「聖アントニオの火」から塩性アルカリ性土壌での栽培まで、小麦は人類をどのように変えたのでしょうか?

2023年「中国科学普及スター創出コンテスト」優勝作品「河畔のカジモド」の作者

それは16世紀の普通の日でした。フランス北東部の小さな町イーゼンハイムでは、農民たちは低品質の小麦やライ麦から作られたパンを普通に食べていた。しばらくすると、一人が突然叫び声をあげ、地面に倒れました。別の人は、まるで火で焼かれたかのように手足に痛みを感じました。数人が幻覚を見て落ち着きを失い、走り回ったり叫んだりし始めた。その恐ろしい光景は通りかかった画家を恐怖に陥れた。彼は、これらの人々が、同様の症状を持つ患者を専門に受け入れている近くの修道院に送られるのを目撃しました。しかし画家は、これらの人々の状態は修道院に入ってからも改善されず、むしろ深刻になっていることに気づきました。彼らの筋肉は化膿して剥がれ始め、手足は徐々に感覚を失い、壊死して落ち、ついには死が彼らを待っていました。牧師は首を振りながらこう言った。「私たちは最善を尽くしましたが、彼らに何が起こったのか本当にわかりません。これは神が彼らに与えた罰なのかもしれません。」

この突然の病気は中世ヨーロッパでは珍しいことではありませんでした。何百年もの間、ヨーロッパ人はいつでもこれらの恐ろしい症状に遭遇する可能性がありました。しかし、非常に奇妙なのは、当時病気になった人はほとんどすべて貧しい人々であり、裕福な人々が病気になることはほとんどなかったということです。病気の原因がわからなかったため、当時のヨーロッパ人はこの病気を「聖アントニウスの火」と呼ぶことしかできず、それは人々に対する神の罰を意味していました。しかし、この流行はむしろ特別なものでした。なぜなら、画家は自分が見た患者の悲惨な状態を描いたからです。 「イーゼンハイム祭壇」として知られるこの一連の絵画は今日まで保存されており、後世の人々が当時この小さな町でどんな悲劇が起こったのかを振り返ることができるようになっています。

イーゼンハイム祭壇の詳細: 人間が麦角を含む穀物を食べると、まさにこのようなことが起こります。

画像出典: ウィキメディア・コモンズ

この謎は数百年後にようやく解明されました。この奇妙な病気の原因は、当時の農民が食べていた食物に関係していることが判明しました。彼らが食べていたパンは小麦とライ麦の粉から作られていましたが、麦角と呼ばれる菌類に汚染されていたのはこれらの作物でした。小麦の粒が発芽すると、粒内の麦角含有量が大幅に増加し、これが人々が病気になる理由です。

1938年、スイスの化学者が菌類から麦角ジエチルアミンと呼ばれる成分を抽出し、それが当時の人々の幻覚の原因であることを証明した。この物質は LSD としても知られており、現代社会のニュースでよく耳にするソフトドラッグです。この謎は解明されましたが、まだ答えが出ていない疑問が残っています。それは、なぜ貧しい人々だけが病気になりやすく、裕福な人々が病気になる確率がはるかに低いのかということです。この問題を理解するには、私たちがほぼ毎日目にする植物、つまり小麦から始める必要があります。

麦角に感染した穀物。画像出典: ウィキメディア・コモンズ

小麦は現在最も一般的な作物の一つです。世界人口の3分の1以上が小麦を主食としており、小麦は世界で最も広く栽培されている植物です。 2014年に出版されたベストセラー本によって、人間と小麦の関係が興味深い話題となりました。これはイスラエルの歴史家ユヴァル・ノア・ハラリが書いた『サピエンス全史』です。この本の中で、ハラリは非常にユニークな視点で、私たちの祖先の誕生から現代社会に至るまでの歴史を振り返ります。特に、彼は人間の文字の発明の前後の歴史の境界を打ち破りました。文字が発明される前の時代は生物学者と考古学者の専門分野でした。そして、文字の発明後の時代は、歴史家、政治学者、経済学者の専門分野でした。ハラリ氏は考古学と歴史の知識も多少あるので、この本は興味深く、理解しやすい内容になっています。

この本の中で、著者は「人間は植物を栽培したと思っているが、実際には植物がホモ・サピエンスを栽培したのだ」という非常に興味深い視点を提示しています。著者は自分の主張を裏付けるために、具体的に小麦を例に挙げた。彼はその本の中でこう書いている。

