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ヘルシーコラム

ヘルシーコラム

みなさまに知っていただきたい“健康”に関する情報です。

ケイ素について

シリカとケイ素の違い

シリカは生物界で最も多く存在する元素の一つで、通常、ケイ素と酸素が結合した二酸化ケイ素(SiO2)、もしくは二酸化ケイ素で構成される物質を総称して呼びます。
シリカは身近でいうと石(鉱石)に多く、その中でも石英という石に多く含まれます。そして石英が成長してできたのが水晶で、およそ99.9%もの純度のケイ素で構成されています。
ケイ素と酸素の化合物である二酸化ケイ素は不溶性で、体に吸収されません。吸収するためには水溶性のイオン化したケイ素(Si)の状態である必要があります。

地球の骨格“ケイ素(シリカ)”

私たちにとって必須ミネラルであるケイ素は、1823年にスウェーデンの化学者ベルツェリウスによって発見されました。原子番号は14、元素記号はSiです。地殻(地球の表層)のおよそ3割がケイ素で構成されており、地球内部のマントルや核なども含めると地球の約60%をケイ素が占めるとも考えられています。まさに地球の骨格を形成していると考えられます。

ケイ素で進化した私達の祖先

約30億年以上の太古の昔に地球上に誕生し、現在も生息していることで知られる原初の生命「シアノバクテリア」は、地球上で初めて光合成をはじめたとされる原核単細胞生物です。
以前は藍藻類と呼ばれていましたが、真核生物である他の藻類と違い細胞内に核がない原核単細胞生物のため、現在ではバクテリアとして分類されています。ただし他のバクテリアと違って葉緑素をもっているため光合成をすることが可能です。また池などの身近な場所から氷河の上まで、普遍的な存在としてどこにでも生息しています。
約30億年という長い期間、絶滅することなく変わらず生き続けたその理由は、あらゆる生命に必要な“酸素”を供給し続ける存在だからです。そして、その酸素を生み出したのも光合成を初めて行ったシアノバクテリア自身なのです。光合成の結果、多くの酸素が放出されることで地球は大気中に酸素を持つ星になりました。
シアノバクテリアはその光合成のためにケイ素を利用していたと考えられているのです。光合成の際に葉緑素がケイ素を必要とし、既に地球に豊富に存在していたケイ素を利用することでどんどん生み出される酸素。そしてその時代において有害であった酸素を利用する生物が誕生したことで進化が起き、その結果今までとは比較できないくらいに大きなエネルギーをうみ出すことができるようになりました。これが後への進化の促進となっていったのです。
やがて多種多様な生物や植物が誕生していき、食物連鎖という形でエネルギーの受け渡しをしていきます。進化していった生物のエネルギーの源がケイ素であるならば、自身もケイ素で構成されているわけです。まさにケイ素というエネルギーの受け渡しによって生命が栄えていったといえます。例えば食物繊維の主成分はケイ素です。食物連鎖の過程では、土壌からケイ素を吸収した植物を起点とした食物繊維豊富な食べ物のリレーによって、自身にケイ素を補給していくのです。ケイ素はもはや、生命の原点であり、骨格であるといえるのではないでしょうか。

シアノバクテリアの現在の姿「ストロマトライト」

シアノバクテリアは太古の地球において、海洋の浅瀬で珊瑚礁のようなコロニーを形成し、大繁殖していたといわれています。現在、世界遺産にも登録されているオーストラリアのシャークベイに存在している「ストロマトライト」と呼ばれる化石がそれに当たります。シアノバクテリアが光合成によって少しずつ酸素を大気に放出し、現在の大気を作り上げたと考えられています。現在の地球の大気には約21%の酸素が存在しているといわれますが、当時光合成によって増加した酸素が海水中の鉄分を酸化して縞状の鉄鉱層をつくりながら、やがて飽和状態となり、やがて大気中の酸素濃度が上昇していったとされます。その後大気の上層部にオゾン層が形成され、有害な紫外線が遮られることで生命が陸へと進化していったと考えられています。
また、ストロマトライト以外にも、現存する有名なシアノバクテリア類がいます。「ブルーグリーンアルジー」と呼ばれ、米国オレゴン州南部のアッパークラマスという湖に世界で唯一生息しています。葉緑素を含み光合成を行いながらも動物性のタンパク質を含むという特徴をもっており、その完全性のある栄養価から“完結した健康食品”として評価されています。

