高校 　生物基礎　　　　　生物の組織と器官　　　動物の組織と器官　 by　池田博明 第１節　動物の組織 　生物個体の階層と生物学の分野 　分子-------細胞-------組織-------器官--------個体 　　　　生化学------細胞学-----組織学-----解剖学 　「植物の組織と器官」へ ▼越田豊，常木和日子（1994）『光学顕微鏡でみる比較動物学』培風館 ▼ヴェルシュ，ストルヒ（1980）『動物の比較細胞組織学』講談社　 ●第１項　動物の組織 　動物の組織は四種類に分類される。【図：小腸の横断面】 　　上皮組織　（主に表面や内面をおおう役目） 　　結合組織　（上皮と筋肉を結合する役目。骨や血球も結合組織） 　　筋肉組織　（収縮する役目） 　　神経組織　（興奮の伝導と伝達。誕生以後は分裂増殖しない） 【コメント】生物を理解するために組織学は重要な分野である。 体が細胞からできていること，そして多様な細胞があり，それぞれ機能が異なっていることが， 形態のちがいとして具体的に理解できるからである。 しかし，その理解には顕微鏡での観察が不可欠である。 実習を伴わない組織学は無味乾燥でしかない。 顕微鏡を一人一台ずつ使用できる環境にない状態での『生物�T』の授業では，この単元を十分に教えることはできない。 【実習】小腸（ヘマトキシリン・エオシン染色）や脳（ゴルジ染色），横紋筋の組織プレパラートの観察およびスケッチ。 　プレパラートで観察するときの組織学の内容：顕微鏡をひとり1台使用する。 組織の様子ではなく，細胞の形態の違いと核と細胞質をきちんと識別することが必要。 　　　　　組織学実習ほど役に立つ実習はなかった　　池田博明 　大学２年の後期、学部希望の手続きが済み、希望通り、理学部生物学科動物学専攻に進んだ私たち新学科生12名は、最初の実習でラットの安楽死法を教わる羽目になった。 　２年の後期は「動物組織学実習」だけが課されていた。ラットを解剖した後、器官ごとにパラフィン薄片組織標本を作製し、その標本を検鏡して組織学のレポートを提出しなさいと言う実習である。 　言うのは簡単だが、実際にこの実習をやりとげるのはとても大変であった。時間はかかるし、失敗はするし、器官をパラフィンに埋め込むのだって難しいし、さらにそれを薄く切るのにはそれなりの技術が必要とされるのであった。せっかくうまく切れたとしてもさらに染色がうまくいくとは限らない。染めすぎてもよく見えないし、染まらなければなおのことわけがわからない。 　学生12名の取り組み方は多様であった。器官ごとにある程度分担したのだが、適当にサボルもの、熱心に取り組むもの、いろいろである。私はそこそこ取り組んだほうだが、不器用なせいで、あまり上手な薄片はできなかった。 　いちばん薄片を作るのが上手だったのはタナハシ君だった。次がナガト君。他の人はドングリの背比べのようなものだったろう。 　私は指導の掘助教授が所持していたＨａｍの「ＨＩＳＴＯＬＯＧＹ」という本を購入した。これでレポートを書こうというのである。梅棹忠夫の『知的生産の技術』（岩波新書）に影響されて、オリベッティの英文タイプライターを持っていたから、英語でレポートを書くつもりだったのである。 　 　高校時代に顕微鏡を使ってスケッチをするという実験をしたことがなく、私は検鏡して組織をどう描けばいいのか、まったく知らなかった。好塩基性色素のヘマトキシリンで細胞の核は青紫色に染色される。好酸性色素のエオシンで細胞質は赤く染色される。色鉛筆を使って私はスケッチをしていった。半年間の努力の結晶が大部のレポートになって出来上がった。 　最後に実地試験があった。先生が顕微鏡上にいろんなプレパラートを置き、それを見てどの組織かを当てるのである。10種類くらいのプレパラートが用意されただろうか。端から見て行くと、どうにも見た事のないような組織であった。しかし、Ａから順番に何の組織かを答えていった。私は自信を持って断言した。みんなは不安そうである。こういうときは断言したものが強い。自信を持ったひとの発言に引きずられるのである。 　正解が示されて驚いた。私が自信を持って断言した答えはすべて間違っていた。それにプレパラートはラットのものは無かった。カタツムリだったり、サカナだったり、別の動物の組織標本だったのである。なんだか違うから自信がもてないという人のほうが正しかったのだ。 　 　唖然とした。