「農業革命を小麦の観点から見ると、1万年前の小麦は中東の小さな地域で育つ雑草の1つに過ぎませんでした。しかし、1,000年以内に小麦は突然世界中に広がりました。生存と繁殖は最も基本的な進化の基準であり、その基準からすると小麦は地球史上最も成功した植物です...小麦の秘密は、ホモサピエンスを操作し、それを自らの利益のために利用することだったのです。」

フランスの有名な画家ミレーの有名な作品「落ち穂拾い」：小麦は人間に食料を提供するが、人間は小麦によって土地と結びついている。

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この見解は最初は衝撃的に聞こえるかもしれませんが、よく考えてみると、納得できます。人間と比べると、小麦が究極の勝者であるようだ。では、人類を家畜化したのは本当に小麦なのでしょうか?そのためには、歴史の起源に立ち戻り、小麦が人間の目にどう映ったかを見る必要があります。

約250万年前、目立たない草本植物が地球上に現れ始めました。これは最も原始的な小麦でした。この植物が生殖的に隔離された2つの新しい種、T. monococcumとT. urartuに分化するのに、さらに約150万年かかりました。分化しているにもかかわらず、2 つの小麦種は依然として非常によく似ており、どちらも私たち人間と同じように通常の二倍体生物です。それから約 100 万年後、ウラルトゥ小麦はイネ科の別の植物である Aegilops speltoides と交雑しました。もしそれが動物の雑種であったなら、異種間の生殖産物は子孫を産むことができないラバのようなものになるだろう。しかし、植物は本当に素晴らしいです。この新しく出現した子孫は、その父親や母親のような二倍体植物ではありませんでした。減数分裂を起こさなかったため、新しい四倍体種、すなわちエンマー小麦が形成されました。

小麦の栽培化の過程。インターネットからの画像

これは植物界ではそれほど不思議なことではありません。なぜなら、倍数性は植物ではよく起こるからです。現在市場でよく見られるバナナやイチゴはすべて倍数性品種です。このようにして、数種類の小麦は100万年以上も地球上で生き続けました。それらのいくつかは、チグリス川とユーフラテス川の近くのメソポタミア地域に現れ始めました。この地域には「肥沃な三日月地帯」という別名もあります。そこで小麦の植物は思いがけず別の生き物、つまり人間と出会い、その運命を変えたのです。

現在の考古学的証拠によれば、人類が肥沃な三日月地帯に定住し始めたのは 1 万年以上前のことである。ここはユーラシア文明発祥の地であり、人類史上最も早く農業が始まった地域のひとつです。人間はここで大麦、エンドウ豆、レンズ豆、インゲン豆、イチジクを植えました。もちろん、人間も小麦に目を向けました。

肥沃な三日月地帯の模式図: 肥沃な三日月地帯は、農業が最初に始まり、小麦と大麦が栽培された地域です。

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この時点で、小麦は肥沃な三日月地帯の環境に適応しました。この地域の気候は世界のほとんどの地域とは異なり、穏やかで雨の多い冬と非常に暑く長い夏が特徴です。気候学者はこの気候を地中海性気候と呼んでいます。このような気候により、小麦は徐々に独特の生活習慣を発達させてきました。冬が来る前に、小麦の種子は発芽し、苗に成長し始めます。冬が過ぎると急速に成長し、実をつけます。生き残るために、小麦は他のイネ科植物と同様に、受粉を昆虫に頼ることを選択しません。花びらは徐々に縮み、構造が非常に単純になり、これを鱗被といいます。鱗被の内側には、「パレア」と「レンマ」と呼ばれる 2 つの鱗片状の構造があり、これらは小麦の花の萼片構造です。内側の花被片と外側の花被片の間には、小麦の花の雄しべと雌しべがあります。

鱗被が水に触れると急速に膨らみ、雄しべと雌しべが露出して風によって受粉します。もちろん、イネ科植物の場合、このような他家受粉はいくぶん不必要である。なぜなら、多くの場合、受粉は被子植物の鱗片が膨らむ前に完了し、それによって、この種がこのような特殊な環境でもできるだけ長く生存できることが保証されるからである。長い夏が来る頃には、小麦は次の世代を育てるという役目を終えており、元の母植物は死に、もはやその子孫と世話を競うことはなくなります。この時点で、小麦の栄養素はすべて種子に集中しています。成熟した種子は母親の周りに散らばり、静かに冬が過ぎるのを待って新たな生命のサイクルを開始します。

小麦の花の模式図出典: daviddarling.info

まさにこの特性があるからこそ、人類は小麦を利用することができるのです。人間が小麦の成長パターンに合わせて作業サイクルを調整するようになったのもこのためです。ハラリ氏は小麦が人類を家畜化することについてこう語った。

