1. あたまを さげたら、どう なるの?
1. 頭が3〜5m上下する動物
1. 問題の設定 ── 頭の位置が大きく変わる
キリンは、あたまを ひくく して みずを のみます。この とき、あたまは 3から 5メートルも さがる そうです[7]。
あたまが さがれば、ちは あたまの ほうへ なだれこみそうです。あたまが あがれば、ちは のぼって いかなくては なりません。
この ふしぎを、さいしょに ちを おくる しんぞうから、しらべて いきます。
キリンが水を飲むには、脚を広げ、首を大きく曲げて頭を下げます。飲む前に頭は3〜5mも下がるとされ、体の中の血の流れにとっては大きな難題です[7]。
頭が高いときは、血を押し上げなくてはなりません。頭が低いときは、血が頭に集まりすぎないようにしなくてはなりません。正反対の問題が、1頭の体に同居しています。
まず、頭が高いほうの問題から見ます。
頭の高さが変わると、高いときと低いときで、別の問題が考えられる。高いときは、心臓から頭まで血を押し上げる圧が要る。低いときは、頭側の血圧がどう変わるかを確かめる必要がある。飲水前に頭が3〜5m下がる点は、2025年の研究が循環上の課題として挙げる[7]。
正反対の2つの問題を、1頭の体はどう両立させているのか。まず頭が高いときの問題(2〜5章)を見て、そのあとで頭を下げたときの問題(6〜7章)に進む。
2. たかい あたままで、ちは のぼれる?
2. 血の柱の重さを持ち上げる
2. 血柱の静水圧 ── 1mあたり77 mmHg
おおきな ビルの おくじょうに、みずの タンクが ある ことが あります。たかい ところまで みずを あげるには、つよい ポンプが いります。たかいほど、つよい ポンプです。
キリンの しんぞうは、この ポンプに にて います。あたまは、しんぞうより 2メートル いじょうも たかい ところに あります。ちを そこまで おしあげる ちからが いります。
ある けんきゅうでは、たかさ 1メートルごとに、しんぞうの ところで、けつあつを 77 mmHgぶん つよくする ひつようが あると せつめいして います[1]。mmHg(ミリメートル・エイチジー)は、けつあつを はかる たんいです。2メートルなら、しんぞうの ところで、けつあつを 155 mmHgぶん つよくする ひつようが あります[2]。
ただし ほんとうは、けつあつの ほかにも いろいろな しくみが かんけいして います。これは、いちばん わかりやすい ぶぶんだけの はなしです。
ビルの屋上にある水のタンクは、高い所まで水を届けるために、強いポンプが必要です。高いほど、ポンプは強くなくてはいけません。
血もおなじで、重さがあります。頭は心臓より2m以上高いところにあるので、その高さぶんの血の柱を、心臓が持ち上げなくてはなりません。研究では、高さ1mごとに、心臓の高さで77 mmHgの血圧が追加で必要とされます[1]。mmHgは血圧の単位です。
首の動脈の血の柱を高さ約2mとして計算した論文があり、その圧は約155 mmHgに相当します(77×2にほぼ等しい)[2]。これは論文のモデルによる計算値で、実際の値は個体や条件で幅があります。
ポンプにたとえましたが、血管は水道管より複雑です。ここでは、高さぶんの圧がいる、という基本だけを取り出しています。
高い頭まで血を送るには、心臓はどれだけの圧を出さなくてはならないのか。血液には重さがあるので、頭が心臓より高いと、心臓から頭までの血液の重さ(静水圧)が、血を押し上げる力に加わる。そのため心臓は、その重さに見合う圧を、心臓の高さで確保する必要がある。2025年の研究は、高さ1mごとに心臓の高さで追加の77 mmHgが要るとし、キリンの頭は心臓より2m以上高いとする[1]。
この見積もりは、別の計算とも合うのか。2006年の論文は、頸動脈の血柱を2,000 mm、血液の密度を1.055、水銀の密度を13.6として、2,000×1.055÷13.6≒155 mmHgと計算し、キリンの平均動脈圧は首の血柱がつくる静水圧の結果だと説明する[2]。これは論文のモデル計算である。77×2=154とほぼ一致するが、実測の心臓高圧は個体・条件で幅がある。
3. キリンは、びょうきなの?
