海 から 陸 に上がった動物の悩み
　太古の昔、全ての 生物 は 海の中 で生活していました。　その中の一部の生物が 進化 して
陸 に上がり、両生類 になりました。　この時、「 体液の塩分濃度をどうやって保つか 」 というこ
とが、最も大きな問題となりました。
　この問題の解決が、進化 に大きな影響を与えています。

　私たちの体は、食事をして摂り入れた 栄養素 を燃焼させて エネルギー源 にしています。　
燃焼させる 栄養素 は、主に 炭水化物、脂肪、タンパク質。　
  このうち、炭水化物 と 脂肪 は、炭素 と 水素 と 酸素 の 原子 からできているので、燃焼する
と 水 と 二酸化炭素 が発生します。　両者はもともと 体内 にあるものなので、体 に害はありま
せん。

　ところが タンパク質 は、炭素と水素と酸素 の他に、窒素 の 原子 も多く含んでいます。　タン
パク質 の最小単位は アミノ酸 ですが、「 アミノ 」 とは 「 窒素を含んでいる 」 という意味です。
　窒素 は 空気 の成分の約 ８０％ を占める物質で、他の 元素 と反応して様々な物質を作って
います。　アミノ酸 だけではなく、アンモニア も作っており、そのため、タンパク質 が燃焼すると
代謝産物  として アンモニア が発生するのです。

　さて、生物が 海 の中で暮らしていた時は、水 に溶け易い アンモニア は非常に便利で、直ぐ
に 体外 に逃がすことができました。　単純に 水中 に捨てればよいからです。
　しかし、陸 に上がった途端、アンモニア は不都合な存在になりました。　何故ならば、アンモ
ニア には 毒性 があるからです。　両生類 の体内に溜まると障害が生じるので、アンモニア で
はなく、別の形にして捨てる必要が生じます。

  そこで、窒素 を 尿素 という形で、尿 の中に入れて捨てるようにしたのです。　尿素 は 毒性
が少なく、なおかつ 水 にもよく溶けるので好都合でした。

卵 の 尿素 をどう処理する？
　しかし、進化が進んで 爬虫類 や 鳥類 になると、尿素 では不都合が生じます。　爬虫類や鳥
類 は、ご存じのように 子ども を 卵 で産む道を選んだからです。

　卵 の中で 赤ちゃん が育っていく時　、「どのように尿を捨てるか」 という問題が生じたのです。
尿素 の形では 水 に溶け過ぎてしまい、赤ちゃん の体内に 尿素 が回ってしまいます。

　そこで、今度は 水 に溶けにくくて、少し沈殿するような物質を溜めておき、別に捨てるようにす
る方法をとりました。
　そのために選んだ物質が 「尿酸」 です。　したがって 爬虫類と鳥類 は、尿酸 という形で 窒素
代謝産物 を捨てています。

　そして、いよいよ 爬虫類 から、私たちの祖先となる 哺乳類 へと進化したわけです。　哺乳類
は、胎児 を 母親 のお腹の中で育てます。　そうなると、もはや 老廃物 を溜めておく必要はあり
ません。　何故ならば、母親 の体を使って処理できるからです。　尿酸 にしておく必然性はあり
ませんが、わざわざ 尿素 に戻さなくてもいいわけです。　　

　しかし、哺乳類 は 尿素 を使うことを選びました。　窒素 を 尿素 にすることで、大きな メリット
を得たのです。　それは 「 腎臓で尿を濃縮する 」 という機能で、哺乳類 の 腎臓 は、血液 に含
まれる 塩分 より五倍も高い濃度の 尿 を作ることが出来るのです。

哺乳類 の賢いしくみ
  それでは、哺乳類 は何故 尿 を濃縮する必要ああるのでしょう？
　私たちは、飲食物から 水 と 塩分 を摂り入れています。
　ところが、寒い冬に窓ガラスに 息 を吹きかけると曇るように、息 には 水分 が含まれています。
また、暑い時には 汗 をかきます。　汗 には 塩分 も含まれていますが、水分の方がはるかに多
いのです。

