2022年のノーベル賞を覗いてみよう: 人類はいかにして誕生したのか?

2022年10月3日現地時間午前11時30分（北京時間10月3日午後7時30分）、ノーベル賞委員会は、絶滅した古代人類と人類の進化に関連するゲノムの発見を評価され、2022年の生理学・医学賞をスウェーデンの生物学者で進化遺伝学者のスヴァンテ・ペーボに授与すると発表した。今回は、2019年に『ファンプ』に掲載された古い記事を使って、2022年のノーベル生理学・医学賞について改めて考察します。

著者 |タン・ボー

国産SF映画『流浪地球』の興行収入が40億元を突破する一方で、多くの映画ファンは2か月以上前に公開されたアメリカのファンタジー映画『アクアマン』を今でも覚えている。現在、この映画の世界興行収入は11.3億ドルを超え、そのうち中国市場が約3億ドルを占め、世界史上最も売れた映画トップ20の一つとなっている。

『アクアマン』で語られる物語では、アトランティスの女王がアメリカ人の灯台守と恋に落ち、アーサーという名の男の子を産んだ。アーサーはメラ王女（オームの婚約者）の助けを借りて、海を支配し陸を併合しようとする兄オームと戦いました。最終的に彼は強大なオームを倒し、7つの海を支配する海の王となった。

アクアマン アーサー・カリー

完全に海上で生まれた兄のオームにとって、アーサーは半分が陸で半分が海の「ハイブリッド」に過ぎなかった。最初、オームは兄アーサーを真剣に受け止めていなかったが、彼を倒し、王位を取り戻し、美女を手に入れたのはこの私生児アーサーだった。このような物語は中国や外国の神話や文学作品によく見られます。これらは架空のものですが、雑種のパフォーマンスが純血種よりも優れている場合があるという深遠な科学的真実が含まれています。

オーストリアの司祭であり、近代遺伝学の父であるグレゴール・メンデルがエンドウ豆の実験を通じてこの生命継承の法則を発見して以来、遺伝学者や育種家たちは一連の交配作物や新しい動物の品種を育ててきました。ハイブリッド種は農業生産の主力となっている。地球上の膨大な人口と無数の家畜を養っているのは、これらの雑種なのです。植物や動物は言うまでもなく、人間自身も雑種強勢の恩恵を受け、繁栄し、進化し、地球の支配者となることができました。

今日は、人類の「ハイブリッド」進化の歴史についてお話ししましょう。

アフリカから

約 700 万年前、アフリカのどこかで、人類の祖先は類人猿と別れ、道具を作り、直立歩行し、話し、物語を語るという独自の進化の道を歩み始めました。

その後、アウストラロピテクス、ホモ・ハビリス、ホモ・エルガスターといった人類の祖先が徐々にアフリカ全土に広がりました。食糧不足のためか、あるいは好奇心という動物的本能に駆り立てられたのか、100万年以上前に、真に直立したホモ・エレクトスがアフリカを出てユーラシア大陸へと進み始めました。このホモ・エレクトスには、広大な中国大陸に住んでいた元凶人、藍田人、北京原人などが含まれます。しかし、アフリカから出てきたこれらの初期の人類は次々と絶滅し、現代人の直接の祖先ではありません。

数十年にわたり、人類の進化を研究するほとんどの科学者は、現代人類は南アフリカのどこかに留まっていた単一の集団から生まれたと信じていた。約 20 万年前、この人類の系統は急速に進化し始め、現代人類、すなわちホモ・サピエンスの直接の祖先となりました。しかし、この理論はいくつかの新たな発見によって強く疑問視されています。

2017年6月、ドイツのマックス・プランク進化人類学研究所のジャン＝ジャック・ユブラン博士率いる国際研究チームが、ネイチャー誌に2本の重要な論文を連続して発表した。彼らはアフリカ北部のモロッコの洞窟で31万5000年前のホモ・サピエンスの頭蓋骨を発見した。彼らは現代人の歴史を10万年遡らせただけでなく、ホモ・サピエンスは南アフリカに単一の起源を持つのではなく、アフリカの多くの地域に広がったさまざまな人種の混合体であると推測した。言い換えれば、ホモ・サピエンスはアフリカを離れる前からすでに「交雑」を始めており、その結果生まれた「交雑」した子孫はアフリカを離れ、地球の隅々まで旅することができたのです。