3. 人の約2倍の血圧は「病気」ではない
3. 血圧の水準 ── 高血圧症ではない
キリンの けつあつは、しんぞうの たかさで、ひとの やく 2ばいだと いわれます。しらべた ほんに よって、200から 260 ぐらいまで、かずが ちがいます[3][4]。
ひとなら、とても たかい けつあつです。でも キリンは、びょうきでは ありません。たかい あたまの さきまで ちを おくる ために、この たかさが ひつよう だと せつめい されて います[5]。
4. しんぞうは、とても おおきいの?
4. 心臓は巨大ではなく、壁が厚い
4. 左心室の構造 ── 体重比は同程度、壁は厚く内腔は小さい
これだけ つよく ちを おくる しんぞうは、さぞ おおきいと おもいます。でも、しらべると ちょっと ちがいます。
キリンの しんぞうは、おもさが 1トンの キリンで 10キロぐらい だと いわれます[5]。からだの おもさに くらべると、ほかの どうぶつと おなじ くらいの おもさだと ほうこく されて います[6]。
ちがうのは、かべです。しんぞうの かべが あつく、なかの おへやは ちいさい ことが わかって います。
これだけ強い圧を出す心臓は、巨大だろうと思いたくなります。ところが、研究ではそうでもないと報告されています。
心臓の重さは、1トンのキリンで約10kgとされます[5]。数字だけ見れば重いのですが、体重に対する比では、ほかの哺乳類と同じくらいと報告されています[6]。
特徴は、左心室(体全体に血を送り出す部屋)の壁が厚く、内側の部屋が小さいことです。壁が厚いおかげで、壁にかかる負担は、ほかの哺乳類並みに保たれているといいます。そのぶん1回に送り出せる血の量は小さめで、心臓が出す血の総量は抑えられるようです[6]。
これほど強い圧を出す心臓は、さぞ巨大だろうと想像したくなる。実際、キリンの心臓は絶対値では重く、1トンの個体で約10 kgとされる[5]。一方、体重比で表すと他の哺乳類と同程度で、巨大というわけではない[6]。
では、何が違うのか。2016年の研究では、左心室は壁が相対的に厚く、内腔が小さい。壁の応力は7.83±1.76 kPaで、他の哺乳類と同程度に保たれている。1回拍出量が小さく、心拍出量は抑えられる[6]。厚い壁が、高い圧に耐えながら、壁への負担を一定に保つ構造と考えられる。
もうひとつ目を引く点がある。キリンの左心室は厚くなっても線維化(硬くなること)を起こさないとされ、線維化に関わる遺伝子5つに変異があるという報告も紹介されている[3]。人の治療に結びつくかどうかは、研究の途上にある。
5. ながい あしは、じゃまなの?
5. 長い脚が心臓の負担を軽くしている
5. 脚の長さとエネルギー ── 心臓の負担の見積もり
くびが ながい ぶん、しんぞうは はたらきものです。では、あしまで ながい のは、しんぞうに とって たいへんでしょうか。
2025ねんの けんきゅうは、ぎゃくの こたえを だしました。ながい あしが、しんぞうの たいへんさを かるく して いると いうのです[1]。
あしが ながいと、からだの たかさに たいして、くびを みじかく できるからです。
首が長いだけでなく、脚も長いのがキリンです。脚の長さは、心臓の負担にとっては、じゃまではなく助けになるようです。
2025年の研究では、キリンの左心室が使うエネルギーは、安静時の体全体の代謝の約16%でした。首の短い、同じ体重の哺乳類は約9%です。もし長い脚がなく、首だけで同じ背の高さにした場合は、約21%になると見積もられています[1]。21%は仮定にもとづく見積もりで、実測値ではありません。
脚が長いぶん、首を長くしすぎずに背が高くなれるので、心臓の仕事が増えすぎずにすむ、という説明です。
6. みずを のむ とき、ちは どう うごく?
