もしもあなたが早起きが得意な“朝型人間”だとしたら、最新の研究によれば、あなたはネアンデルタール人の祖先からこの特徴を受け継いでいる可能性がある。
オックスフォード大学出版局の研究者らによって行われたこの研究では、ネアンデルタール人の遺伝子変異の一部が現代人の概日リズムに影響を与え、ユーラシア大陸の高緯度環境に適応するようになった可能性があることが明らかにされた。
「古代のDNA、現代人の大規模な遺伝子研究、そして人工知能を組み合わせることで、ネアンデルタール人と現代人の概日システムには遺伝的に大きな違いがあることを発見しました。現代人のゲノムの中に残っているネアンデルタール人のDNAの断片を分析することによって、我々は驚くべき傾向を発見しました」と、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の疫学・生物統計学准教授で、新しい研究の主執筆者であるJohn Capra氏は声明の中で述べた。
「その多くは、現代人の概日遺伝子の制御に影響を与えています。そしてこれらの影響は主に朝型になる傾向を高めるという一貫した方向にあります」。
これは、早起きの人々が「進化が劣っている」とかいう兆候ではなく、実際には進化上の利点なのだ。
ネアンデルタール人とデニソワ人
すべての解剖学的現生人類の起源は、約30万年前のアフリカにまで遡ることができる。アフリカでは、生物学的特徴の多くが環境要因によって形成された。
その後、約7万年前にユーラシア大陸に移動した現生人類の祖先は、日照と気温の季節変動が大きい高緯度地域を含む、新しく多様な環境にさらされた。
しかし、ネアンデルタール人やデニソワ人などの他のヒト科の動物は、すでに40万年以上も前からユーラシア大陸に住んでいた。これらの古人類は約70万年前に現生人類と分岐し、その結果、我々の祖先と古人類は異なる環境条件の下で進化したのである。
その結果、それぞれの系統に特有の遺伝的変異と表現型が蓄積された。その後、人類がユーラシア大陸に移動した際、ユーラシア大陸に存在した古人類と交配し、新しい環境に適応した遺伝的変異を獲得する可能性が生まれた。
先行研究
先行研究によって、現生人類における古人類の祖先の多くは、自然淘汰によって駆逐され、有利なものではなかったことが示されているが、ヒト集団に残っているこれらの変種の中には、適応の証拠を示しているものもある。例えば、古代の遺伝的変異は、チベット人の高地におけるヘモグロビンレベルの変異、新規病原体に対する免疫抵抗性、皮膚の色素沈着レベル、脂肪組成に関連している。
そして、さまざまな種に進化的適応をもたらすことがすでに知られている環境要因のひとつが、利用可能な光のパターンとレベルである。北に行けば行くほど、その光は変化しやすくなり、極点まで行けば、冬の間はまったく日が差さないこともある。そのため、時間通りに起床するネアンデルタール人の能力は、半球の新住民にとって非常に役立つ適応となったのだ。
「高緯度では、季節によって変化する光量に合わせてより柔軟に変化する時計があった方が有益なのです」とCapra氏はThe Gurdian紙に語っている。
概日遺伝子の研究
研究者たちは、体内時計を調節し、光と温度の変化に対応する概日遺伝子の違いを調べた。その結果、246の概日遺伝子が同定され、それぞれの系統に特有の数百の遺伝子変異が見つかった。
また、人工知能の手法を用いて、古人類における遺伝子発現を変化させる可能性のある変異体を持つ28の概日遺伝子と、現代人と古人類とで異なる制御を受けていると思われる16の概日遺伝子を突き止めた。このことから、ネアンデルタール人と現生人類の概日時計は同じではないことが示唆された。
これらの遺伝子変異の影響を検証するため、研究者らは50万人分の大規模な健康・遺伝情報データベースであるUKバイオバンクのデータを分析した。
高緯度地域での生存のために睡眠パターンを調整する
その結果、ネアンデルタール人に由来する変異型の多くが睡眠嗜好と関連しており、最も顕著なのは、朝型になる傾向が強まることであった。
つまり、これらの変異体を持っている人は、そうでない人に比べて早起き・早寝をする傾向があるということだ。
研究者たちは、日照時間が一年を通して大きく変化する高緯度地域での生存には、この特徴が有益であった可能性があると説明している。
「人類が熱帯アフリカで進化したとき、1日の長さは平均12時間でした。しかし、北に行けば行くほど、食料が特に不足する冬は日が短くなります。そのため、光があればすぐに食料を集め始めるのが理にかなっています」と、この研究には参加していないユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの地球システム科学教授Mark Maslin氏はThe Gurdian紙に語っている。