応用がきかなければなんの役にも立たないということが身をもって理解できたのだ。 　しかし、本当の驚きはもっと後に来た。 　講談社のブルーバックスで岡田節人『細胞の社会』という本が出て、たまたま読んだところが大変に面白かった。細胞培養という技術も新鮮だったし、細胞どうしがコミュニケーションを取って体を作るという認識も新しかった。こんな教科書で生物を学びたかったねと友人たちと話し合った。 　あまりにも面白い本だったので、当時、札幌で映画を見て毎週映画談義をしていた仲間たちに宣伝した。そうしたら何人かの方が興味を持って読んでくれた。 　ところが、みんな口をそろえて、「ちっとも面白くない」というのだ。これはショックだった。誰にとっても面白い本だと思っていたのに・・・・。いったい、なぜ面白くないのだろう。少し話をしてみるとびっくりするようなことに気づかされた。 　ヒトの体はいろんな細胞が集まって作られている細胞の社会であるということが実感されていないのだった。知識として体が細胞でできていることは知っている。けれども、ふつうの人はそんな風には思っていないのだ。 　ではなぜ、私にはそう思えるのだろう。それは組織学実習のおかげだった。解剖してみた器官を薄片にしてさらに顕微鏡で見ると、組織＝細胞の集まりが見える。どこもかしこも細胞だらけである。しかも、形も機能も異なる細胞がいっぱいだ。半年間も顕微鏡で組織を見ているうちに、すっかり細胞づいてしまったのだった。 　そして、組織学レベルで生物学を見るといろいろなことがよく見えてくるのである。高校生にとっても体が細胞の社会だという認識はとても大切なはずである。 　しかし、組織学実習は不人気のようである。高校の生物でも退屈な暗記分野と化している。なんとかならないものだろうか。 　プレパラート実習を取り入れてきたものの、実践は充分ではない。 　だいいち教員自身に組織学の知識が無いのが普通である。 　模索の日々は続く・・・・ 　私が大学時代にスケッチした組織図は、色を付けたものです。 　提出後に、当時、動物形態学教室の助手だったヨネザワさんが学生のときに描いたスケッチを見せてもらって、びっくり仰天しました。モノクロで精緻な絵だったからです。なんだ！　こんな風に描くのが正しいのか！　最初に教えてくれればそのように描いたのに・・・。というわけで、私の図はスケッチとしては全く不出来なものなのですが、ＨＥ染色のプレパラートを実際に見たときの感じはよくつかめるものになっています。あちらもこちらも細胞だらけという認識がよく分るので、恥を忍んで紹介します。ただし、量が多いので別ファイルにて。「プレパラート風の動物組織学図譜」。 ●第２項　上皮組織　epithelium 　表1.上皮組織の形態分類の一例　 　　　（上皮組織は形態も機能も多様である 単層　simple 重層　striated 扁平　squamous 単層扁平上皮(しょう膜）　 重層扁平上皮（表皮，食道，直腸） 立方　cuboidal　 単層立方上皮　 重層立方上皮 円柱　columnar 単層円柱上皮（胃，小腸，大腸） 重層円柱上皮 　上皮細胞の例　 　（１）小腸には微じゅう毛を持つ円柱上皮細胞があり，栄養分を能動輸送する。 　また，小腸上皮には腺細胞があり，タンパク質を分解する酵素を分泌する。 　（２）繊毛上皮細胞は気管や気管支の表面にあり，1000万本もあるこまかい繊毛が， ほこりなどの微粒子を運ぶのに役立っている。気管の粘液分泌細胞の出す粘液がセキと共に痰となって外へ吐き出される。 また，輸卵管では卵を運ぶ。 　　組織学の範囲でもっと高校生の興味を引く話は無いのか！ ●第３項　結合組織　＝　組織の間質を埋める，主に上皮組織と筋肉組織を結合する組織 　　皮膚の真皮は結合組織から成る。靴の皮は牛の真皮である。　 　 　　　　　　　　　　　　表２.結合組織 結合組織の分類 名称 名称 繊維性結合組織 弾性繊維：エラスチン性 膠原繊維：コラーゲン性 軟骨組織 軟骨細胞 軟骨基質 骨組織 骨細胞 骨芽細胞 血液とリンパ，造血組織 血球 リンパ球 【参考】軟骨（cartilage）組織 　ガラス状軟骨（透明軟骨）は基質に浮かぶ軟骨細胞が光って顕微鏡像が大変に美しい。 　ヒトの体で軟骨は関節・気管・外耳・鼻などにある。 　各器官のflexibleで弾性をもつ部分にあって，硬骨と異なり，死後はすみやかに分解されてしまう。 　胎児期の最初の２ケ月，胎児の骨は軟骨性である。