汗は気候変動を生き抜く力となる

この記事はもともと Grist に掲載されたもので、 Climate Deskのコラボレーションの一部です 。

人類発祥の地、アフリカの容赦ない太陽の下、あらゆる生き物は暑さをしのぐ方法を見つけなければなりませんでした。ライオンは日陰で休息し、シロアリは巨大な換気塚を築き、ゾウは扇風機のように羽ばたく巨大な耳を進化させました。約200万年前、私たちの祖先は、最も奇妙な技術を完成させました。それは、体内の水分を体外に排出するという、灼熱の暑さに耐えるための手段でした。

他の動物も多少は汗をかきますが、人間のように汗をかきません。暑い中を走り回ると、人は1日に2ガロン（約9.8リットル）以上の水分を失い、生命の貴重な資源の一つを急速に消耗します。体が冷却しようとすると、血管が拡張し、体幹から熱い血液が表面へと流れていきます。同時に、汗腺は血液から水分を引き出し、皮膚に送り出します。そして、その小さな汗腺が蒸発する際に、体から熱を空気中に放出します。 

「汗は人間にとって極めて重要です」と、ペンシルベニア大学で汗の進化を研究している遺伝学者ヤナ・カンベロフ氏は語る。「汗は地球上の他のあらゆる動物と私たちを区別するものです」―巨大な脳と並んで。平均的な人間の皮膚には200万から400万個の汗腺があり、これは私たちに最も近い現生種であるチンパンジーの10倍の密度だ。人間にとって、汗は保護用の毛皮よりもさらに役立った。厚い毛皮は、水分をより効率的に蒸発させるために、桃色の産毛のように縮んでいったのだ。

私たちの生物学的スプリンクラーシステムは今、その真価が試されています。今年の夏は、記録上最も暑い3ヶ月連続記録となっただけでなく、地球上で過去12万5000年間で最も暑い夏となりました。フェニックスでは、最高気温が華氏110度（摂氏約44度）以上の日が31日連続で続きました。北半球では、大陸から大陸へと、猛暑の記録が驚くべき速さで破られ、モロッコと中国では華氏120度（摂氏約48度）を超える記録が立て続けに更新されました。メキシコ湾岸の湿地帯では華氏115度（摂氏約44度）まで気温が上昇し、ヒューストンとニューオーリンズの記録を塗り替えました。真冬の南米でも、信じられないほどの暑さに見舞われました。チリのアンデス山脈のある町では、気温が華氏100度（摂氏約48度）を超え、これもまた記録的な暑さとなりました。

エアコンなしでの生活は危険な状況になりつつあります。最近の研究によると、熱波の最中にフェニックスで広範囲にわたる停電が発生し、それが数日間続いた場合、数千人の死者を出し、市内の半分の住民が救急外来に搬送される可能性があります。また、メキシコ湾岸の蒸し暑い気候には、特有の問題が伴います。非常に高温多湿な空気は、周囲の空気中に既に水分子が濃く含まれているため、汗の蒸発を阻害し、体内に熱がこもりやすくなり、体の中から焼け焦げてしまうリスクが高まります。 

「熱波で死ぬのは、27通りの結末を選べるホラー映画のようなものです」と、ハワイ大学マノア校の気象学者カミロ・モラ氏は語る。同氏は、暑さが臓器不全や死につながる27通りの方法を挙げている。 

例えば、血液が皮膚に流れ込むと、心臓に負担がかかり、脳と腸が酸素不足に陥り、心臓発作などの深刻な結果につながります。広範囲にわたる炎症や血栓による悪影響も引き起こされます。長時間の発汗は脱水症状を引き起こし、時には腎不全を引き起こすこともあります。暑さは死に至る原因が多岐にわたるため、アメリカ人が直面するあらゆる気象災害の中でも、最も危険なものと言えるでしょう。2017年、モラ氏らは、世界人口の30%が毎年20日以上、致命的な暑さにさらされていることを発見しました。

発汗が生存に不可欠であることを考えると、研究者たちは汗の科学を今頃は完全に解明しているはずだと思いがちですが、まだ解明されていない疑問が残っています。人体にとって暑すぎるとは、一体どのくらいの暑さなのでしょうか？湿度はどれほど重要なのでしょうか？そして、なぜ私たちは汗の存在をもっとありがたく思わないのでしょうか？汗は体臭の原因になるという悪評がありますが、実は汗は記録的な猛暑を乗り切るためのライフジャケットのようなものなのです。 

