「発酵食品」が人間の脳を大きくしたのかもしれないと研究者が主張

納豆やヨーグルト、キムチなどの発酵食品は食材を微生物などの作用で発酵させて加工した食品であり、豊富な栄養価や独特の風味によって世界中で愛されています。新たに、「発酵食品が人間の脳の発達を促した」という説を、フランスのエクス＝マルセイユ大学の進化神経科学者であるキャサリン・ブライアント氏らの研究チームが提唱しています。

Fermentation technology as a driver of human brain expansion | Communications Biology
https://www.nature.com/articles/s42003-023-05517-3

Food Preserving Technique May Have Sparked Human Brain Growth, Scientists Say : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/preparing-food-with-microbes-could-be-why-we-now-have-such-impressive-brains

ヒトという種を大きく特徴付けているのが、その脳容積の大きさです。初期の人類であるアウストラロピテクスの脳容積は400～500mlと、現代のチンパンジーやボノボとほぼ同程度でしたが、約240万～140万年前に生息していたホモ・ハビリスの段階になると脳容積は600mlを超え始め、現生人類(ホモ・サピエンス)では1350mlに達しています。

つまり、人間の脳は過去200万年の間に約3倍も大きくなっているわけですが、そのメカニズムについては諸説あっていまだに決定的なことはわかっていません。脳組織は消費するエネルギーが多いため、飢餓のリスクを乗り越えて脳を拡大するには、体内のどこかの領域で必要なカロリーを節約する必要があるとのこと。

多くの研究者らは、消費カロリーを節約して脳容積の拡大を引き起こした領域が「消化器官」であると推定しています。以下のグラフは、ヒトが他の大型類人猿と同等の身体構造だった場合に予想される臓器の質量比率(左)と、65kgの現代ヨーロッパ人をモデルにした実際の臓器の質量比率(右)を示したものです。ヒトの体では、「Brain」(脳)が他の類人猿よりも大幅に大きい一方、「Colon」(結腸)の比率が予想よりも74％も小さいとのこと。結腸を含む消化器官で節約された分のカロリーが脳に回された結果、ヒトの脳は他の類人猿と比較して圧倒的に大きくなったというのが、「高価な組織仮説」と呼ばれる説です。

高価な組織仮説において重要なのが、腸はそれ自体が食物から栄養素を抽出する役割を担っているため、腸を短くするには摂取する食物を変える必要があるという点です。具体的には、よりエネルギー密度が高く消化しやすい食物へのシフトが必要であり、一部の科学者は肉食の増加や塊茎の摂取、あるいは火を使った調理などが脳の拡大に役立ったと考えています。

ブライアント氏らは高価な組織仮説に立ち、消化管を短くする上で発酵食品が重要な役割を果たしたという「外部発酵仮説」を提唱しています。この仮説の中心となるのが、そもそも腸自体が摂取した食物を発酵させて消化するための器官であり、発酵食品ではこの発酵プロセスの一部を体外で行っているという理論です。

腸で行われる内部発酵では、消化器系に生息する微生物や酵母が生成する酵素の働きで有機化合物が嫌気的に分解され、細胞がエネルギーとして利用するアデノシン三リン酸(ATP)が生成されます。外部発酵が行われた食品は生の食品よりも利用可能な栄養素が多く、体内での発酵過程も少なくて済むため、腸のサイズが小さくなって余剰エネルギーを脳の拡大に使うことができます。

問題は、類人猿と同程度の脳容積しか持っていなかったヒトの祖先が外部発酵を利用できたのかという点ですが、ブライアント氏らは文化的に受け継がれてきた食品の取り扱い、あるいは保存方法によって発酵が外部化されたと考えています。発酵は食品を木のうろや地面のくぼみ、洞窟などに保存しておくだけで発生する可能性があるため、計画を立てたり道具を使ったりできなかったヒト科の祖先が偶然見つけられた可能性があるとのこと。

ブライアント氏らは、「外部発酵の初期段階において、先見の明やメカニズムの理解は必要条件ではありません。私たちの初期の祖先は、食べ物を共通の場所まで運び、そこに放置し、断続的に食べたり足したりしていただけかもしれません」「腸内発酵を外部の文化的慣習に移行することはヒトにとって重要な革新であり、それによって脳の拡大を選択する上で必要な代謝条件が整ったのかもしれません」と述べました。