現代人の祖先は、20万年から30万年にわたってアフリカで生活し、増殖した後も、先祖の人類と同様に、好奇心と食べ物の誘惑から逃れられず、アフリカを離れようとし続けました。ついに5万年前、現代人の祖先の小集団が幸運にも前例のない勝利を収めました。

現代人の祖先が進化の成功を成し遂げることができたのは、彼ら自身の努力に加え、遺伝的貢献を含め、アフリカを早くから脱出したホモ・エレクトスの子孫の助けによるものもあった。約5万年から10万年前、現代人の祖先はアフリカを出て、ユーラシアの環境に馴染み、適応したホモ・エレクトスから進化した謎の人類と初めて遭遇しました。彼らはこれらの謎の人類と何千年にもわたる愛憎関係を築き、それが今日の唯一の人間である私たちへとつながりました。

脳の大きなネアンデルタール人と恋に落ちる

ダーウィンが『種の起源』を出版する3年前の1856年、ドイツのデュッセルドルフから東に12キロ離れたネアンダー渓谷の採石場で、採石場の作業員が人間の頭蓋骨といくつかの骨を発見した。考古学者は、それらを科学者が「ネアンデルタール人」と呼ぶ絶滅した人類の遺物であると特定した。その後、考古学者たちはヨーロッパと中東で数百体のネアンデルタール人の遺骨を発掘した。

ネアンデルタール人は初期のホモ・サピエンスとは解剖学的に異なっていた。手足は短く、体は強く、肌は白い。さらに特別なのは、彼らの脳容量が現代人の祖先よりも大きいことです。彼らは石器を作ったり火を使ったりすることができ、親族を埋葬するなどの特定の文化を発達させていた可能性があります。

現代人の頭蓋骨とネアンデルタール人の頭蓋骨（出典：theverge.com）

ネアンデルタール人の骨格出典: wiki

科学者たちはネアンデルタール人の分類上の地位について議論してきた。ネアンデルタール人はホモ・サピエンスとは全く異なる人種に属すると考える人もいれば、ネアンデルタール人もホモ・サピエンスに属し、その亜種であると考える人もいます。 2009年にネアンデルタール人のゲノム草稿が初めて公開されるまで、ほとんどの科学者はネアンデルタール人が現代人に遺伝的に貢献していないと一般的に信じていました。

2009年2月12日、ドイツのマックス・プランク進化人類学研究所のスヴァンテ・ペーボ率いる国際研究チームは、ネアンデルタール人のゲノムの概略を初めて解読したと発表した。ゲノムDNAは、クロアチア北部のヴィンディガ洞窟から発掘された、異なるネアンデルタール人の3つの小さな骨から抽出された。今回公開されたネアンデルタール人のゲノム情報は合計約20億塩基対で、全ゲノムの約60％を占める。さらに衝撃的なのは、科学者が、ヨーロッパ人とアジア人の集団にはネアンデルタール人特有のゲノム情報が 1 ～ 4% 含まれているのに対し、アフリカ先住民には含まれていないことを発見したことです。これは、現代人がアフリカを離れた後にネアンデルタール人と交配し、その交配によって生まれた子孫が現代人の祖先になったことを示しています。科学者たちは、進化論の創始者であるダーウィンの生誕200周年を記念して、主に2月12日をネアンデルタール人のゲノム草稿の公開日として選んだ。 2010年5月、ネアンデルタール人のゲノム草案の詳細な情報が科学誌「サイエンス」に正式に発表されました。

ネアンデルタール人の頭蓋骨とスヴァンテ・ペーボ教授（写真：ワシントン・ポスト）

4年後、研究チームはロシアのシベリア南部のアルタイ山脈にあるデニソワ洞窟からネアンデルタール人の足指の骨を発掘し、そこからゲノムDNAを抽出してアルタイのネアンデルタール人の全ゲノムを測定したところ、現代人のゲノムにはネアンデルタール人の遺伝情報がわずか1.5～2.1％しか含まれていないことがわかった。 2017年にサイエンス誌に掲載された論文では、東アジア人のゲノムにおけるネアンデルタール人の遺伝情報の割合は西ヨーロッパ人よりもわずかに高いことが示唆された。そのうち、東アジア人のゲノムの2.3%～2.6%はネアンデルタール人由来であるのに対し、西ヨーロッパ人のゲノムにネアンデルタール人が占める割合はわずか1.8%～2.4%に過ぎない。

