『アメイジング・スパイダーマン2』のエレクトロはどこまで科学的か？デンキウナギの発電細胞と「生体電気コード」

『アメイジング・スパイダーマン2』でジェイミー・フォックスが演じたエレクトロは、デンキウナギとの事故をきっかけに電気を操る存在へ変貌する。この設定を現実の研究と重ねると、細胞が電位差を生み出す仕組みや、細胞集団の電気信号が身体の形成に関わるという、生体電気研究との興味深い共通構造が見えてくる。

■デンキウナギは細胞を直列につないで電圧を生む

電気技師のマックス・ディロンは、遺伝子操作されたデンキウナギの水槽に落下し、電気を蓄え、放出できるエレクトロへ変貌する。事故による急激な人体変化は作品独自の表現だが、そのイメージの基礎にあるデンキウナギの発電機構は、細胞膜を隔てた電位差を利用する生物学的な仕組みである。

デンキウナギの一種であるElectrophorus voltaiは、2019年に独立した新種として記載された。研究では最大860ボルトの放電が測定され、既知の生物による発電として最も高い電圧と報告されている。

デンキウナギの発電器官は、筋肉に由来する特殊な細胞「発電細胞（エレクトロサイト）」が多数並んだ構造を持つ。それぞれの細胞がイオンの移動によって小さな電位差を作り、神経からの信号を受けると片側の膜が脱分極する。多数の発電細胞が直列に配置されているため、個々の電位差が積み重なり、大きな電圧になる。

人間の神経細胞や筋細胞も、ナトリウムイオンやカリウムイオンなどの分布差を利用して膜電位を維持している。デンキウナギと人間では細胞の構造や用途が異なるものの、細胞膜を隔てたイオンの偏りを電気的な働きに利用する点は共通している。エレクトロの電撃表現には、こうした生体内の電位差を全身規模へ拡張したイメージを重ねられる。

■身体の形づくりにも関わる生体電気信号

生体電気は、神経や筋肉の活動だけに使われるものではない。発生や再生の過程では、神経細胞以外の細胞も膜電位を持ち、細胞同士がギャップ結合などを通じて電気的な状態を共有する。こうして生じる電位パターンは、遺伝子発現や細胞の増殖、分化、移動と相互作用しながら、組織が形を作る過程に関与している。

米タフツ大学のマイケル・レヴィン教授らは、こうした生体電気信号と形態形成の関係を研究してきた。レヴィン教授らが「生体電気コード」と呼ぶ考え方では、組織内の電位パターンを、細胞集団がどのような構造を作るかに関わる情報層として捉える。

これは、ゲノムとは別に完成形の設計図が保存されているという単純な仕組みではない。遺伝子、タンパク質、化学的シグナル、機械的な力、生体電気信号などが相互に作用し、組織形成を導くという研究枠組みである。ゲノムを「部品と生成手順の情報」、生体電気パターンを「部品の働き方や配置を調整する信号」と考えると、その関係をイメージしやすい。

■オタマジャクシに異所性の眼を形成

レヴィン教授らが2011年に発表した研究では、アフリカツメガエルの胚でイオンチャネルを操作し、本来とは異なる電位状態を細胞に作り出した。その結果、頭部以外の胴体や尾などに眼の組織が形成された。

この実験では、特定の膜電位状態が眼の形成に関わる遺伝子群を活性化し、周囲の細胞を含む組織形成を誘導できることが示された。電気信号が眼を直接組み立てたのではなく、細胞内の遺伝子制御ネットワークに働きかけ、形成過程の開始位置や進み方を変えたと捉えられる。

エレクトロの変貌も、電圧を単なる攻撃エネルギーではなく、身体の状態そのものに関わる要素として描いている。細胞集団の電気的な状態と身体構造を結びつける発想は、生体電気研究を補助線にすると、より奥行きのある設定として読み解ける。

■プラナリアの再生で変わる頭部の形と体軸

高い再生能力を持つ扁形動物プラナリアを使った実験でも、生体電気信号と形態形成の関係が調べられている。2015年に発表された研究では、細胞間をつなぐギャップ結合を一時的に阻害すると、切断後に再生する頭部が、別種のプラナリアに似た形態を示す場合があることが報告された。

この変化はDNA配列を書き換えた結果ではなく、細胞間の生理的な接続を一時的に変化させたことで生じた。再生した頭部は時間の経過とともに元の種に対応する形へ戻ったため、別種の形態情報が恒久的に書き込まれたことを示す実験ではない。それでも、同じゲノムを持つ個体で、細胞間の生理状態を変えることにより、再生時の形態が変化し得ることを示している。

別のプラナリア研究では、生体電気ネットワークへの一時的な操作によって、将来の切断時に通常型と双頭型が一定の割合で現れる状態が長期間維持された。これらの成果は、再生後にどの形を作るかという過程が、DNA配列だけで完結せず、組織全体の電気的・生理的状態にも左右されることを示している。

エレクトロの設定と共通するのは、電気が完成した身体を動かすだけでなく、細胞集団の状態や組織の形成を調整する情報にもなり得るという発想である。劇中の変身を説明する機構ではないが、電気と生物学的アイデンティティーを結びつけた映像表現を考える手掛かりになる。