朝型であることは、概日周期（身体が生物学的活動の1サイクルを完了するのに要する時間）が短いことと関係しているという。
概日周期の短縮は、特に日が長くなる夏場において、変化する光や気温の合図に体を早く適応させるのに役立つかもしれない。
これはショウジョウバエで観察されたことと似ている。ショウジョウバエは高緯度の夏の長い光時間に同調するために、より短い概日周期を進化させてきたのだ。
研究者たちはまた、この特徴がネアンデルタール人の特徴であり、保存する価値があった可能性を示唆している。
研究者たちは、ネアンデルタール人の遺伝子変異が朝型に偏っていることは、彼らが概日周期を短くするように選択されたことを示しており、それがユーラシア大陸の過酷で変わりやすい環境に対処するのに役立った可能性がある、と述べている。
この研究は、現生人類の進化の歴史と古人類との相互作用に新たな光を当てるものである。
また、私たちの遺伝子が、それが獲得されてから何千年も経った後でも、私たちの行動やライフスタイルにどのような影響を与えうるのかも明らかになった。
この変化は、動物の概日時計に対する高緯度での生活の影響と一致しており、おそらく、季節ごとに変化する光のパターンに、概日時計をより迅速に合わせることを可能にしている。
もちろん、朝型であるというだけでは、あなたがネアンデルタール人であるという証拠にはならない。研究チームが単離した遺伝子は、私たちがいつ起きるかを決める要素のほんの一部にすぎないのだ。しかし、この発見はさらに探求する価値がある。
「私たちの次のステップとしては、これらの解析をより多様な現代人集団に適用すること、モデル系において私たちが同定したネアンデルタール人の変異が概日時計に及ぼす影響を調べること、そして他の潜在的に適応的な形質にも同様の解析を適用することです」。
論文
- Genome Biology and Evolution: Archaic Introgression Shaped Human Circadian Traits
参考文献
- EurekAlert!: Were Neanderthals morning people ?
- The Guardian: Neanderthal DNA may explain why some of us are morning people
研究の要旨
現代のユーラシア人の祖先がアフリカから移動し、ユーラシアの古人類、すなわちネアンデルタール人やデニソワ人と交雑したとき、古人類の祖先のDNAが解剖学的に現代人のゲノムに統合された。このプロセスは、紫外線の減少や季節変動の増加など、ユーラシアの環境要因への適応を加速させた可能性がある。しかし、これらのグループがサーカディアン生物学において大きく異なっていたのかどうか、また古代の導入がヒトのクロノタイプに適応的に寄与していたのかどうかは、依然として不明である。ここでは、古代のホミニンと現生人類のゲノムをもとに、クロノタイプの進化を追跡した。まず、サーカディアン遺伝子の配列、スプライシング、制御について、古代のホミニンと現生人類の違いを推定した。その結果、古人類においてスプライシングを変化させる可能性のある変異体を含む28の概日遺伝子（CLOCK、PER2、RORB、RORCなど）と、RORAを含む、現生人類と古人類との間で分岐制御されている可能性の高い16の概日遺伝子が同定された。これらの違いは、概日遺伝子の発現を変化させる外来性の可能性を示唆している。この仮説を検証したところ、概日遺伝子の発現量的形質座位において、導入されたバリアントが濃縮されていることがわかった。これらの調節効果の機能的関連性を支持するものとして、多くの導入対立遺伝子がクロノタイプに関連していることがわかった。驚くべきことに、クロノタイプに対する導入対立遺伝子の影響が最も強いのは朝型であり、これは他の種における高緯度への適応と一致する。最後に、我々は適応的な導入や対立遺伝子頻度における緯度方向のクラインを示すいくつかの概日遺伝子座を同定した。これらの結果は、現代人と古代のホミニンとの間のサーカディアン遺伝子制御の違いを明らかにし、ヒトのクロノタイプの変異に協調的な効果を介して導入が寄与していることを支持するものである。
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