しかし，３ケ月目に骨細胞がこの軟骨中で発達し始め，ミネラルを放出して軟骨細胞間の基質を埋めてしまう。その結果，軟骨は硬骨に置換されてしまう。しかし，関節や気管には軟骨が残る（｢Modern　Biology｣）。 名称 英語名 特徴 主な所在 透明軟骨 hyaline c. 肉眼では淡青色．基質に微小な膠原繊維 気管・気管支･肋骨・関節・鼻 弾性軟骨 elastic c. 肉眼では黄色．基質に弾性繊維 外耳・外耳道･声帯 繊維軟骨 fibrocartilage 基質に多量の膠原繊維 椎間・膝関節の半月板 胞状軟骨 vesicular c. 基質・繊維が少ない 腱（まれ） 　　　　　　　　　　（｢光学顕微鏡で見る比較動物学｣1994より抜粋） 　軟骨で内骨格を作っている魚が軟骨魚である。サメやエイの仲間。 【参考】脊索 　脊索は空胞化した多数の細胞が集まった弾性に富む棒状の構造。 　その外側を結合組織由来の脊索鞘と呼ぶ被膜が取り巻いている。 　軟骨・硬骨の中軸骨格が形成されると退化する。　　 　（｢光学顕微鏡で見る比較動物学｣1994より抜粋） 硬骨組織をもつのはセキツイ動物だけ　 　【進化トピックス】 進化 　　海水中にはカルシウムが生体濃度の四倍もあり、過剰である。そのままでは害になる。 　　そこで過剰なカルシウムを排泄物として皮膚の下に沈着させたのが硬骨だ。 　　硬骨は過剰なカルシウムの排泄装置として進化した。（ホールステッドの仮説） 　　 　　硬骨のリン酸カルシウムはカルシウムを化合させるだけではなく 　　溶かして再利用することが容易である。 　　しかし、無脊椎動物のカルシウム貯蔵装置である炭酸カルシウムは 　　溶かして再利用することは困難。 【参考】硬骨組織 　ヒトの全身を作る骨は206個。 　骨は骨膜軟骨に包まれ，骨膜には血管や神経が豊富。すね（弁慶の泣きどころ）を叩くと痛いのは，骨膜の知覚神経が刺激されるため。 　骨といえば火葬場で，火葬した骨を遺族が拾って骨壷におさめる習わしがある。葬儀屋さんが最後に｢これがのど仏です｣といって収める骨がある。 　通常，のど仏というと，男性の変声期に突出する骨である。しかし，この骨は軟骨（甲状軟骨）だから燃えてしまうし，女性にはのど仏はないはずである。しかし，ちゃんと女性が火葬された後でも｢のど仏｣は存在する。 　不思議に思ってよく見ると，これは第二頚椎（軸椎）という骨である。座禅を組んだお坊さんのような格好をした骨であった。位置からしてものどに近い。 　また，第一頚椎はAtlas（アトラス）という別名が付いている。別の名前は環椎という。頭蓋骨を乗せ第二頚椎（軸椎）を軸として首を回す役割がある。 　頭蓋骨を支える環椎をギリシャ神話の天空を背負った巨人アトラスに見たてた味のある命名である。 　上野正彦『解剖学は面白い』より 　 【参考】　腱 　アキレス腱とは，筋肉が骨につくところをいう。 　下腿三頭筋が踵骨につくところの腱をアキレス腱という。 　アキレスとはギリシャの勇将の名前で，トロイ戦争の際にここに毒矢が当って戦死したといわれる。 【参考】●ダンシングシュリンプ 　エビを腹側から包丁を入れて開きます。 　皿にのせ，ラップせずに電子レンジ（５００W程度）で40秒加熱。 　エビがみるみる尾を持ち上げてくる。 　真皮層を構成しているコラーゲンが加熱により収縮するため。 　コラーゲンの収縮温度は37〜58℃と低い。 　青緑系の色素アスタキサンチンは加熱するとタンパク質と離れ， 酸化されてアスタシンに変わるので，赤色となる。 　　　村上祥子『お料理手品』（2000年，講談社） ●ウインナーのたこ 　縦に２等分し頭部を残して切り込みを入れ足を作る。 　目は竹串で穴を作り，黒ゴマをはめこむ。 　ラップせずに電子レンジ（６００W）で加熱。 　天然ケーシングは動物（ブタや子羊）の腸， 人工ケーシングはコラーゲンやセルロース。 食べられるウインナーの皮はコラーゲン製。 　　　村上祥子『お料理手品』（2000年，講談社） ●第４項　神経組織と筋肉組織 　別の節で｢神経と筋肉｣の内容へ。 【観察】赤身の肉と白身の肉を見比べる 　表３.筋組織の分類 形態分類 器官による分類 神経支配による分類 横紋筋 骨格筋 随意筋（脳脊髄神経支配） 心臓筋 不随意筋（自律神経支配） 平滑筋 内臓筋 【参考】心臓筋の不思議 　心臓筋は自動収縮する。心臓筋は横紋筋である。 肺は横紋筋を持っていないので，自分では収縮できない。