6. 頭を下げたときの、意外な結果
6. 飲水時の血行動態 ── 2025年の研究
あたまを さげると、くびの ふとい けっかんに、ちが たまると いわれます[3]。すると しんぞうの ところの けつあつは、いったん さがります。
ここまでは、おもった とおりです。ところが 2025ねんの けんきゅうで、おどろく けっかが でました。みずを のみはじめると、けつあつが、のむ まえの たかさまで もどったのです[7]。
みずを のみこむ うごきが、くびの ふとい けっかんに えいきょうするのかもしれない、と けんきゅうした ひとたちは かんがえて います。まだ たしかには わかっていません。
頭を下げると、首の太い静脈に血がたまり、1リットルより多くの血がたまるといわれます。1リットルは、1リットル入りの牛乳パック1本分です。すると、心臓の高さの血圧は一時的に下がります[3]。頭を上げるときは、たまった血が一気に心臓へ戻り、心臓が強く送り出す、という説明です。
2025年の研究(キリンの水飲みの実験)の抄録(要旨)は、頭を下げると、研究で「中心血圧」と呼ぶ血圧が下がったと報告しています。そして、水を飲むこと自体が、血圧を飲む前の水準まで上げるという、予想外の結果も出ています[7]。飲み込む水が首の太い静脈に作用するためではないか、と研究者は推測しています。
頭を下げると血圧が急にはね上がる、と思われがちですが、抄録の内容はその逆で、頭を下げたときには中心血圧が下がったとあります。測る場所や指標の細かい違いは、抄録だけでは確かめられていません。
次は、頭を下げたときの問題である。頭を下げると首の太い静脈(頸静脈)に血が集まり、1リットル超とされる量がたまって、心臓の高さの血圧が一時的に下がる。頭を上げるとその血が一気に心臓へ戻り、心臓は強く拍出する、と説明される[3]。
では、水を飲んでいる最中には何が起きるのか。2025年の研究(Acta Physiologica)の抄録は、頭を下げると「中心血圧」が下がったと報告している。一方、飲水そのものが血圧を飲む前の水準まで上げるという予想外の結果も得た。飲水時の測定値が中心血圧と同じ指標かは、抄録からは分からない。飲み込む水が頸静脈に作用するためと推測されている[7]。「頭を下げると血圧が急上昇する」という予想と逆向きである。この研究の本文は確認できておらず、「中心血圧」の測定部位・指標は不明のため、抄録の範囲で紹介する。
7. あたまを まもる しくみは あるの?
7. 首の弁と網、脳の血管の守り
7. 緩衝の仕組み ── 静脈弁・ワンダーネット・脳動脈の筋原性反応
くびの ふとい けっかんには、ところどころに、ちが ぎゃくもどりしない ための とびらが あると いわれます。あたまの うしろには、あみのめの ような けっかんの かたまりが あって、けつあつの ゆれを やわらげる と、にほんの しりょうでは せつめい されて います[5][4]。
2025ねんの けんきゅうでは、のうの けっかんが、けつあつに あわせて じぶんで ちぢむ ことも ほうこく されました[7]。
どれが どのくらい きいて いるのかは、しりょうに よって いうことが ちがいます。まだ、なぞが のこって います。
日本の資料は、首の静脈にところどころ逆流を防ぐ「静脈弁」があり、後頭部にワンダーネット(奇驚網)と呼ぶ網目状の血管の塊があって、緩衝装置として働くと説明します[5]。福岡市動物園も、頭を下げるときの急な血圧の変化を防ぐ仕組みとして、ワンダーネットを挙げています[4]。
ただし、ワンダーネットがどこまで効いているかは、資料によって温度差があります。2025年の研究は、脳の動脈が血圧に反応して自分で縮む働き(筋原性の保護)を強く示したと報告しており、脳を守る仕組みとしてはこちらも大切なようです[7]。
いくつもの仕組みが重なって働くのだと思われますが、それぞれの分担は、まだ研究が続いています。
頭を下げても脳が無事でいられるのは、どんな仕組みのおかげなのか。日本心臓財団の解説は、首の静脈にところどころ逆流防止の静脈弁があり、後頭部にワンダーネット(奇驚網)と呼ばれる網目状の毛細血管の塊があって緩衝装置として働くと説明する[5]。福岡市動物園も、頭を下げる際の急な血圧変化を防ぐ仕組みとしてワンダーネットを挙げる[4]。
ただし、この説明が唯一の答えというわけではない。2025年の研究は、脳の動脈が強い筋原性の保護(血管自身が圧に反応して収縮する)を示したと報告している[7]。Smithsonianはワンダーネットに触れず、資料によって強調点が異なる。静脈弁とワンダーネットの効果は日本語の解説に依拠しており、論文本文では確認していない。弁・網・動脈の反応の分担は、現時点では断定できない。
自分でも しらべて みたく なったら
自分でも調べてみたくなったら
自分でも調べてみたくなったら
いえで できること
ストローで、みずを すいあげて みましょう。ストローの さきを みずに いれて、コップの みずの めんから どれくらい たかく すいあげられるか、ためして みましょう。たかく なるほど、すう ちからが いるか、くらべて みます。
どうぶつえんで
キリンを 見る ことが あったら、みずを のむ ところを まって みましょう。あしを ひろげて、くびを ゆっくり さげる ようすを 見られると いいです。
