生まれた時から人生を始めたとします。その場合、遺伝子も環境も全て一緒だとしても、違う生き方になりますか?

高橋先生:違う生き方になるんですよ。同じ人生は二度とないんです。ある遺伝子のスイッチがオンになると、その後の他の遺伝子のオン・オフに影響を与えます。つまり、遺伝子は連鎖的に働くんです。ある音符がほんの一瞬遅れたり、強かったり、長かったりすると、それに続く他の音符、つまり遺伝子も影響を受けるんですね。たとえば陽に当たる時間がちょっと長いとか、気温がほんの少し高いとかの変化があると、そこから揺らぎが生まれて遺伝子がオンになるタイミングが変わったりするでしょうね。思わぬ経験、ハプニングも起こるはずです。ですから前の人生と全く同じということにはならない。この世に生まれてきた人が同じ人生を2度送るということはありえないです。

I:あらゆる要因の影響を受け、弾き方はその都度変わるということですね。

高橋先生:そういう意味では、環境そのものが “弾き手”と言えるかも知れませんね。環境は重要です。もっとも弾き手というのは楽譜を見ながら演奏しているので、基本的に楽譜にないことはできません。ここで遺伝病やエピジェネティクスの悪い効果についても少し触れておいた方がいいかもしれませんね。

I:悪い効果ですか?

高橋先生:はい。遺伝子の異常によって起こる病気は、楽器のある音が出ない状態に例えられるかもしれません。遺伝子の突然変異によってあるタンパク質が全く作られない状況などがそれにあたります。そのタンパク質が生きていく上で重要なものであれば、場合によっては命にかかわる病気になります。遺伝子が決めた設計図、つまり楽曲は「エリーゼのために」だったのに違う曲のようになってしまうかもしれない。この例は、遺伝子の異常による設計図の問題、つまりジェネティクスです。一方、演奏者のミスタッチにより、例えば“ソ”を弾くべきところが“ラ”になるかもしれない。あるいはピアニッシモのドをフォルテで弾いてしまった。これは環境要因によるシナリオの変更、つまりエピジェネティクスです。ただし、これは悪い方に作用する例です。遺伝子、つまり設計図そのものには異常がなかったのに、設計図の翻訳段階でミスがあったと。

I:遺伝子が描いた設計図、つまり“楽譜”そのものが変化することはないけれど、環境や生活習慣、つまり弾き手によって曲の印象、出来栄えはかなり変わる、ということですね。

高橋先生:はい。

I:では「勉強」や「努力」ではどうでしょうか? 勉強のやり方次第でひとの能力が大きく変わるなんてことはあるのかどうか……。

高橋先生:遺伝子のオンとオフの説明で、設計図の揺らぎといった表現を使いましたが、その変化は一定の範囲内に収まるようになっているという点が重要です。もとの曲を大きく変えて別の楽曲にしてしまうような演奏法は遺伝子の世界では許されません。勉強や努力による進歩、上達も同様です。まるで別の遺伝子を持った天才に生まれ変わるようなことは期待しにくいですね。つまり、どんなにがんばっても、その人の遺伝子がしるした設計図の範囲を大幅に超えて能力が延びることは残念ながらないのです。

I:なるほど。

高橋先生:一方で、これは大変重要なことなのですが、エピジェネティクスによる揺らぎが一定の振れ幅におさまっているおかげで、環境が相当に不利な場合でも、結果が悪い方に大きく外れることもないのです。遺伝的に運動神経がいいとはいえない人でも、全くトレーニングしなくてもそこそこのスピードで走ることはできますよね。言語能力も同じで、母国語を理解し話すことは通常の環境で育てば問題なくできるようになるものです。“最低保証”がなされているんですね。実はそこが遺伝子の設計図の一番すごいところかなと思いますね。エピジェネティクスによる修飾は大歓迎だけれど、大幅な逸脱は許さない。

I:環境によってその子の能力を修飾することもあるけど、大幅に逸脱することはない――この基本は改めて心に留めておくべきことかもしれないですね。今回は難しいテーマでしたが、先生のお話を伺って、私たちの細胞の中の遺伝子の働きというミクロの世界で絶え間なく仕事をしているエピジェネティクスが、壮大な宇宙で無数の星たちを前にしたオーケストラの指揮者のようにも思えて、改めて親から子へと受け継がれる命の不思議を感じました。本日もありがとうございました。

 

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<プロフィール>
高橋孝雄(たかはし・たかお)
慶應義塾大学医学部 小児科主任教授 医学博士 専門は小児科一般と小児神経 1982年慶應義塾大学医学部卒業後、米国ハーバード大学、マサチューセッツ総合病院小児神経科で治療にあたり、ハーバード大学医学部の神経学講師も務める。1994年帰国し、慶應義塾大学小児科で現在まで医師、教授として活躍する。趣味はランニング。マラソンのベスト記録は2016年の東京マラソンで3時間7分。別名“日本一足の速い小児科教授”。

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