熱中症で死ぬより、湿っぽくてベタベタする方がずっとましだ。「最終的には気候変動を生き延びるのに役立つ生物学的機能について、人間がこれほど大きなタブーを抱いているのはおかしなことだ」と、『汗の喜び』の著者サラ・エバーツは言う。

猛暑は基本的にどこでも襲いかかり、人々の不意を突く可能性があります。昨年の夏、ヨーロッパを襲った記録破りの猛暑は、ヨーロッパ大陸全体の気温を華氏100度（摂氏約38度）以上にまで押し上げ、6万1000人以上の死者を出しました。私たちの体は数週間かけて暑さに順応し、汗をかきやすくなります。しかし、気温は急上昇することもあります。今年2月には、ワシントンD.C.の気温が1日で華氏53度（摂氏約13度）から81度（摂氏約27度）へと、ほぼ30度も上昇しました。このような急激な気温上昇は私たちの体にとって大きな負担であり、特に寒冷な気候における熱波は致命的となります。

人々が暑さによく適応しているパキスタンのような国でさえ、猛暑によって犠牲者が出ている。「気候変動によって、事態は適応の限界を超えているのです」と、イスラマバードに拠点を置く国際気候政策研究所クライメート・アナリティクスの科学者、ファハド・サイード氏は述べた。「この地域でそのような状況を目の当たりにすると、何かが通常の範囲を超えていることがはっきりと分かります。人々はこのような気候に慣れているにもかかわらず、死んでいるのですから。」

「湿球温度」と呼ばれる指標は、熱と湿度、日光、風速を組み合わせたもので、健康な人体が生存できなくなる限界値を計算するのに用いられます。1950年代、サウスカロライナ州のキャンプで新兵が熱中症で倒れることが相次いだことを受けて、米軍によって考案されました。この指標は、温度計を湿った布で覆い、空中で振り回すことで蒸発を促進することで測定されます。理論上、どんなに汗をかいても効果がないと考えられるのは、湿球温度35℃（華氏95度）の環境に6時間さらされた場合です。これは、例えば湿度100%では華氏95度、湿度50%では華氏115度に相当します。

近年、パキスタンとアラビア半島の一部では、すでにこの恐ろしい閾値を一時的に超えています。今後さらに気温が上昇し、メキシコ沿岸部の一部や南アジアのより多くの地域が危険水域に入るでしょう。懸念されるのは、気候変動によって大気中の水分量も上昇しており、特に熱帯地域で顕著であることです。

最新の研究では、限界温度は摂氏35度よりもさらに低い可能性があることが示唆されている。ペンシルベニア州立大学で昨年行われた研究では、若者たちが自発的に研究室で不快なほど暑い環境に身を置くことを申し入れた。参加者は体幹温度をモニタリングする遠隔測定用の錠剤を服用し、温度管理された部屋の中で座り、調理や食事といった日常の動作を模倣できる程度に体を動かした。体が体幹温度を安定させられないと、事態は制御不能に陥り始める。極端な状況では、10分から15分以内に熱中症を発症する可能性がある。研究者たちは、参加者の体幹温度が上昇し始めた時点に基づいて、安全の上限温度は湿球温度で摂氏31度（華氏88度）に近い可能性が高いことを発見した。  

これは健康な人の数値です。年齢、病気、体格といった要因によって計算は変わります。米国では毎年1万2000人の熱中症による死亡者のうち、推定80%を占める60歳以上の高齢者が、暑さをより危険にする健康状態を抱えていることが多いのです。さらに、加齢とともに汗腺が衰え、体温を下げる能力が低下します。一部の抗精神病薬には発汗を抑制する副作用があり、これが統合失調症と診断された人が暑熱死に特になりやすい理由の一つであると考えられます。

現実には、ほとんどの人は熱波の際に日陰を探したり冷たい水をたくさん飲んだりといった涼しく過ごすために必要な対策をすべて講じているわけではない。これが、気温の現実的な「危険ゾーン」が摂氏35度をはるかに下回るところから始まるもう1つの理由だ。今月初め、オックスフォード大学とマサチューセッツ州のウッドウェル気候研究センターの研究者らは、特別な冷却措置を講じない限り人体が過熱し始める高温多湿の条件を分析した。その結果、現在の気候では、地球上の陸地の8％が10年に少なくとも1回はこの閾値に達することがわかった。地球の気温が産業革命以前の平均より摂氏2度上昇すれば、この割合は4分の1に増加する。これは、既存および計画中の化石燃料プロジェクトが実行されれば予想される値である。