肋骨間の筋肉と横隔膜の動きで胸腔を開いて空気を吸い込む。 第２節　動物の器官 ▼トールワルド『外科の夜明け』（講談社文庫，小学館） 　動物の器官を研究する解剖学が日本で発展したのは，幕末であった。『解体新書』以降である。 　また，西洋の解剖学の発展はルネサンス期のヴェサリウス以降である。 　【図：ヒトの器官，特に内臓の位置】 【コラム】西洋の解剖学 　ベルギー人のヴェサリウス（Vesalius）の『ファブリカ』（1543）はそれまでの解剖学を一新する著作だった。彼が北イタリアのパドヴァ大学の教授となってからわずか６年目，28歳のときのことである。 　北イタリアでは人体解剖が行われ，ヴェサリウスも積極的に解剖を行った。当時は刑死人を腐敗の進行と競争で解剖せざるを得なかったので，正確な観察は大変だった。自分の手では解剖をせず，助手に解剖させ，高台で古典を解説するという解剖学者が一般的だったので，間違いに気付くのも遅れたのである。 　当時の医学には現代行われている診察（例えば打診法．18世紀末に開発）や治療がほとんど無かった（静脈を切開して血液を抜く瀉血も有効な治療とされていた。オースティンの『分別と多感』を映画化した『いつか晴れた日に』にも，感染症にかかって瀕死の次女に瀉血をした場面が出てくる）。 　外科手術に必須の麻酔法と防腐法も無かった。 　当時は大学を出た医師といえば内科医のことであった。外科医は外科医学校で教育を受け，医師より一段下の職種とみなされていた。さらにその下に病院で腕を磨いて資格をとった床屋外科医という人たちがいた。 　 　動脈の血管を糸でしばって止血する血管結さく法を開発し，そのほかすぐれた外科治療で近代外科学の祖と称賛されるフランス人のアンブロワーズ・パレはヴェサリウスと同時代人である。 　砲弾で負傷した兵士の傷口には煮えたぎった油を注ぐという治療法に代って，軟膏を使う治療を普及したのもパレである。火薬の毒を油が消すと考えられていたのだ。1537年にフランス軍のトリノ遠征に参加した27歳のパレは，油が不足したため，間に合わせの軟膏を使わざるをえなかった。翌朝，熱した油を使った兵士と軟膏を使った兵士の回復には明らかに違いが見られた。　 ▲坂井建雄（1999）『謎の解剖学者ヴェサリウス』（筑摩書房） ▲カルボニエ（訳書文庫，1991）『床屋医者パレ』（福武文庫） i 茨木保『まんが医学の歴史』（医学書院、2008）より。著者は現役の医師。 上記の本を もとにした フィクション。 特に第１巻め がフィクション とはいえ、よく その時代を 感じさせる 物語と図柄に なっています。 力作。 【コラム】日本の解剖学 　幕末に刊行された『解体新書』（1774年）は，クルムスの『ターヘル・アナトミア』（1734年）の翻訳である。ターヘルはtable（図表）のことで，アナトミアは解剖学を意味する。 　オランダ語の辞書もなく，蘭語の知識もじゅうぶんではなかった杉田玄白が，骨ケ原での腑分けに臨んで，たずさえていたこの本と同じものを，前野良沢も持ってきていた。良沢は多少オランダ語を解したので，説明したという。いざ腑分けが始まってみると，これまでの知識はことごとく違っていて，このオランダの図こそ正しいことがすぐに分かった。この日，玄白は翻訳の提案をしたのであった。 　軟骨・神経・門脈などは翻訳に当たって作られた造語であった。杉田玄白の『蘭学事始』に翻訳の苦心談が書かれている。 　『蘭学事始』を私たちが読めるようになった経緯には劇的な事情があった。 　玄白の自筆本は２冊あった。杉田家の原稿本は秘蔵されていたが，安政２年（1855年）の大地震の火災で焼失してしまった。大槻玄沢に贈られた本は行方知れずになっていたが，旧幕府の末年に，神田孝平が本郷通りの露店でたまたま手に取った古びた写本が，大槻家本だったのである。すぐに写本ができ，福沢諭吉は翻訳苦心談の次の一節に至ると感涙にむせんだという。 　　　先づ，かのターヘル・アナトミアの書にうち向ひしに， 　　　誠にろ舵なき船の大海に乗り出せしが如く，茫洋として寄るべきかたなく， 　　　ただあきれにあきれて居たるまでなり。 　『蘭学事始』は，諭吉の薦めで明治２年に出版された。 　吉村昭の小説『冬の鷹』は前野良沢を主人公に描かれている。 茨木保『まんが医学の歴史』（医学書院、2008）より。著者は現役の医師。

第２章　細胞とエネルギー

ＢＡＣＫ　ＴＯ　ＣＯＮＴＥＮＴＳ