　つまり、体は 水分 を失い易い仕組みになっており、その結果、体内の 塩分濃度 は高くなり易
いのです。
　体液 を調節するためには、塩分 を捨てる必要があります。

　さて、私たちの体には、常に 体液 の濃度を一定に保とうとする ホメオスタシス という働きがあ
ります。　その役目を担っているのが 腎臓 です。

　腎臓 は ソラマメ のような形をしています。　一番外側は 被膜 で覆われ、すぐ内側に 皮質、更
に内側には 髄質 という組織があります。　皮質 では血液を濾過し、髄質 では濾過した血液を濃
縮 しています。　腎臓 の表面に近い 皮質 から、内側の 髄質 の近くまで、「 糸球体 」 という血液
を濾過する フィルター がたくさん備わっています。

　尿素 は、髄質 の中に溜められています。　髄質 では 腎臓 の表面から奥に行くほど、溶けてい
る物質の濃度が高くなります。　溶けているのは、主に 塩分 と 尿素 です。
　哺乳類の 腎臓 には、尿 を排出する集合管が 髄質 を貫くように走っています。　集合管が 髄質
を通り抜ける時に、周囲の高い 浸透圧 によって 水分 が引き抜かれ、尿 が濃縮されます。

　「 浸透圧 」 は 「 濃度の低い方から高い方に物質が移動する現象 」 です。　髄質 では高い 浸
透圧 を作るために、高い 塩分濃度 と 尿素 を利用しているのです。　したがって、尿 を濃縮でき
るのは、髄質 を持っている 哺乳類 だけです。　　

　尿素 は、タンパク質 を燃焼させる時に必ず発生します。　捨てなければならない物質である 尿
素 を、尿 として捨てる前に利用して 尿 の濃縮に使うという、実に賢い仕組みを 哺乳類 は作り上
げたのです。

ウミガメ は 目 から 塩分 を捨てる
　水分 と 塩分 の調節を 腎臓 が行うようになったのは、哺乳類 だけです。　鳥類 にはちっぽけな
髄質 があり、その他の動物には 腎臓 に 髄質 がないため、腎臓 から 塩分 を捨てることは出来
ません。

　それでは、他の動物はどの様に 塩分 を捨てているのでしょう。

　例えば 海鳥 の場合は、鼻 の中に 塩分 を捨てる 腺 があり、その 腺 から 塩分 を排出してい
ます。  また、ウミガメ の場合は 目 に、サメ  の場合は 肛門 に 塩分 を捨てる 腺 が付いていま
す。　魚類 の場合は、エラ が塩分を捨てる役割を担っています。

　もともと 海 の中で暮らしている 魚類 の体内は、海水 と同じ 塩分濃度 だから調節する必要が
ないと皆さんは思っているでしょう。

　ところが、海水の 塩分濃度 は ３．５％ とかなり高いので、殆んどの魚や動物は 塩分 を体外に
捨てることで、海水より低い 塩分濃度 を保っているのです。

　これとは逆に、川や湖などの 淡水 に棲んでいる魚や動物は、塩分濃度 が低すぎるために、周
りから 塩分 を取り込んでいます。　ただ、困るのは 海水 と 淡水 を行き来している魚です。　サケ
や ウナギ は、塩分 を捨てたり取り込んだりと、切り換える必要があり、魚類でも少し高度な機能
を備えているともいえます。

　また、変わったところでは、軟骨魚類 といわれる サメ や エイ の場合は、体の 浸透圧 が海水と
ほぼ等しくなっています。　サメ や エイ は、塩分濃度 を高くするのではなく、体液 にたくさんの 尿
素 を溜め込むことで 浸透圧 を高めているのです。

