メロンを食べながら、彼は自分の研究プロジェクトを間違えました！すぐに反論を書きました…

以前、インターネットをサーフィンしていたとき、「科学者が三星堆の古代人の遺伝子検査を行った」などの投稿を偶然見ました。タイトルを見たとき、自分が取り組んでいるプロジェクトに関係があると思ったので、クリックして見てみました。なんと、それは私のプロジェクトについて話していたのですが、それは間違っていました。

この研究の論文は「古代ゲノムは黄河から中国南西部へのキビ農業関連の人口動態拡散を明らかにする」と題されています（正式タイトルはプレプリントのタイトルと若干異なります）。しかし、私たちが研究したサンプルは「三星堆人」ではなく、四川省の新石器時代の高山古代都市遺跡と雲南省の青銅器時代の海門口遺跡でした。

この問題を理解するには、まず三星堆とは何かから始めなければなりません。三星堆遺跡は実際には4つの段階に分けられます。その中でも、皆さんがよくご存知の青銅の仮面、笑みを浮かべた謎の男、青銅の立つ男、青銅の神木などの三星堆は、正確には三星堆の第二期と第三期に属します。しかし、私たちの研究サンプルに記載されている四川山脈の古代都市遺跡は、三星堆よりも古い宝墩文化に属します。

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簡単にまとめると、いわゆる「三星堆古代人の遺伝子検査」は、実は私たちが公開した宝墩文化高山古城の古代遺跡に関するDNAデータです。現在、一部の考古学者は、宝墩文化が三星堆青銅文化の前身である可能性があると考えていますが、これらの遺跡は、人々が懸念している芸術作品からまだ千年以上離れており、それらの謎の青銅器の製作者でもありません。

これを見ると、ジャンプボタンを押してこの記事を閉じたくなるかもしれません。急いで出発しないでください。このデータの価値はあなたが思っているよりもはるかに重要かもしれません。四川平原にあるこの古代の山岳都市は成都史上最初の都市として知られ、成都平原で最も古い人骨が発掘されました。一方、雲南・貴州高原の海門口遺跡では、中国最大の「高床式」建築集落が発掘され、雲南青銅文化発祥の地の一つでもある。これら 2 つの考古学遺跡は、南西部地域の先史時代の人々の起源を理解する上で極めて重要です。

しかし、キビとモロコシはキビではないのですか?キビは非粘着性のキビであり、ソルガムは粘着性のキビです。南西部地域の古代人類の研究に、なぜ今でもキビが必要なのでしょうか?

もともと、私たちの祖先は「狩猟＋採集」という方法で暮らし、主に「自然の恵み」に頼っていました。その後、私たちの祖先は作物を栽培し、動物を飼育する能力を獲得しました。人類は農耕社会に入りました。

農業生産においては、キビとモロコシは主に私の国の北部で栽培され、米は主に南部で栽培されています。高山古城と海門口は、キビや米が出土した遺跡です。論理的に言えば、キビを栽培した北部人と米を栽培した南部人の両方の遺伝的要素が、ここの古代人の中に見つかるはずです。

高山古城と海門口遺跡についての情報 画像出典：著者提供

しかし、この2つの遺跡の古代人は、黄河流域のアワ農民（ここでは新石器時代に農業生産に従事した古代人を指す、以下同じ）の遺伝子成分を約90％（高山城では92.1％±3％、海門口では88.7％±3％）持っていたが、稲作をしていた中国南部や東南アジアの農民の遺伝子成分は見つからなかった。残りの約10％は、ラオスの平和文化（ホアビン文化）の古代人に関連する遺伝的要素に属しており、これは当時中国南西部とそれに隣接する東南アジア大陸に広く分布していた原始的な狩猟採集民である可能性があります。

この遺伝的パターンは、山中の古代都市から海門口まで千年以上にわたって続きました。高山古城と海門口に関連する遺伝子要素の多くは、四川省のチャン族や雲南省のバイ族などの現代のチベット・ビルマ民族にも見つかっているが、東南アジアや福建省のチワン族やオーストロネシア語族に関連する稲作農家の遺伝子要素もいくらか存在しており、高山市と海門口では見つかっていない。

この結論を今言うのは簡単です。しかし、時間をかけて過去の研究を調べてみると、雲南省、貴州省、四川省の古代人の DNA データを公表した研究者はほとんどいないことがわかります。

この状況は想像に難くありません。DNA の保存に理想的な条件は乾燥と寒さです。雲南省、貴州省、四川省は湿度が高く暑いため、物の保存には適していません。食品を保存するときは、冷蔵庫に入れるか、自然乾燥させるか、天日干しするかを選択します。暖かくて湿気の多い環境に置くと、すぐに腐って劣化してしまいます。 DNAについても同様です。高温は分子をより活発にし、酸性土壌は DNA の加水分解に適した環境を作り出します。

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雲南省、貴州省、四川省などの南西部地域では、遺跡の一部が直接水に浸かっているところもあります。そのため、この地域に保存されている古代人類の DNA の量は非常に少ないです。実際、この困難は私たちの論文でも暗黙的に言及されていました。研究では合計 89 個のサンプルが抽出されましたが、最終的に得られたデータは 11 個のサンプルからのみでした。

