筋肉は必要ならば確実に太くなり、必要なければ速やかに細くなる

体のサイズによって必要な筋肉量は変わる

今回は「筋肥大」について考えてみたいと思います。

そもそもヒトをはじめとする生物には、なぜ筋肉が太くなるという仕組みが備わっているのでしょうか。

本質的なことから言うと、生物の生活環境に非常に大きな影響を及ぼしている要素は、地球上の「重力」です。その重力を受けながら運動しようとすると、それに抗うための力を発揮することが不可欠。普通に暮らしているとあまり意識しないかもしれませんが、私たちはつねに重力に逆らう力発揮をしているのです。そして質量が大きくなるほど“慣性”の影響が強くなるので、その運動を制御するためにはより大きな力が必要となります。

このような事情から、体のサイズに応じて必要な筋肉量は変わってきます。

たとえば、豆腐はサイズが小さければサイコロ状の形を維持できますが、あるレベルを超えて大きくなると同じ形を保つことができなくなります。これは「スケーリング問題」と呼ばれるもので、最も単純な例で説明すると次のようなメカニズムによります。

一辺が1センチメートルの立方体の体積は1×1×1で1㎤。その一辺が10倍になると10×10×10で1000㎤になります。重さは体積に比例するので、同じく1000倍になります。ところが、それを支える断面積は縦×横に比例するので100倍にしかなりません。つまり、サイズの増大に伴う重量を支えるための断面積は、重さに見合って大きくなってくれないという特徴があるのです。

ですから、地上で体を支えたり積極的に動いたりするには、体のサイズの増大よりも、さらに筋肉や骨が発達しないといけなくなります。このことは別の回でもウルトラマンを例にして説明しましたね。

生物は必然的に小さく産まれて大きく成長します。したがって、成長しつつある体を動かすため、筋肉がさらに太くなろうとするのは自然であると言えるでしょう。力学的な環境（筋肉の増大が必要とされているかどうか）を感じとり、たしかにそういう状況であると判断されれば、筋肉は確実に太くなっていきます。

逆に宇宙のような無重力空間になると筋肉がなくても運動できるので、エネルギーの無駄遣いを避けるために速やかに筋肉を細くする仕組みも備わっているわけです。

筋トレは重力が増大したと筋肉に錯覚させる行為？

ただし、水中の生物の場合は重力の影響が小さくなるので状況が違います。サイズが大きくなることによる不利益はあまりないので、シロナガスクジラのような巨大な生物も存在することが可能です。しかし、あれだけの巨体を持って地上に上がったら、とても満足に動けないでしょう。

地上では、体のサイズに応じて求められる筋肉量が変化すると考えられます。体が大きくなるにつれて、それを動かすために必要な筋肉量がより増えていくと、やがて体が筋肉と骨だけになってしまうかもしれません。したがって、生きていく上で限界となるサイズはあるはずです。

また、同じプロポーションを保ったまま大きくなることは現実的に難しいので、大きな生物と小さな生物では体の形が変わってくるのが自然です。仮に人間がどんどん大きくなっていったとすると、あるところで姿かたちが変わるはずです。おそらくティラノサウルスのように重心に近いところから巨大な脚が伸び、下半身の大きさのわりに頭が小さくなるというバランスになることが予想されます。そして体の大半を筋肉が占めるということにならないと、元気に動き回ることはできないでしょう。

「比較バイオメカニクス」という分野の研究によると、ブロントサウルスやウルトラサウロスのように全長30メートル超・体重80トン超にもなるような恐竜は、理論上は地上では動けないという説もあります。なので、四足歩行の巨大な草食恐竜たちは体の3分の2以上が湖などに入った状態で生活し、浮力によって関節への負担を減らしていたのではないか、とも考えられています。

種によっていろいろな事情はあるにせよ、筋肉が肥大するという現象は重力に逆らって自在に動くための普遍的な戦略の一つと考えられます。大きな力を出さなければ餌にありつけない、といった理由がなければ、わざわざエネルギーコストの高い筋肉を大きくする必要はないからです。

筋力トレーニングによって筋肉を肥大させることは、そうした生物の適応能力を利用し、地球の重力が増大したかのように筋肉に錯覚させることとも言えるでしょう。

※本記事は2020年に公開されたコラムを再編集したものです。

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