今日できること
ストローで水を吸い上げる実験ができます。コップの水面から、ストローの先をどこまで高くして吸えるか、吸う力の感じ方を比べてみてください。高さが増えるほど、吸うのに力が要るはずです。
出かけてできること
動物園でキリンが水を飲む場面に出会ったら、脚の開き方、首の曲げ方、頭を上げる速さを観察してみてください。ゆっくり動くことにも、理由があるのかもしれません。
公式情報
日本心臓財団や動物園の解説には、キリンの心臓の話が日本語でまとまっています。
今日できること
ストローで水を吸い上げるとき、水面からの高さを変えて、必要な力の違いを体で感じてみる。高さが増えると吸う力が要ることが、血柱の静水圧の考え方につながる。
出かけてできること
動物園でキリンの飲水行動(脚の開き方、頭を下げる速さ、戻す速さ)を観察し、ゆっくり動く理由を考える。
公式情報
出典の Journal of Experimental Biology(2025年)と Acta Physiologica(2025年)の原論文を読み、頭の高さと血圧の関係、飲水時の血圧の変化の測定方法を確認すると、この記事で「とされる」と書いた点の根拠がたどれる。
しらべた もとの じょうほう
参考にした情報源
参考にした情報源と、その使い方
血圧の数値と計算は論文(Journal of Experimental Biology)と日本語の解説を突き合わせた。飲水の実験と脳動脈の反応は、抄録の範囲で紹介した。静脈弁とワンダーネットの効き方は日本語の解説による。
- How long limbs reduce the energetic burden on the heart of the giraffe(Journal of Experimental Biology 2025) https://journals.biologists.com/jeb/article/228/20/jeb251092/369564/How-long-limbs-reduce-the-energetic-burden-on-the (血圧・血柱・脚とエネルギー)
- The origin of mean arterial and jugular venous blood pressures in giraffes(Journal of Experimental Biology 2006) https://journals.biologists.com/jeb/article/209/13/2515/16123/The-origin-of-mean-arterial-and-jugular-venous (血柱の計算)
- Cardiovascular secrets of giraffes(Smithsonian Magazine) https://www.smithsonianmag.com/science-nature/cardiovascular-secrets-giraffes-180977785/ (人との血圧比較・静脈にたまる血・線維化)
- 福岡市動物園 キリンの解説 https://zoo.city.fukuoka.lg.jp/knowledges/detail/16 (最高血圧の平均・ワンダーネット)
- 日本心臓財団 はあと文庫 第54話 https://www.jhf.or.jp/publish/bunko/54.html (高血圧症ではないこと・心臓の重さ・静脈弁とワンダーネット)
- The thick left ventricular wall of the giraffe heart normalises wall tension...(Journal of Experimental Biology 2016) https://journals.biologists.com/jeb/article/219/3/457/16781/The-thick-left-ventricular-wall-of-the-giraffe (心臓の壁と体重比)
- Hemodynamics and Drinking in the Giraffe(Acta Physiologica 2025) https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12012874/ (飲水時の血圧・脳の動脈の反応。抄録の範囲)
なおした ところ
更新履歴
更新履歴(改版の記録)
- 初版を公開。
- 中学生むけの文章を、問いとつなぎのある書き方に直した(事実・数字・出典は変えていない)。
- 低学年むけで血圧の単位と数の意味を、高学年むけで血がたまる量のたとえを、中学生むけで頭を下げたときの血圧についての書き方を、それぞれ分かりやすく直しました(先生の目での読み直しによる。事実・数字・出典は変えていません)。あわせて、低学年むけの「155 mmHg」の単位と水を飲み込む動きの説明、高学年むけの「中心血圧」の言い方、中学生むけの静水圧の説明と飲水時の血圧の書き分けも分かりやすく直しました。
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