しかし、「家畜化」という言葉には2つの意味が含まれています。 1 つ目は、2 つの生物が接触し、一方が他方の本来の生命状態を変化させることです。この観点からすると、小麦が人間を家畜化しているのか、人間が小麦を家畜化しているのかは理にかなっているように思えます。しかし、家畜化のもう一つの意味は、ある生物が他の生物に頼ることによってのみ生き残ることができるということです。たとえば、オオカミは人間によって家畜化された後、一部の種が犬になりましたが、犬は人間による家畜化の産物です。ほとんどの犬は、人間を失うと、生き延びる能力がほとんどなくなります。野生の姿を取り戻し、野犬となったのはほんの一握りの犬だけである。この観点から見ると、人類が小麦を失っても、米、大麦、トウモロコシなど、利用できる作物はまだ残っています。しかし今日、小麦が人間を失うと、生存能力のほとんどを失ってしまう。この観点から見れば、結局のところ小麦が人間を家畜化したのではなく、人間が小麦を家畜化したとしか言えません。

コンバインが小麦を収穫しています。画像出典: Tuchong Creative

これは、小麦が人間と出会ってから少なくとも 3 回の大きな変化を遂げてきたという事実に関係しています。まさにこの 3 つの大きな変化のせいで、小麦は生存のために完全に人間に依存するようになったのです。これが家畜化の本質です。家畜化は、ある生物の変化であるだけでなく、その変化の方向は別の生物によって完全に制御されます。

人間の観点から見ると、狩猟生活から農耕生活への移行には当然内的な理由があります。人類が小麦を栽培する前、人類はちょうど温暖な時期を経験していました。気温が上昇するにつれて、自然界の生物の数が増加し始め、人間の人口もピークに達しました。しかし残念なことに、人類が肥沃な三日月地帯に定住した途端、気温は暖かいものから寒いものへと変わり始めました。これは、前回の番組で触れた「ヤンガードリアス期」です。野生動物の狩猟だけでは人口増加による圧力を満たすことができなくなり、人類が農業に転向せざるを得なくなったが、その過程で最終的に小麦を選んだ。

では、小麦は人間によって栽培化される前に、どのような 3 つの変化を経たのでしょうか? 1つ目の変化は、小麦の種子がどんどん大きくなり、種子の炭水化物含有量、つまりデンプン含有量がどんどん高くなることです。これは非常に自然なプロセスです。なぜなら、私たちの祖先が小麦を植えたとき、彼らは自然に、より高い収穫量とより充実した種子を持つ子孫を残すことを選択したからです。穀物の大きさの増加は当然ながら遺伝的変化に関係していますが、環境要因も重要です。作物はすでに耕作されている土地に植えられるため、小麦は雑草の仲間と競争する必要がなく、十分な水と栄養を得ることができるからです。小麦の栄養素は主に種子の胚乳部分に蓄えられており、卵の黄身のように胚芽に栄養を与える役割を果たしています。穀物が大きくなるにつれて、増加する主な部分は胚乳なので、小麦の種子はますます栄養価が高くなります。

テオシントとトウモロコシの比較: 今日私たちが目にするすべての食用作物は、トウモロコシと同じ過程を経て、種子が少なくしわしわの状態から、ふっくらと実るまでになりました。

画像提供: ニコル・レイガー・フラー、国立科学財団

もちろん、このステップだけでは、人類が小麦を好むようになるには十分ではありません。なぜなら、長期間のスクリーニングを経て、どの作物でも同様の結果が得られるからです。このとき、小麦は2度目の変換を経験しました。これはもともと小麦の植物にとっては非常に不利でしたが、人間にとっては非常に有益でした。その時、小麦の茎、つまり穂軸が強く成長し始めます。なぜこれが小麦にとって悪いのでしょうか?自然条件下では、小麦種子の成熟に伴って穂軸が脆くなることが判明しました。小麦の種子が成熟し始めると、穂軸はもろくなり始めるので、強い風が吹かなくても穂軸は折れ、小麦の種子は地面中に散らばってしまいます。この時点で小麦は種子散布を完了しています。一旦穂軸が固くなると、風が成熟した種子を簡単に吹き飛ばすことができなくなるため、小麦の種子の拡散にとって非常に不利になります。野生環境であれば、本来小麦が生息していた領域を他の雑草が容易に占領し、小麦は絶滅の危機に直面することになります。しかし、この特性こそが、人間にとって非常に友好的なものでもあるのです。この方法で栽培された小麦は、地上で種子を一つ一つ拾う必要がなく、一度に収穫できるため、生産効率が大幅に向上します。 2年目の小麦は、人間が再び種を蒔いた結果でした。人類は生殖の最後の段階を完了するために小麦を置き換えました。