私達に共生する「ミトコンドリア」

私達“ヒト”の祖先は「酸素を利用しない生物」だという説があります。
その説に則れば、まず太古の昔に光合成によって酸素が増加すると、「酸素を利用する細菌(好気性細菌)」が「酸素を利用しない生物」の細胞の中に入り込み、一緒に生活するようになりました。「酸素を利用する細菌」は「酸素を利用しない生物」の細胞の中で酸素を利用してエネルギーをつくりだし、そのエネルギーを「酸素を利用しない生物」の細胞に与えるようになったのです。一方で、「酸素を利用する細菌」は「酸素を利用しない生物」の細胞に、タンパク質を生成してもらうようになりました。これがいわゆる「細胞内共生」であり、共存関係のはじまりと考えられています。(このことは細胞内共生説とよばれます。)
その上で、「酸素を利用しない生物」の細胞の中に入り込んだ「酸素を利用する細菌」が現在の「ミトコンドリア」になったとされ、この細胞が後に “動物細胞”に進化したと考えられています。
そして“植物細胞”においては、ミトコンドリアを有する細胞がさらに光合成を行う「シアノバクテリア」を取り込み、後の「葉緑体」になったと考えられているようです。
ミトコンドリアにみられる二重の膜は細胞内共生説の証拠の1つといわれ、「酸素を利用しない生物」の細胞の中に「酸素を利用する細菌」が入り込んだ場合にできる、細胞の膜と細菌の膜の二重の膜だとされるのです。
それ以外にも、ミトコンドリアのもつDNAは好気性細菌のそれに、葉緑体のDNAはシアノバクテリアのそれに類似しており、それぞれ細胞核のDNAとは別の独自のDNAとなっていることも説の裏付けとなっています。
これらの事実をもとに、細胞内共生によって、酸素を利用する好気性細菌がミトコンドリアに、シアノバクテリアが葉緑体になったと考えられているのです。
このような共生関係によって、原核生物から真核生物が生まれ、やがてわたしたちの祖先が誕生したと考えられています。
光合成によって酸素が放出されるまでは、地球の大気のほとんどが二酸化炭素で占められていたとされます。光合成をはじめたのが、上述の通り、原核生物であるシアノバクテリアなのです。

現代の私達にとってのケイ素の役割

上述の内容に従えば、ケイ素は生命の原点の存在であり進化の鍵となった存在です。
そんな生命の骨格的な栄養素であるケイ素は、現代を生きる私達の身体においてどんなはたらきをするのでしょうか。

コラーゲンの増強作用

コラーゲンは人体のタンパク質の約3割を占め、他にもエラスチン、ヒアルロン酸といった成分同士の結合を強め、組織のしなやかさや弾力性を維持するはたらきがあります。
また、ケイ素はコラーゲンの合成にも関与し、体内のコラーゲン量を増やすのに必要です。
ケイ素のはたらきでコラーゲンを補強することは、皮膚(肌)、骨、歯、爪、毛髪、などの美的健康にとって重要です。

新陳代謝を高める

人体には約60兆個の細胞があるといわれ、個々の細胞にはそれぞれ数百~数千という無数のミトコンドリアが存在するとされます。ミトコンドリアはATPと呼ばれるエネルギーを細胞に供給することで、人体が生命活動をするための大きな動力となっていますが、ケイ素はこのミトコンドリアの働きを活性化させることで、ターンオーバー促進や低体温の防止、免疫力の向上などの、生体を維持するための大切なはたらきを助けます。

酵素の働きを活性化

体内で酵素が活用されるために必要な補酵素としてはたらきます。

精神の健康に役立つ

最新の研究では、ケイ素不足による脳内のセロトニン分泌減少が「うつ」や「精神不安」をもたらすといわれています。また、ケイ素のもつ抗酸化力により脳内で発生する活性酸素を抑制し、脳内神経細胞の保護にも効果的にはたらくと考えられています。