これらのサンプル中のヒト DNA をどのようにして特定し、分離するかも、もう 1 つの大きな問題です。

私たちの研究対象は何千年もの間地中に埋もれていました。何千年にもわたり、数え切れないほどの生物がこれらの研究対象物の表面や内部に痕跡を残してきました。実際、古代の生物学的材料から得られる DNA の多くは、骨に付着した土壌で活動する細菌や真菌など、環境中の微生物に由来しています。 DNAは長い時間をかけて徐々に骨の奥深くまで入り込んでいく可能性があるため、研究者は歯や側頭骨などの部位を採取することを好みます。これらの部位は強く、密度が高く、外来DNAによって汚染されにくいからです。

掘削後も汚染は依然として存在しています。考古学の遺跡から発掘された骨には通常、多くの土やほこりが付着しており、研究室の外に露出されると、多くの現代人によっても汚染されている。研究者らは、表面のDNAを分解する次亜塩素酸ナトリウムでサンプルを洗浄し、その後1時間紫外線にさらした。これにより、表面の DNA が検出できないピリミジン二量体に変換されます。また、骨の密な部分をドリルで穴を開けて粉砕し、骨粉自体から浸透した汚れを分離して、内部の骨または骨髄だけを残すように努めます。これは、歯や骨の「DNA」を可能な限り保存する唯一の方法です。

それでも、得られたDNAには依然として大量の微生物DNAが含まれており、「DNAそのもの」はごく一部に過ぎません。このとき、「ハイブリッドキャプチャ」という技術を使用する必要があります。

原理は非常に単純です。 4 つのデオキシリボヌクレオチド A、G、C、T から構成される 2 つの鎖が DNA の二重らせん構造を形成します。これら 2 つの鎖は、A、G、C、T の 4 つの分子の配列として見ることができ、A は T と対になり、G は C と対になり、エラーがほとんどなく、完全に逆相補的です。 4 つの分子の配置と組み合わせは、種ごとに、さらには個体ごとにも異なります。私たちは現代人の DNA 配列を使用してプローブを設計し、これらのプローブを使用して必要な人間の断片を捕捉します。これは釣り針にぶら下がっている小さなパズルのピースとして理解でき、それを使って組み立てられる多くの DNA パズルの部分を釣り上げるために使用されます。組み合わせることができるこれらの部分は人間の DNA です。

当社のハイブリッド キャプチャ プロトコルは、ハーバード大学の研究チームから生まれました。彼らはDNAプローブを再設計し、さまざまな実験条件の「激しい」最適化を実行しました。このオプションは以前のオプションより 3 分の 1 安くなりますが、それでも完全には購入できません。したがって、プロセスを最適化し、コストを削減することしかできません。最終的に、試薬のほぼ半分を節約できました。

実験の成功はほんの第一歩に過ぎません。データそのものに語らせる必要があります。

予備的な定性分析で、私は結論に達しました。研究グループの王伝超教授と郭建新博士研究員の協力を得て、私はあらゆる可能性のある欠落をチェックし、データを補足し、一つ一つ確認し、最終的に結論を確認しました。上記の2つの遺跡の古代人は、主に黄河流域でキビとモロコシを栽培していた農民であり、それに少量の原始的な東南アジアの狩猟採集民が含まれていました。おそらく雲南省、貴州省、四川省から来たか、古代東南アジアの人々が北方へ移住したと考えられます。合理的な推測としては、黄河流域のキビ農民の一部が南の四川流域や雲貴高原に移住し、その途中で稲作農民との接触やコミュニケーションを通じて稲作の方法を学んだのではないか、というものである。

この記事の著者は研究室で働いています。画像出典：著者提供

私たちの研究室の壁には、「自然科学と人文社会科学は100年以上前に分断されましたが、この研究室では、この2つを再び結びつけたいと考えています。」という一文が書かれています。これが私たちの仕事の意義であり、面白さなのかもしれません。

専門学校を卒業した「生物学犬」として、初めてデータを処理したとき、それがこれまで処理してきたマウス、ウサギ、ゼブラフィッシュのデータと根本的にどう違うのか、よくわかりませんでした。しかし、歴史学や考古学の分野に精通した教師たちが、これらのデータを使って歴史の巻物を私の前に広げ、「古代蜀と古代滇の文化は黄河流域の文化と同じ起源を持つ」という遺伝的結論に導いてくれたとき、私は学問の融合がもたらす情熱を本当に感じました。

これまでの考古学的証拠は、馬家窯文化が四川省西部地域と密接な関係にあることを示しており、遺伝学的証拠も、古代蜀と古代滇が中国文明の母なる川である黄河流域文明と切っても切れない遺伝的つながりを持っていることを裏付けています。

私は、考古学の教師が遺物や文献を使って人々や文化を分類するという、このような学際的な科目の重要性を理解し始めました。実際には、他の角度からの解釈が必要であり、分子生物学の手法は、たまたま私のような生物学の学生が得意とするものなのです。これからもこの方向で前進し続けます。

この記事は科学普及中国-星空プロジェクトの作品です

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作｜中国科学技術出版有限公司、北京中科星和文化メディア有限公司

著者: タオ・レ、厦門大学博士課程学生

査読者: 王伝超、厦門大学人類学研究所所長、教授、博士課程指導者