体の調節と環境応答

生物基礎の「ヒトの体の調節」では、体の中の環境を一定に保つしくみを学びます。体の情報の伝え方には 2 つあります。神経は電気の信号で特定の器官にすばやく伝え、ホルモンは血液に乗って全身に運ばれ、受け取る細胞だけに働きます。体温の調節には、この両方が関わっています。

暑くなると、皮膚の近くの血管が広がって血液が集まり、熱を外に逃がします。環境省の熱中症環境保健マニュアルによると、体が熱くなると皮膚が赤く見えるのはこのためです。同時に汗が出て、汗が蒸発するときに体から熱を奪います。外の気温が高いと熱を逃がしにくくなるので、主に汗の蒸発が体温を下げる働きをします。

厚生労働省熊本労働局によると、汗が皮膚の上で蒸発すると、1 cc あたり約 0.58 kcal の熱を奪います。体重 70 kg の人なら、汗 100 cc で体温が約 1℃ 下がる計算です。ただし、湿度が高い日や風が弱い日は、汗が蒸発しにくくなります。

環境省の「暑さ指数(WBGT)」は、この考え方を生かした目安です。気温だけでなく、湿度と日差しなどの熱を取り入れて、体と外の熱のやりとりを数字にします。暑さ指数が 28 を超えると、熱中症の患者が大きく増えることが分かっています。

生物の「動物の反応と行動」では、刺激を受け取る受容器として目を、反応する効果器として筋肉を学びます。光は角膜と水晶体で集められ、目の奥の網膜で受け取られます。網膜には、明るい所で色を見分ける錐体細胞と、暗い所で弱い光を感じる桿体細胞があります。

錐体細胞には、主に赤・緑・青の光によく反応する 3 種類があります。脳は、3 種類の細胞の反応の割合から色を感じ取ります。スマートフォンの画面が、赤・緑・青の 3 色の光の組み合わせでさまざまな色を表せるのは、この目のしくみを利用しているからです。

色の感じ方には個人差があります。日本眼科医会は、色の感じ方が多数派と違う人の割合を、約 20 人に 1 人と説明しています。区別しにくい色の組み合わせがあるだけで、白黒に見えるわけではありません。誰にでも見分けやすい色の使い方は、「色のバリアフリー」と呼ばれています。

効果器の筋肉では、細長い筋繊維の中で、アクチンとミオシンという 2 種類のタンパク質の繊維が滑り合って縮みます。このときのエネルギーには、ATP が使われます。目で見てから手を動かすまでには、受容器・神経・筋肉が順につながって働いているのです。

体の調節と免疫は、医学部や薬学部、看護学部の生理学や免疫学で、ずっと詳しく学びます。目や神経の働きは、心理学の神経科学にもつながります。植物の環境応答は、農学部で、花の咲く時期や実り方を調節する栽培の技術として生かされています。科目の名前や学ぶ時期は、大学によって異なります。

この分野の知識は、医療や健康の仕事、スポーツの指導、農業や林業の研究など、幅広い仕事で使われます。花粉の少ないスギを選ぶ研究のように、人の体と植物の両方を知ることが役立つ場面もあります。

つまずきやすいのは、グラフの読み取りです。体温や血糖濃度の変化のグラフでは、まず横軸が時間か、量かを確かめてください。次に、何が起きたあとに値が上がり、何が働いて戻ったのかを、矢印でグラフに書き込みます。原因と結果の順番が見えると、用語も覚えやすくなります。