科学者たちは、ネアンデルタール人は40万年から4万年前にユーラシア大陸に生息し、初期の現代人は約5万年前にアフリカから出てきたと推測している。多くの研究により、初期の現代人がアフリカから出て中東の地に足を踏み入れたばかりの5万～6万年前に、近くに住むネアンデルタール人と遭遇したことがわかっています。両者はユーラシア大陸で最大5,000年も共存していた可能性がある。両者の間で大規模な衝突が起こったかどうかを直接示す証拠はないが、古代人の遺伝情報を比較することで、ネアンデルタール人と初期現生人類は頻繁に恋に落ち、交配していたのではないかと科学者らは推測している。

2015年、中国科学院古脊椎動物学・古人類学研究所の傅喬米博士が第一著者としてネイチャー誌に発表した論文によると、研究者らはルーマニアで発掘された約4万年前の初期現代人の男性のDNAを分析した結果、ネアンデルタール人特有のゲノム情報が現代人のゲノムの9%を占めていることを発見したという。つまり、この男性の高祖父母の1人がネアンデルタール人だった可能性がある。これは、科学者がこれまでに発見したネアンデルタール人に最も近い初期現代人類でもある。

実際、初期の現代人はネアンデルタール人から遺伝的恩恵を受けただけでなく、10万年前に自らの遺伝情報をネアンデルタール人に伝えることにも成功しました。 2016年2月、ドイツのマックス・プランク進化人類学研究所を含む国際チームの研究者らは、ロシアのアルタイ山脈の人里離れた洞窟にいたネアンデルタール人の女性のゲノムから、現代​​人の祖先に特有の遺伝情報を初めて検出したとネイチャー誌に発表した。研究者らは、10万年前に現代人の祖先の小さな集団が東アジアのネアンデルタール人と交配したが、その後、これら現代人の遺伝情報は跡形もなく消えてしまったのではないかと推測した。

謎の「デニソワ人」との共謀

しかし、現代人の祖先と遺伝子の交流があったのはネアンデルタール人だけではない。先ほど述べた、ロシア、中国、モンゴルの国境に位置するアルタイ山脈のデニソワ洞窟に戻りましょう。ここにはネアンデルタール人が住んでいただけでなく、現代人の祖先や謎の人類も住んでいました。

ネアンデルタール人のゲノムの初稿がサイエンス誌に発表されるちょうど1か月前、マックス・プランク進化人類学研究所のスヴァンテ・ペーボ氏とロシア科学アカデミーのアナトリー・P・デレビアンコ氏が率いる研究チームが、絶滅した新たな人類種をもう一つ発見したとネイチャー誌に発表した。研究者らは、デレビャンコ氏が2年前にデニソワ洞窟から発掘した指の骨の小片のミトコンドリアDNAの遺伝子分析を行った。彼らはこの小さな骨片からミトコンドリアDNAを抽出し、その配列を解析した。それを初期現代人、ネアンデルタール人、ボノボ、チンパンジーのミトコンドリアDNAと比較したところ、この小さな骨片は初期現代人、ネアンデルタール人、ボノボ、チンパンジーのいずれのものでもないことがわかり、研究者たちは驚いた。さらに分析を進めると、この小さな骨片の持ち主は、100万年前の初期の現代人やネアンデルタール人と同じ祖先を持っていたことが明らかになった。そのため研究者たちは、この小さな骨片は絶滅した新しい人類種のものであると推測した。

2010年末、研究チームはこの指の骨のゲノムDNAをさらに分析し、この新人類種はネアンデルタール人と近縁で、64万年前には一つの家族だった可能性があり、現代のアフリカ人との分岐時期は84万年前かもしれないと推測した。

「デニソワ人」の正体を裏付ける臼歯（出典：David Reich 他、2010 年）

すぐに、研究者たちは同じ洞窟で別の人々の骨片を発掘しました。それらはすべて、この新しい人類種と類似した遺伝的背景を持っていたため、彼らはそれを「デニソワ人」と名付けました。

デニソワ人はネアンデルタール人の近縁種であり、その遺伝情報の約17%はネアンデルタール人から受け継がれています。ネイチャー誌の報道によると、2018年8月、ドイツのマックス・プランク進化人類学研究所のヴィヴィアン・スロンとスヴァンテ・ペーボが率いる国際研究チームが、ロシアのアルタイ山脈にあるデニソワ洞窟で発見された骨の小片を分析し、その骨が9万年前の少なくとも13歳だった少女のものであることを発見した。さらに驚くべきことは、彼女の母親がネアンデルタール人で、父親がデニソワ人だったことです。科学者がネアンデルタール人とデニソワ人の直接の混血子孫を発見したのは今回が初めてであり、この異なる人種が出会ってから互いに混ざり合うことは非常に一般的だったことを示している。