　そのため、サメ や エイ は腐ると強烈な ニオイ を発します。　これは、尿素 が  アンモニア に変
わったからです。

　このように、多くの生物が 塩分 を調節することで、体液 の ホメオスタシス を維持しています。　
特に 哺乳類 は、尿 を濃縮する高性能の 腎臓 を獲得したことで、余力を持って 水分 と 塩分 の
調節が可能になりました。

　しかし、これだけでは 尿 を濃縮するためには不十分です。

　血液 を濾過し、その後に成分の大部分を 尿細管 で再吸収するために、濾過量をたくさん増や
す必要があるからです。　何故、濾過量を増やす必要があるのでしょう。

　私たちの 腎臓 は、一日に約 200 ℓ の 血液 を濾過しています。

　その一方では、尿細管 を通る間に 99 % を再吸収して 血液 に戻しています。　したがって、出
来上がる 尿 の量は 200 ℓ の 1 % 以下の 「 1.5 ℓ 」 程度になります。

　200 ℓ を濾過して、99 % を再吸収するという 「 二段階方式 」 は、とても効率が悪く、一見無駄
なように思えます。　しかし、最終的に 尿 の量と 成分 を調節する能力としては、とても優れてい
るのです。

　例えば、尿 の量を五倍に増やすのは大変なことです。　ところが、二段階方式であれば 99 %
再吸収する 尿 を、95 % の吸収にすればよい ーーー つまり、1 % の尿を 5 % にするということ
です。　再吸収する量を少し調節するだけで、尿の量や成分のバランスを保つことが出来るの
ですね。

　こうして、時々刻々と変化する体の状態に合わせて、尿 の量を多くしたり少なくしたり、濃くした
り薄くしたりして、私たちは ホメオスタシス を実現しています。

腎臓 が変わると他の臓器も変わる
　陸上での生活を送るために、哺乳類 は 腎臓 を進化させました。　これほど大掛かりな働きを
担うためには、腎臓 を変えただけでは機能しません。　全身 の改善が必要になります。

　まず、腎臓 で 血液 を濾過するには、高い 血圧 が必要になります。　他の動物に比べて 哺乳
類 の 血圧 が高いのは、腎臓 の機能が複雑だからでもあります。

　私たちの 心臓 は、左右の ポンプ が壁を隔てて完全に別れている 「 二心房二心室 」 です。　
体循環  と 肺循環 が分離されているので、動脈血 と 静脈血 が混ざることがなく、体循環 の 血
圧 を高くすることが出来ます。　　

　しかし、両生類 などは 「 二心房一心室 」 のために 動脈血 と 静脈血 が混ざり、体循環 と 肺
循環 の 血圧 は等しくなっています。　つまり、「 体循環と肺循環の分離 」 こそが 両生類 から
哺乳類 への進化であり、体循環 の 血圧 を高める進化でもあったのです。

　また、血液 を濾過するためには、腎臓 の濾過装置である 髄質 にある 糸球体 の 血管 も、壁
を薄くする必要があります。　血管 の壁が厚いと、濾過した 成分 を外に漉し出すことが出来ない
からです。　薄い壁の 血管 に高い圧力をかけるには、風船 を膨らませるように 張力 （引っ張る
力）が働きます。

　血管 の中に圧力がかかると、壁には 張力 がかかります。　張力 の大きさは 血管 の直径に
比例し、血管 の太さが二倍になると、血管 の壁の 張力 も大きくなります。　したがって、糸球
体 の 血圧 を高くして 血管 の壁を薄くしようとすると、血管 の直径を細くしなければなりません。

　そのため、哺乳類 の 腎臓 の 糸球体 の 毛細血管 は細くなっており、流れる 赤血球 も、他の
動物に比べて小さくなっています。

　このように、心臓 も 赤血球 も改造した結果、尿 を濃縮する 腎臓 が出来ました。　内臓 の中
で最も進化したのが 腎臓 ともいえますね。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　坂井建雄 著　” 面白くて眠れなくなる人体 ”　より