その結果、小麦は古代西アジア、さらにはユーラシア大陸でも急速に主要な食用作物となりました。遅くとも商王朝の時代には、小麦は青銅製造技術とともに西アジアから我が国に伝わり、古代我が国の五穀の一つとなりました。ちなみに、五穀がどの五つの作物なのかについては議論があります。ただし、どの記述が正しいかに関係なく、小麦、キビ（モロコシとも呼ばれる）、キビ（キビまたはアワとも呼ばれる）、大豆（豆とも呼ばれる）はすべて含まれます。現在、これら 4 つの作物のうち、小麦だけが主要な食用作物となっており、米やトウモロコシとともに、人間の炭水化物の主な供給源となっています。ソルガムやキビに関しては、完全に脇役になってしまいました。それで、このプロセスで何が起こったのでしょうか?

五穀が何であるかについてはさまざまな意見があります。孟子によれば、それは「米、粟、粟、麦、豆」である。

画像出典: Tuchong Creative

これが小麦の3番目の変化につながります。先ほど述べたように、人類が小麦に出会う前には、すでに二倍体のヒトツブ小麦やウラルトゥ小麦、そして遺伝子変異を起こした四倍体のエンマー小麦が存在していました。そして小麦が人間と出会った後も、その遺伝子は変化し続けました。約 8,000 年前、エンマー小麦は偶然、その遠い親戚である野生のヤギイネ科植物 Aegilops tauschii (別名ラフヤギイネ科) と交雑し、今日最も一般的に食べられている小麦の品種である普通小麦を形成しました。一般的な小麦は再び遺伝的変化を起こし、四倍体植物から六倍体植物へと変化しました。

この交雑の結果、ゲノムの拡大だけでなく、小麦の形状の変化も生じます。これまでの小麦品種の穂は平らで、2次元構造として理解できますが、通常の小麦の穂は四角くなり、3次元構造になっています。こうした変化により、小麦の収穫量は少なくとも2倍になり、小麦の種子も大きくなりました。この変化により、小麦は5つの穀物の中で徐々に目立つようになり、我が国北部で最も重要な食用作物となりました。

まさにこの3つの変化によって、小麦は牛や飼い犬と同じように、人間に頼ってしか生きられない生き物になったのです。人類は小麦を栽培し、すぐに世界に広めました。

もちろん、小麦のように人類の歴史の流れを変えるほどの力を持つ作物の場合、家畜化はもはやこれら 2 つの生物間の単なるつながりではなくなりました。小麦が栽培化されたとき、他の多くの生物も影響を受けました。小麦の栽培に伴い、小麦のおかげでさまざまな種類の小麦も人間の食卓に並ぶようになりました。 1つ目は大麦で、これも1万年以上前に人類によって栽培化され、ヤンガードリアス期の産物です。ただ、小麦に比べると大麦の収穫量ははるかに少ないので、その影響は小麦よりもはるかに小さいのです。私の国の青海・チベット高原は重要な大麦生産地域です。大麦は今でも青海・チベット高原地域で重要な影響力を持っていますが、この地域では大麦は名前が変更され、高地大麦と呼ばれています。小麦を栽培する過程では、小麦の遠い親戚や隣人が招かれざる客として必ずやって来ます。これらは栄養素をめぐって小麦と競合することになるため、当然当時の農家からは好まれませんでした。

チベット渓谷​​の大麦は熟しています。大麦は大麦の亜種です。画像出典: Tuchong Creative

しかし、長い年月を経て、これらの品種のいくつかは、オート麦やライ麦など小麦とともに人間によって栽培化されました。オート麦は小麦の生育に適さない環境で小麦の役割を担いました。オート麦は小麦よりも早く成熟し、より湿度の高い環境でも生存でき、ライ麦は小麦よりもはるかに耐寒性が高いため、これらはすべて小麦の代替品となりました。しかし、小麦に比べると味が劣ったり、栄養価が低かったりと、世界規模では小麦の地位を揺るがすには至っていません。特に、記事の冒頭で述べた麦角中毒という別の問題があります。ライ麦とオート麦は小麦よりも麦角菌に感染しやすいため、貧しい人々が「聖アントニウスの火」に感染しやすかった理由が説明できます。中世の食卓では、高品質の小麦粉は富裕層だけが毎日楽しめる贅沢品だったため、麦角菌に感染するリスクははるかに低かった。貧しい人々は、お腹を満たすためにライ麦、オート麦、質の悪い小麦に頼っていたため、病気にかかりやすかったのです。