質の良い睡眠をサポートする

ケイ素は睡眠にも深く関与し、質のよい深い眠りのために必要なメラトニン生成に関わるとされます。眠りには浅い眠りのレム睡眠と深い眠りのノンレム睡眠の2種類があり、寝はじめのノンレム睡眠が最も深い眠りとなっていて、この時に脳の休息や活発な新陳代謝が行われます。
深い眠りを誘導するために必要なのがメラトニンという物質で、大脳にある松果体という器官から分泌されます。
ケイ素は松果体の構成成分なので、ケイ素を摂取することで松果体の機能を改善し、メラトニン分泌の正常化に寄与すると考えられます。

血管内を健全に保つ

ケイ素のもつ物質の浸透性を上げるはたらきによって、血管内(血管壁)のコレステロールなどの脂肪分を乳化して排出させることで、血流を良くし血圧の安定化に寄与します。これによって各種栄養成分を、血流を通して体の隅々に届けやすくなります。

体内でイオン(電子)の受け渡しをする

ケイ素は、体内でプラスとマイナスのイオンバランスを調整し、同時に酸素や栄養素の取り込みや老廃物の排出を行っています。このはたらきを野菜に含まれる鉄分で考えると以下となります。野菜から摂取した鉄分(Fe)は、イオンを3つ失った不安定なFe+++として体内に摂取されるためタンパク質と結合ができず、赤血球になることができません。そこでケイ素がこの不安定なFeに接近すると、自身のイオンを放出することで安定型のFe++に変化させます。これによってタンパク質と結合した鉄分は赤血球となり、全身に酸素をスムースに供給する他、貧血の解消にもつながるのです。
Feに電子を受け渡したケイ素は、代わりに血管壁に沈着しているコレステロールの電子を取り込むことでまた安定しようとします。結果としてコレステロールが血管壁から離れ易くなるため血液循環を促進し(血圧の安定)、身体各部の酸素欠乏解消に相乗効果をもたらします。これは、酸化した食品を体内で還元し腸内環境を整えたり、体内の活性酸素の除去をしたりといった抗酸化作用につながります。細胞や内臓が正常な働きを維持するために、このようなイオン交換が必要不可欠とされます。

骨密度を高める

骨はコラーゲンを骨組みにし、カルシウムがセメントのように隙間を埋める事で強度が保たれています。ケイ素は、骨組みの役割をしているコラーゲンを補強する作用に加え、コラーゲンとカルシウムを強く結びつけるはたらきもします。
骨の約30%をケイ素が占めているとされ、骨の健康においてなくてはならない存在なのです。

血管を補強して血流を改善する

ケイ素は血管の内皮細胞の構成成分として血管内部を補強し、さらに血管外部の細胞を修復するはたらきをもっています。

活性酸素を無毒化する

スーパーオキシド、過酸化水素、ヒドロキシラジカル、一重項酸素といった活性酸素を不安定な状態から安定させ、無毒化するはたらきがあります。
活性酸素は紫外線の照射や電磁波、喫煙、ストレスなどで発生するだけでなく、普通に呼吸をするだけで全体の約2%が活性酸素に変わるとされています。

体内の毒素や老廃物を排出する

ケイ素自身がマイナスの電気を帯びているため、プラスの電気を帯びている物質を吸着し、体外に一緒に排出するはたらきをもちます。
ケイ素によって、重金属や便、尿、汗などのプラスに帯電した物質の排泄がしやすくなるとされます。

研究者が語るケイ素の役割

「ケイ素は治療の分野で大きな役割を果たすことができる」ルイ・パスツール(生化学者・細菌学者)、フランス
「ケイ素は、太古から現代までの生命誕生に関わり続け、その維持に必要不可欠なものである」アドルフ・ブーテナント(化学者、1939年ノーベル化学賞受賞)、ドイツ
「人体の骨は、ケイ素があってはじめてコラーゲンを含んだ質の高い骨となる」フラミンガム研究、アメリカ