genetics

Life decisions separate ‘hawk’ from ‘dove’

anyone who has regular contact with animals - from farmers to pet owners - and they will tell you that animals have personalities. Some are docile, some are tetchy. Animals are individuals, with a range of temperaments, from aggressive to shy. Explaining the evolution of personality has been difficult. Now it seems the decisions animals make about how to live their lives and when to reproduce may be what gives them their personalities.

生物の性格がどうしてハトのようにおとなしかったり、鷹のように攻撃的だったり、様々なキャラクタを持つようになったのか。この質問に答えることができるようになるかもしれない研究について紹介します。

オランダのフローニンゲン大学のMax Wolfらの研究で、生物が生きていくためのトレードオフを考慮して数学的なモデルを構築し、どんな選択をした生物がどんな性格になっていくかをシミュレートしたそうです。

シミュレーションでは優良なエサ場がすでに占拠されている場合に、貧困なエサ場に行くか占拠がとけるのを待つかという選択を迫られたとき、より安全に行動するグループは内気で非積極的になるとされています。
この速度と安全性の関係がトレードオフで、速くしようとすれば危険。ゆっくりだと安全という簡単な関係です。当然、リスクを負えば種が絶滅する危険性もあるわけです。

このようなシミュレーションを何世代にもわたって行った結果、弱々しい性質の種はよりリスクを負うような進化を遂げて内気で非攻撃的な性格になり、反対に攻撃的な種はより攻撃的な種に進化する傾向があることが示されました。

この数理的なモデルはどうして生物種が異なる性格を持つのかという疑問を合理的に説明する初めてのものだということです。

この報告に対してカルフォルニア大学のJudy Stampsは報告されたモデルの性格付けが最初から内気と攻撃的の2種類になっているのは野生の生物にはあり得ないことで、改善すべき点だと指摘しています。
Wolfらの研究チームは遺伝的制約を組み込んだ別のモデルを構築して解決しているそうです。ここでいう遺伝的制約とは遺伝子によって発達と性格の発現が支配されているということを指しています。

Stampsはこの結果について、2つの性格と行動分布に適応性がある場合、遺伝のシステムが2つの性格分布を作り上げる多くの証拠があることになる。これには当惑してしまうと話しています。
Wolfらはイチゼロではない連続的な性格分布についてもっと考える必要があるとしています。

種の性格という言葉を使ったのですが、どうも行動と言い換えても成り立ちそうですね。この性格・行動を二元論で捉えてシミュレーションを行ってうまくいったということなのですが、やはりStampsが唱えるようにゼロイチではなく連続的に捉えてみたときにどうなるかを検討してみて欲しいと感じました。

また、文中に遺伝的制約という言葉が出てくるのですが、ここではあくまでモデルなのでこのモデルをふまえた上で、なんらかの証拠がウェットな実験で示されると大変面白い展開になるのではないかと思います。
進化についてのシミュレーションは物的な証拠がなかなか出てこないのでかなり難しいと思いますが。それでも計算機屋は進化という言葉には引きつけられてしまいます。

Genes may help people learn Chinese

All babies can grow up speaking any language, but now researchers have uncovered evidence that genes may in fact play a part in learning so-called “tonal languages”, such as Chinese.

赤ん坊は成長とともにどんな言葉でも話せるようになる。研究者らはある遺伝子が中国語のような音調言語の習得に関連する遺伝子があることを突き止めた。

遺伝子と言語の関係についての新しい知見に関する報告です。

中国語は音程によって単語の意味が大きく変わる言葉で、このような言葉を「音調言語」と呼ぶのだそうです。音調言語というと耳慣れない言葉ですが、中国語にある四声がそれを示しているといえばわかる方も多いかもしれません。「まあ」という発音に4つあるというアレです。

中国語がアクセントによって大きく意味が異なってしまうという例えに、

ある英語のネイティブスピーカが中国語で「お母さんは元気ですか？」と尋ねたら「おたくの馬はしあわせにくらしてますか？」と聞こえてしまう

というのがあるそうです。中国語で言うわけですからよく似ているのでしょうが、全然変わってしまうのですね。もっとも聞く方が中国語ネイティブなら文脈で判断してくれるでしょうが。

さて、このようにアクセントが難しい言葉を話す人とそうでない英語のようなある程度アクセントに寛容な言語を話す人のあいだで遺伝的な違いがあるかどうかをエジンバラ大学のDan DediuとRobert Laddが調査、報告をしています。

その結果、2つの遺伝子、ASPM遺伝子とMicrocephalin遺伝子、に違いが見いだされました。これらは比較的新しく分化した遺伝子で脳の発達に関係しているようです。
しかし、脳の発達時にこれらの遺伝子がどのように働いているのかは難しくて、まだわからないようです。でも解剖学的には音調言語の習得が得意な英語圏の人間と習得が困難な人では脳の構造が異なることがすでに知られているそうです。