「小麦」と呼ばれるもう一つの植物は、ソバです。それは小麦と一緒に生育する雑草でもあり、後に人間によって発見されました。しかし、小麦と呼ばれているものの、上記で述べた小麦植物とは何の関係もありません。それは双子葉植物のタデ科植物であり、イネ科植物ではないからです。ただ、小麦よりも痩せた土壌に耐性があるため、小麦が栽培できない地域では代替品として使われてきました。

ソバの植物は、その美しい花によって他の「小麦」と区別することができます。出典: ウィキメディア コモンズ

今日、私たちは作物の起源と作物同士の関係を基本的に理解することができ、これに一人の科学者が重要な役割を果たしました。彼はソビエトの科学者ニコライ・イワノビッチ・ヴァヴィロフです。ヴァヴィロフは生涯を農作物に捧げた。彼の研究のおかげで、人類は小麦、大麦、トウモロコシの起源を基本的に解明しました。その後、彼は全ソ農業科学アカデミーの会長を務め、世界中からできるだけ多くの種子を集め、世界最大の植物種子銀行に保管するという重要な任務を引き受けました。第二次世界大戦中、種子銀行があったレニングラード市はドイツ軍に包囲されました。 28か月に及ぶ包囲の間、市内では疫病と飢餓が蔓延した。飢餓は種子貯蔵庫を守る科学者たちにとっても脅威となっている。しかし、それにもかかわらず、科学者たちは種子を食べることを一度も考えなかった。ヴァヴィロフの助手の一人は包囲中に餓死し、彼が守っていた種子銀行の前で倒れた。

ソ連の農業技術が世界最高水準に達したのは、ほぼワヴィロフ自身の努力によるところが大きいと言える。しかし、ソ連の農業が方向転換し始めると、ワヴィロフは彼の高尚な野望を実現できなかった。最終的に、ルイセンコ氏を代表とするグループがソ連の学界で主流の地位を占め、事実に基づいて遺伝学を完全に否定した。これは最終的にソ連の科学的事業の完全な停滞、特に農業レベルの深刻な退行につながった。その悪影響は今日まで完全には消えていません。この事件は世界中の科学者に重い警告を与えている。真実を前にして科学者は多大な努力を払う必要があり、命が危険にさらされる可能性もあるのだ。

1968年、ヴァヴィロフがついに名誉を回復すると、彼がかつて守っていた種子銀行は彼の名にちなんで命名されました。ここはヴァヴィロフ植物育種アカデミーです。現在でも、この種子バンクは世界最大の植物遺伝子データバンクの一つとなっています。 1977年、ソ連の天文学者ニコライ・チェルヌイフが発見した小惑星2862号もヴァヴィロフにちなんで命名された。月の裏側にはヴァヴィロフクレーターもあり、これも彼と物理学者の弟を記念して名付けられました。この科学者のたゆまぬ努力のおかげで、私たちは小麦の歴史を理解し、将来の小麦の変革の方向性を見つけることができました。普通小麦の特殊な六倍体構造のため、ハイブリッド小麦のより高度な品種を育成することはハイブリッド米よりもはるかに難しく、ハイブリッド小麦技術はまだ商業化されていません。

ヴァヴィロフ出典: medium.com

しかし、科学者たちはまだ行き詰まりに達していない。遺伝子生物学の進歩により、より高度な技術を使用して小麦の品種を改良し、小麦をさらに栽培化することができます。方向性の一つは、科学界が小麦の耐塩性を高めて、塩分を多く含むアルカリ性の土地でも栽培できるようにすることです。現在、この技術は研究室では成功しており、我が国の塩性アルカリ性土壌での現地試験が始まっています。 2022年現在、わが国は合計240万ムーの塩性アルカリ性土地に小麦を栽培するという偉業を達成しました。かつては「荒れ地」や「有害な土地」とみなされていたこれらの塩性アルカリ性の土地は、科学者の努力のおかげで穀物を生産するための肥沃な土壌になりました。小麦を収穫するだけでなく、土地を徐々に管理することもできます。この方法は、中国人が小麦をどのように利用しているかを示す縮図に過ぎません。 「二系交雑小麦」「三系交雑小麦」「DH技術」などの新しい小麦育種技術は小麦の潜在力を増大させ、「穀物貯蔵技術」という国家戦略を可能にした。

中国の塩性アルカリ性土地小麦技術における主要な出来事出典：人民日報オンライン

人間と小麦の絆は終わらないようです。むしろ、人類の知恵が進歩するにつれて、小麦は人類の文明を形作り続けるでしょう。

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