それでも、湿度が健康への影響にどの程度影響するかについては議論があると、カリフォルニア大学アーバイン校の地球システム科学教授、ジェーン・ボールドウィン氏は述べた。湿球温度の理論に基づいて予想されるように、現実世界の疫学データでは湿度が死亡の主要な要因として現れていない。ボールドウィン氏は最近、この食い違いを説明しようと試みる研究論文を共同執筆した。一つの説明として、疫学データはヨーロッパやアメリカといった世界の寒冷地域から得られる傾向があり、湿度と死亡の関連性が最も強いと考えられるインド、ガーナ、ブラジルといった熱帯地域のデータは限られていることが考えられる。この疑問に答えを出すことで、科学者は気候変動が健康にどのような影響を与えるかをより正確に予測できるようになるとボールドウィン氏は述べた。 

反対に極端な乾燥した空気は、独自の問題を引き起こす可能性がある。乾燥した条件では、汗は非常に速く蒸発する。これは冷却には最適だが、発汗量には限界があると、オーストラリアのシドニー大学の健康学教授オリー・ジェイ氏は述べた。安静時には1時間あたり1リットル以上の発汗は難しいが、運動中は1時間に3リットル近くの汗が体から噴き出すと同氏は述べた。乾燥した暑さの中でその最大発汗点に達したとしても、体を冷やすのに十分な発汗はできないだろう。「将来の熱中症リスクを評価するためのほとんどの気候モデルは、体の発汗能力が無限であると想定している」とジェイ氏は述べ、これが高温で乾燥した気候で人間が処理できる量を過大評価することにつながっていることはほぼ間違いないと述べた。

もう一つの未解明な点は、幼少期の熱曝露が発汗能力にどの程度変化をもたらすかということです。ある説によると、生後2年間に高温に曝露されると、より多くの汗腺が活性化される可能性があるとのことです。私たちは生まれた時にほぼ同じ数の汗腺を持っていますが、全ての汗腺が活性化して汗を分泌するわけではありません。そのため、暑い地域で生まれた人は、寒い地域で生まれた人よりも汗腺の活動性が高い可能性があります。 

これは、汗でびっしょり濡れた服を避けるために人工的に冷房された建物に隠れて青春時代を過ごした人々が、ますます温暖化する地球での生活への備えが不十分なのではないかという疑問を提起する。「赤ちゃんをエアコンだけで育てたらどうなるか想像してみてください」とカンベロフ氏は言う。「では、より温暖な世界で、彼らはどれほど適応できるでしょうか？」

汗は夏の間ずっと私たちの命を救ってくれていると言っても過言ではない。もっとも、汗をかくこと自体を楽しいとは思わないかもしれない。 『汗の喜び』の著者エバーツ氏は、汗は私たちのコントロール欲求に反するのではないかと推測している。汗は無意識のうちに体から噴き出す。ゲップやオナラのように、我慢したり、意志の力で出を遅らせたりすることはできない。「体がクールダウン指令を受けると、毛穴が開き、汗が噴き出すんです」とエバーツ氏は言う。「そして、それをコントロールすることは絶対にできないですよね？」 

汗をかく人は往々にして悪臭を放ち、どこのロッカールームでも悩みの種となっている。汗自体は無臭で、ほとんどが水分だが、皮膚上の細菌と混ざると悪臭を放つようになる。汗腺には2種類ある。最も顕著なエクリン腺は体温調節を担い、体中に存在し、特に額、手のひら、足の裏に多く存在する。脇の下や股間などの毛深い部位にあるアポクリン腺は思春期に活発化し、ドロッとしたタンパク質豊富な汗を分泌する。この汗は細菌によってあの恥ずかしい臭いに変化する。だから、脇の下の毛穴に制汗剤を詰まらせたところで、体温を下げる能力には影響しない。皮膚には汗の逃げ道がたくさんあるのだ。