それはそれで興味深いのですが、問題はこの遺伝的な差が種として生き残るため、つまり自然淘汰に対して有利に働いたのかという点だと研究者は考えているようです。
これには2つの説があり、ひとつは自然淘汰についてはほとんど関係ない。むしろどのような変異を遺伝子に持っているかが文化や社会構造に差をもたらしたのではないかとする説。
もう一つは音調言語のような音は難しいが言語としての構造はシンプルな言語を採用することで幼い頃に言語をより速く習得できるというメリットがあり、これは自然淘汰について有利に働くのではないかという説があるようです。

人間が言語を習得する過程で脳の構造が大切なことは直感的に理解できますが、言語の体系によって遺伝的な差が生まれていることは、ものすごく興味深いことです。脳の使い方にフィットした進化をしているということですから、言語を使うようになってからも人間が進化しているということを実感できますね。これはちょっと刺激的ではないでしょうか。

また、人間が自然淘汰と戦った歴史があるかもしれないという議論もまた、刺激的で面白いのではないかと思います。

How Fins Became Fingers

A living fossil fish is giving researchers a peek into the genetic machinery that would eventually lead to our hands and feet. The fins of the modern paddlefish Polyodon spathula, which evolved perhaps 200 million years ago, share a distinctive pattern of gene activity with the limbs of all four-limbed animals, according to a new report.

生きた化石である魚（ヘラチョウザメ）の研究によって、我々の手や足の遺伝的な起源が明らかになった。ヘラチョウザメPolyodon spathulaが約2億年前に獲得したと考えられているヒレは遺伝子の固有の進化を経てすべての4本足の動物の間で手足に関係する遺伝子として共有されていることがわかった。

魚のヒレから陸上動物が持つ足がどのようにできたかわかったという報告です。
魚のヒレが足になったと言われると、なんだか当たり前のことのようだけど、遺伝子的にこれが明らかになったのはめざましい発見だそうです。

この研究でターゲットになったのはヘラチョウザメというチョウザメの一種で「生きている化石」といわれる類の魚です。この魚は放射状のヒレを持つ魚で、この種の魚が肺魚へと進化し、さらに両生類、哺乳類へと進化していったとされているそうです。

研究者らはHoxという遺伝子群に注目して、このヒレがどんな風にできているか解析しています。
この遺伝子群は生物が体の形を作るときにいろいろなパターンで活性化して頭や腹、四肢などをつくる遺伝子群です。活性化する遺伝子のパターンで作られるものが変わるわけですね。当然、ヒレや腕もこの遺伝子群の中にある遺伝子の組み合わせによって作られるわけですが、そのときのプロセスが大きなポイントになっています。

4本足の動物は四肢を作るのにHoxが2段階の活性を持ち、前肢と後肢を別々に作ることが知られています。それに対して現在の魚（報告ではゼブラフィッシュを使ってます）は、1段階しか活性化せず、それは後のヒレを作っている。
ということから4足動物が前肢を作るプロセスをどこで獲得しているのかは謎のままでした。

しかし今回の報告で、生きている化石ヘラチョウザメはヒレを作るときにHoxが2段階で活性していることが明らかにされています。このことから研究者は過去には魚類も4足動物と同じ方法で分化していたが、2段階目を失ったのだろうと推測しています。

これは去年発見された陸上に初めて上がった魚類Tiktaalikが陸上に適応するための前肢を作る遺伝子パターンをすでに持っていたことを示し、今回の報告と矛盾せずうまく説明できるとしています。

シーラカンスやムツゴロウ（魚の方。念のため）などを見ていると容易にヒレが足になったんでしょ。と想像できるわけですが、遺伝子的には魚のヒレとヒトの腕を結びつける証拠は見つかってなかったんですね。これはちょっと意外でした。
これは進化の道筋を見極めるのはとても難しいということが垣間見えるエピソードなのかもしれません。

あと、現代の魚が違う方法でヒレを作っているということも不思議です。1つのプロセスが必要なくて1段階に退化したのなら、なぜ始めに持っていたのかという疑問です。これはそういうものだったというほかないのかな。

チンパンジー、ほかの類人猿よりむしろ人間に近い＝米研究

チンパンジーとほかの類人猿との関係を調べた米ジョージア工科大学の研究者チームによるリポートで、チンパンジーと人間との関係は、チンパンジーとそのほかの類人猿との関係よりも、より密接である可能性があることが分かった。

チンパンジーがゴリラやオラウータンなどの他の類人猿と比べて、遺伝的により人間に近いことがわかったという報告です。

この記事には具体的なことはほとんど書いていないのですが、チンパンジーが、ゴリラやオラウータンよりも人間に近い遺伝学的証拠を発見したとしています。 おそらくゲノム規模で遺伝子を元にした系統樹を書いたときにチンパンジーが人間に近いということなのではないかと思います。

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