体の仕組み・器官理科生物

5分でわかる「生物学的時間」生物ごとに時間の流れが違う?現役大学院生が解説!

よぉ、桜木建二だ。今回のテーマは「生物学的時間」だ。我々人間は時間というものを共通の単位として利用しているが、生物によって寿命や代謝速度がことなるように、「時間」というものはけっして一定で共通のものではないんだ。
生物学的な時間とその時間を決めるリズムについて生物に詳しい現役大学院生ライターCaoriと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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ライター/Caori

国立大学の博士課程に在籍している現役の理系大学院生。とっても身近な現象である生命現象をわかりやすく解説する「楽しくわかりやすい生物の授業」が目標。 

1.生物学的時間とは

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我々、現代の人間社会では、時間というものを日常的には、秒、分、時、日、週、月や年、もっと長くなると世紀など、物理的で絶対的な単位を利用し、基準として捉えていると思います。しかし、今回のテーマである「生物学的時間」とは 、人間が利用する単位としての時間とは異なり、例えば、心臓が1回脈打つのにかかる時間、全身に血液が回る時間、呼吸するのにかかる時間、物を食べてから排泄されるまでにかかる時間、睡眠の周期、発生にかかる時間、そして寿命。生物はそれぞれに身体の中に特有の生物時計(体内時計)を持っていて、生き物ごとに特有の「時間」の中で生きているのです。これを生物学的時間といいます。

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生物によって生理学的な反応速度が違うため、「生物学的に見る時間」は、我々が日常的に使う時間とは異なる概念で存在している。このような生物学的な時間を研究する学問を時間生物学という。

2.生物学的時間とリズム

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生物は種や個体に特有のそれぞれに異なる「時間」を持っていますが、生物は地球の自転によってもたらされる約24-5時間の明暗周期に生物学的時間を同調させています。概(おおむね)1日周期という意味で概日(がいじつ)リズム(サーカディアン・リズム)と呼ばれており、バクテリアから藻類、植物そして動物まで。概日リズムはほとんどの生物に存在しているだけでなく、生物を構成する細胞の一つ一つが概日リズムを持っていると考えられています。

また、概日リズム以外にも、生物はそれぞれに数十分から数時間の比較的短い周期性を持つリズム(ウルトラディアンリズム)や月単位のリズム(概月リズム)、光周性、季節性を持ったリズム(概年リズム)、海の干潮・満潮に合わせたリズム(概潮汐リズム)など多くのリズムを持っているのです。これらの複数のリズムが合わさり、それぞれの生物学的時間が形成されています。

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