デニソワ人はネアンデルタール人よりも後に現代人と交配した可能性があり、その遺伝子はそれほど広く分布していなかった。デニソワ人の遺伝情報は主に現代アジア人のゲノムに残っており、その中でも東南アジア付近の太平洋諸島に住むメラネシア人のゲノムにはデニソワ人の遺伝情報の4～6%が含まれている。 2016年の研究ではその数字は1.1％にまで下がり、絶滅した別の人類種が遺伝情報を提供した可能性があると推測された。他の研究者たちは、オーストラリアや東南アジアの散在する島々の現在の先住民、また東アジア大陸やアメリカ大陸の先住民のゲノムにデニソワ人の寄与があることを発見している。

2018年3月、シアトルのワシントン大学とプリンストン大学の研究者らは、新しいゲノムフリー参照検出法を用いてユーラシア大陸とオセアニア大陸の5,639人の全ゲノム配列を解析した結果、東アジアの集団にデニソワ人が残した遺伝情報は、南アジアやオセアニアの集団のものと大きく異なっていることを発見したと、Cell誌に発表した。そのため、デニソワ人と現代人は少なくとも2回は交配しており、それが現代人と他の古代人の混合をより複雑なものにしたのではないかと研究者らは推測した。

これまでのところ、科学者はロシアのアルタイ山脈にあるデニソワ洞窟でデニソワ人の遺骨を発見しただけであり、それらはすべて小さな骨片である。比較的完全な遺跡はこれまで発見されておらず、科学者がデニソワ人の外見や生活習慣、居住地域について推測するのは困難だ。しかし、ネアンデルタール人と同様に、彼らは現代人の祖先と交配し、現代人のゲノムの一部に遺伝情報を永久に残し、環境に適応して最終的に地球の支配者となるという予期せぬ利益を現代人にもたらした。

偽りを捨てて真実を保ち、強い人間になりましょう

ネアンデルタール人とデニソワ人は、現代人の祖先と共存していた年月の間に、気候の悪化などにより、有害な遺伝子変異を多数蓄積し、それが現代人との交雑により必然的に子孫に受け継がれました。ネアンデルタール人、デニソワ人、その他の人類から受け継いだ遺伝的賜物のすべてが現代人類にとって有益というわけではないが、現代人類はそれほど長くない進化の歴史の中で、不利な遺伝子を徐々に排除し、有利な遺伝子を保持してきた。そのおかげで、現代人類は高原を登ったり、上海や島々で泳いだり、世界中を旅したり、さらには宇宙を探検したりすることが可能になった。

周知のとおり、現代人の祖先が5万年前にアフリカから出てきたころ、ネアンデルタール人とデニソワ人はすでに30万年以上ユーラシア大陸に住み、地元の気候、食物、病原微生物などの環境に対する強い適応力を発達させ、最終的に環境に適応した独特の遺伝子型を形成しました。現代人とこれらの古代人の混血は、これらの古代人の対応する好ましい遺伝子型の導入に役立ち、明らかに、新しく到着した現代人がヨーロッパの寒冷な気候などの環境に素早く適応し、その後世界中に広がって普及するのに役立ちます。

深センBGIゲノム研究所、カリフォルニア大学、華南理工大学などの研究者らは、中国のチベット人がチベットの標高4,000メートルを超える高地・低酸素環境に適応できるのは、低酸素適応に関連するEPAS1遺伝子変異をデニソワ人またはその近親者から受け継いだためかもしれないと結論付けた。研究結果は2014年7月にネイチャー誌に掲載された。

ドイツのマックス・プランク進化人類学研究所の研究者らは、11万2000人の英国人のゲノムを分析し、肌の色、髪の色、身長、睡眠パターン、さらには喫煙状況に関係する遺伝子の一部がネアンデルタール人から受け継がれていることを発見した。