昔、人々は体臭をごまかすために香水やタルカムパウダーを塗った。しかし、人々はそれらに慣れすぎていて、20世紀初頭に制汗剤やデオドラント（前者は汗腺を塞ぐのが目的で、後者は臭いの原因となるバクテリアと戦うもの）が市場に登場した頃には、ほとんど誰も買いたがらなかった。これは製造業者にとって問題だった。そこで1919年、制汗剤会社オドロノ（臭いなんて大したことない！）で働いていたコピーライターのジェームズ・ヤングは、「アメリカ人に汗への恐怖を植え付けた」とエバーツは言う。「人生で最も屈辱的な瞬間」という見出しのある雑誌広告には、若い女性が「ひどい発汗」に悩まされているために誰も一緒に踊ってくれないと聞いてしまうという内容の広告が掲載されていた。その狙いは、人々に自分の臭いに気づいてもらうだけでなく、そのせいで恋やまともな仕事を見つけられなくなるのではないかと恐れさせることだった。 「人々が汗でもっと恥ずかしく思わなければいいのに」とエバーツさんは言う。

このマーケティングキャンペーンは1世紀を経た今もなお、永続的な成功を収めています。市場調査会社フォーチュン・ビジネス・インサイツによると、昨年の世界のデオドラント市場は240億ドル規模に達し、地球温暖化の影響もあり、10年後には370億ドル規模に成長する見込みです。

今日、汗を当たり前のこととして捉えている文化とそうでない文化があります。パキスタンでは、汗は単なる生活の一部だとサイード氏は言います。それでも、過度の発汗は基本的にどこでも嫌われます。「自分を救ってくれるものが、文化的に受け入れられるわけではありません」と、ハワイ大学の科学者であるモラ氏は言います。「汗をかいた人に抱きしめられたいと思うような場所は、世界中どこにも想像できません。」

汗をかくかどうかは自分ではコントロールできませんが、何を着るかは自分でコントロールできます。高温多湿の気候では肌の露出が増え、汗が蒸発しやすくなります。一見逆説的ですが、乾燥した気候ではゆったりとした長袖と長ズボンを着ると、汗の恩恵を最大限に受けることができます。水分の蒸発を抑制し、同時に日光を遮るからです。アリゾナ州立大学の工学教授、コンラッド・リカチェフスキー氏は、発汗の効果を最大限に引き出す衣服のデザイン方法を研究しています。彼によると、科学者たちは衣服のデザインに真に重要なレベルでの汗について、まだ多くのことを理解していないとのことです。

「問題は、私たちが出す汗のうち、実際にどれだけの量が体を冷やすのに使われているかということです」とリカチェフスキ氏は言います。大量に汗をかいても誰の役にも立ちません。額から滴り落ちる汗は、蒸発していないため、実質的に無駄な水分です。同様に、防護服の下に大量の汗を閉じ込めると、熱中症になりやすくなります。逆説的ですが、汗を吸い取る生地でさえ、肌から汗を奪い、無駄にしてしまう可能性があるとリカチェフスキ氏は言います。その水分が蒸発すると、体を直接冷やすのではなく、生地と生地と肌の間の空気を冷やすのです。

リカチェフスキ氏の研究は、現実世界で熱が人体にどのような影響を与えるかを理解することに焦点を当てており、これは研究が難しい分野です。「熱中症になりそうな人を測定する人はいないですよね？」とリカチェフスキ氏は言います。「それは倫理的ではありません。」 

そこで、彼とアリゾナ州立大学の同僚たちは、生きた人間の代わりに、技術的には「サーマルマネキン」と呼ばれる発汗ロボットを開発した。これは、超高温に対する人間の反応をシミュレートするものだ。「Advanced Newton Dynamic Instrument」の頭文字をとってANDIと名付けられたこのロボットは、センサーと内部冷却システム、発汗用の孔を備え、灼熱のアリゾナに頻繁に出向く。ANDIの非常に優れた点は、あらゆる人を再現できることだ。リカチェフスキ氏はプログラムを修正し、人が暑さにどのように耐えるかをシミュレートし、年齢、体格、薬物使用などの要因がさまざまな状況で体の反応にどう影響するかを計算できる。しかも、そのすべてが65万ドルという低価格で実現できる。「基本的に我々は、人体への熱の影響を測定する最も高価な方法を開発しているんです」とリカチェフスキ氏は冗談を言った。

ANDIは、いわばより高温の惑星を想定した衝突試験用のダミー人形です。私たちの体は、水分を役に立たなくさせるほどの熱に晒されています。人類は何十万年もの間汗をかき続け、それは私たちの本質を成しています。しかし、それを真に理解するには？そのためには、ロボットを作る必要がありました。

 この物語は、極度の暑さとそれが私たちの暮らしや場所に与える影響を調査するグリストのシリーズ「Record High」の一部です。