■エネルギー吸収装置は二つの科学的イメージをつなぐ

『スパイダーマン：ノー・ウェイ・ホーム』では、複数のスパイダーマンが協力し、エレクトロから過剰なエネルギーを奪ってマックス・ディロンの姿へ戻す装置を用意する。この場面には、電気エネルギーを外部へ移すという工学的な発想と、電気的な状態の変化によって身体の状態も変わるという物語上の発想が重ねられている。

現実の電磁誘導は、変化する磁束によって導体に起電力を生じさせる現象であり、変圧器や発電機、ワイヤレス給電などに利用される。一方、劇中の装置がどの方式でエレクトロのエネルギーを回収し、人体の形態まで回復させるのかは詳しく説明されていない。

生体電気研究との比較で注目できるのは、装置の具体的な回路よりも、電気的な状態を変えることが生物の形態や振る舞いの変化につながるという情報処理上の構造である。入力として電気的状態を検出し、装置がそれに介入し、身体の状態が出力として変化する。この構成は、生体電気信号を操作して形態形成や再生の結果を変える実験を連想させる。

■リザードの設定を支える再生生物学

『アメイジング・スパイダーマン』に登場するカート・コナーズ博士は、失った腕を再生するため、動物の再生能力を人間に応用しようとする。こちらの設定には、サンショウウオなどが持つ四肢再生能力という、別の研究領域との接点がある。

ウーパールーパーとして知られるメキシコサンショウウオは、成体になっても骨、筋肉、神経、皮膚などを含む四肢を再生できる。切断後には傷口を覆う組織が形成され、その下に再生芽と呼ばれる細胞集団が生じる。細胞間のシグナルと免疫反応が協調し、失われた構造に応じた組織が作られていく。

2013年の研究では、四肢切断後のウーパールーパーからマクロファージを全身的に除去すると、傷口は閉じても四肢再生が止まり、線維化が生じた。マクロファージが回復した後に再切断すると再生能力も回復しており、免疫環境が再生に不可欠な役割を担うことが示された。

哺乳類でも、爪に近い位置で失われた指先には限定的な再生能力がある。マウスを中心とした研究では、爪の幹細胞に関わるWntシグナルが、爪の再生と神経の誘導、再生芽の成長を結びつけることが報告されている。

こうした研究は、コナーズ博士が目指す「再生能力を人間で作動させる」という発想を読み解く補助線になる。一方、特定の動物の遺伝子を導入するだけで人間の四肢再生を起動できると確認されたわけではなく、実際の再生は遺伝子発現、細胞の状態、神経、免疫、組織環境が連携する複雑な過程である。

■ヴィランの身体が映し出す二つの研究テーマ

『アメイジング・スパイダーマン』シリーズのヴィランは、生物が身体の形を作り、維持し、損傷後に再構築する仕組みを大きく脚色している。エレクトロは細胞と組織を結ぶ生体電気、リザードは免疫や細胞集団が協調する再生生物学を連想させる。

エレクトロの身体を現実の研究と同じ機構で説明することよりも、電気信号がエネルギーと情報の両方として働く点に目を向けると、キャラクターの見え方は変わってくる。彼の青白く発光する身体や、周囲の電力網と一体化する描写には、電気が身体の外へ放出される力であると同時に、身体の状態を規定するものでもあるというイメージを重ねられる。

生体電気研究は、遺伝子だけでは捉えきれない細胞集団の協調を解明しようとしている。エレクトロは、その研究成果を直接映像化した存在ではない。それでも、電圧、細胞、身体の形、アイデンティティーを一つのキャラクターに結びつけた設定は、生物が自らの形を保つ仕組みを考えるための興味深い補助線になる。

■注目ポイントQ&A

●エレクトロの設定は科学的に現実的なのですか？

デンキウナギとの接触で人間の全身が発電細胞へ変わる過程まで、現実の生物学で説明できるわけではありません。一方、細胞膜の電位差を多数の発電細胞で積み重ねるデンキウナギの仕組みや、組織内の電位パターンが形態形成に関与する現象は研究されています。作品を読み解くうえでは、電気をエネルギーだけでなく生物学的な情報として扱う点が重要です。

●「生体電気コード」とは何ですか？

細胞や組織が作る膜電位のパターンを、発生、再生、形態形成を調整する情報として捉える研究上の枠組みです。DNAとは独立した完全な設計図という意味ではなく、遺伝子発現や化学的シグナルなどと相互作用する制御層を指します。

●オタマジャクシの尾に機能する眼が作られたのですか？

2011年の研究では、膜電位の操作によって頭部以外の部位に眼の組織が誘導されました。その後の別の研究では、尾に移植された眼から伸びた神経が脊髄へ接続し、一部の個体が視覚を利用した課題に反応できることも報告されています。眼の形成を誘導した実験と、異所性の眼の機能を調べた実験は区別する必要があります。

●プラナリアに別種の頭部を恒久的に作ったのですか？

ギャップ結合を一時的に阻害した実験では、別種に似た頭部が再生しましたが、その形は時間とともに元の種に対応する形態へ戻りました。長期的な再生パターンの変化が報告されたのは、生体電気状態の操作によって双頭型が現れやすくなった別の実験です。

●『ノー・ウェイ・ホーム』の装置は電磁誘導で説明できますか？

劇中では装置の詳細な方式が示されていないため、電磁誘導装置だと断定することはできません。電気エネルギーを外部装置へ移すという発想には実際の電気工学を連想させる部分がありますが、人間の形態を回復させる過程は作品独自の設定です。

元記事: Garfield’s Worst Box Office Debut Exposes Spider-Man’s Most Credible Biology: Electro