2018年10月、アリゾナ大学のデイビッド・エナード氏とスタンフォード大学のドミトリ・A・ペトロフ氏は、ネアンデルタール人と古代ホモ・サピエンスとの交配の過程で、ウイルスを互いに感染させただけでなく、ウイルス相互作用タンパク質（VIP）遺伝子も子孫に受け継がれたと、科学誌「セル」に報告した。 VIP タンパク質には、免疫反応への関与や、特定のウイルス、特に RNA ウイルスの侵入に対する抵抗など、複数の機能があります。遺伝子変異により、ネアンデルタール人の VIP タンパク質の一部は、特定のウイルス、特に侵入する RNA ウイルスと戦うことができます。このようにして、ネアンデルタール人のVIP遺伝子を受け継いだホモサピエンスの子孫は、より多くのウイルスに対する耐性、つまり遺伝的適応力を獲得し、その後の大規模な疫病を生き延び、一方で、非交雑種の子孫は徐々に淘汰されていった。フォーブスの寄稿者であるジェニファー・ラフ博士は、この現象をネアンデルタール人と古代ホモ・サピエンスが互いに毒を盛ったり解毒剤を与え合ったりしたことに例えました。

ネアンデルタール人と現代人の祖先は互いに毒を盛って「解毒剤」を提供し合っていた（画像出典：David Enard 他、2018 年、Cell）

ネアンデルタール人とデニソワ人は人類としては完全に絶滅しましたが、現代人の祖先との彼らの愛の物語は私たちのゲノムに深く刻まれており、決して消えることはありません。

参考文献

1. アレクサンダー・H・ハーコート『人類の進化：アフリカからの脱出から地球支配まで』[M]北京、CITIC Press、2017年。ISBN:9787508678962。

2. スヴァンテ・ペーボ『ネアンデルタール人』夏志訳。杭州、浙江教育出版社、2018年。ISBN：9787553678351。

3. Hublin JJ、Ben-Ncer A、Bailey SE、他、モロッコのジェベル・イルハウドとホモ・サピエンスの汎アフリカ起源の新しい化石。自然。 2017年、546(7657):289-292.

4. リヒター D、グリューン R、ジョアンネス・ボヤウ R、他。モロッコのジェベル・イルフードから発見された人類化石の年代と中石器時代の起源。自然。 2017, 546(7657):293-296.

5. Richard E. Green、Johannes Krause、Adrian W. Briggs 他ネアンデルタール人のゲノムのドラフト配列。科学。 2010, 328(5979):710-722.

6. ケイ・プルーファー、フェルナンド・ラシモ、ニック・パターソンほか。アルタイ山脈のネアンデルタール人の完全なゲノム配列。自然。 2014, 505(7481):43-9.

7. Prüfer K、de Filippo C、Grote S、他。クロアチアのヴィンディヤ洞窟から発見された、カバー率の高いネアンデルタール人のゲノム。科学。 2017年、358（6363）：655–58。

8. Qiaomei Fu、Mateja Hajdinjak、Oana Teodora Moldovan、他、最近のネアンデルタール人の祖先を持つルーマニア出身の初期現生人類。自然。 2015年、524:216–219。

9. T. Higham、K. Douka、R. Wood、他ネアンデルタール人の絶滅の時期と時空間パターン。自然。 2014年、512(7514):306–09。

10. ヨハネス・クラウス、喬梅傅、ジェフリー・M・グッド、他。南シベリアの未知の人類の完全なミトコンドリア DNA ゲノム。自然。 2010年、464:894-897。

11. デイヴィッド・ライヒ、グリーン・リチャード・キルヒャー・マーティン他シベリアのデニソワ洞窟から発見された古代人類グループの遺伝史。自然。 2010年、468（7327）：1053–60。

12. ブラウニングSR他人間の配列データの分析により、古代デニソワ人の混合の 2 つの波が明らかになりました。細胞。 2018年、173(1):53-61.

13. ヴィヴィアン・スロン、ファブリツィオ・マフェッソーニ、ベンジャミン・ヴェルノ、他。ネアンデルタール人の母親とデニソワ人の父親の間に生まれた子孫のゲノム。自然。 2018、561：113–116。

14. ウエルタ＝サンチェス E、ジン X、アサン、ビアンバ Z、他。チベット人の高度適応はデニソワ人様 DNA の導入によって引き起こされた。自然。 2014年、512:194-197。

15. Dannemann M、Kelso J. ネアンデルタール人が現代人の表現型の変異に与えた影響。 Am J Hum Genet です。 2017年、101:578-589。

16. Enard D. と Petrov DA RNA ウイルスがネアンデルタール人と現代人の間で適応的遺伝子移入を促進したという証拠。細胞。 2018年、175(2):360-371.

この記事をレビューし、改訂してくださったFu Qiaomie博士に感謝いたします。

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