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謎の古代人類 デニソワ人の骨格をDNAから復元

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NIKKEI STYLE

ナショナルジオグラフィック日本版

謎の多い古代人類「デニソワ人」の骨格を再構築することに研究者が初めて成功、2019年9月19日付けの科学誌『セル』に発表された。

デニソワ人は数万年にわたりアジアに暮らしていたと考えられているが、その化石は、小指の骨と頭蓋骨の破片、割れた顎骨、数本の歯しか見つかっていない。

この謎の人類の骨格を浮かび上がらせるため、今回の論文を執筆したデビッド・ゴクマン氏は最も説得力ある証拠を利用した。DNAだ。

イスラエル、エルサレム・ヘブライ大学の博士課程学生だったゴクマン氏らは、デニソワ人の小指の骨から抽出したDNAを調べて骨格に関する32の特徴を抽出、デニソワ人の骨格を提案するという快挙を成し遂げた。

「科学が夢の国を見せてくれた」

この研究は、デニソワ人のプロポーションについて具体的な数値を与えるものではないものの、現生人類(ホモ・サピエンス)やネアンデルタール人と比較したときにデニソワ人がどのように見えるかを示している。

「このような手法で過去を再現できるのはすばらしいことです。科学が夢の国を見せてくれました」と、スペイン国立人類進化研究センターのマリア・マルティノン=トレス所長は喜ぶ。

ナショナル ジオグラフィック協会も助成している今回の研究は、新たなデニソワ人化石発見につながるヒントも与えてくれる。科学者たちはここ数年、ヒト族の系統樹にうまく当てはまらない化石をアジア全域で多数発見している。しかし、比較に使えるデニソワ人の骨がほとんどなく、温暖なアジアの化石からDNAを抽出できる可能性も低いため、こうした化石の多くが「旧人」という曖昧な分類の中でくすぶっている。

新たに提案された特徴は、こうした化石を同定するのに役立つかもしれない。今回の研究はすでに、中国河南省の許昌市近郊で発見された2点の頭蓋骨の破片がデニソワ人のものである可能性を示唆している。

この研究は「人間とは何か」という大きな問いにも関わると、研究チームを率いたエルサレム・ヘブライ大学のリラン・カーメル氏は説明する。かつて地球上には多様な種類のヒト族がいたのに、生き残ったのはホモ・サピエンスだけだった。その理由は誰も知らない。

「今回の研究は、この疑問に答えるための大きな一歩です」とカーメル氏は言う。

85%の精度で予想

デニソワ人の存在が最初に報告されたのは2010年のこと。シベリアのアルタイ山脈のデニソワ洞窟から出土した1本の小指の骨と1本の大きな歯から抽出されたDNAが決め手となった。

「DNAのみに基づいて新種の人類が発見されたのは、科学の歴史上初めてでした」とカーメル氏は言う。「新種と同定されたものの、その姿は謎に包まれていました」

その後の遺伝学的研究から、デニソワ人の姿が徐々に見えてきた。デニソワ人は少なくとも40万年前にはネアンデルタール人から分岐していて、ネアンデルタール人がヨーロッパと中東に定着したのに対し、デニソワ人は東に進んでアジアまで来た。途中、デニソワ人は現生人類の祖先と交雑し、その遺伝子の特徴は今でもアジア系集団に残っている。

古人類学者は伝統的に、化石骨格を利用して古代ヒト族を分類してきた。しかし、デニソワ人の化石はなかなか見つからず、その姿を復元できずにいた。

そこでカーメル氏らの出番となった。DNAは、身体的特徴を決定するタンパク質の設計図のようなものだ。しかし、この設計図は本のように単純に読むわけにはいかず、どの文字の連なりがどのタンパク質に対応していて、個々の遺伝子がどのくらい活性化しているかがわかっていないと読み解くことができない。

進化の過程で遺伝子の活性が抑えられる場合があるが、その方法の1つが、DNAの特定の場所にメチル基のタグをつける「メチル化」である。例えば、ゲノムの特定の場所に付いていたメチル基が失われると、さまざまな種類のがん細胞がいっせいに成長を始めることがある。

デニソワ人の発見の報告から約1年後、ゴクマン氏らは古代人類のDNAにたまたま保存されていたメチル化のパターンを調べていた。彼らはネアンデルタール人と現生人類のゲノムのメチル化のパターンの地図を作り、解剖学的特徴や疾患と関連づける研究をしていたが、さらに大胆な一歩を踏み出すことにした。DNAのメチル化を利用してデニソワ人の身体的特徴を予想しようというのである。

現在は米スタンフォード大学の博士研究員であるゴクマン氏は、「どんな結果になるのか、確信はもてませんでした。過去にそんな研究は行われていなかったからです」と説明する。

メチル化が果たす役割を見きわめるため、研究チームはヒトのさまざまな疾患の基礎となる遺伝子変異のデータベースを詳細に調べた。遺伝子変異はメチル化と同じように特定の遺伝子を不活化する。データベースは、特定の変異によって指が長くなるか短くなるかなど、変化の方向を知るのにも役立った。

研究チームは用心のため、遺伝子と無理なく結びつけられるような骨格上の特徴だけを予想した。例えば、1つの特徴をコントロールする遺伝子が複数あるときには、各遺伝子の変化の方向が同じである場合にのみモデルに含めることにした。

「つまり、ある特徴について、遺伝子Aが『アヒルに似ている』と言い、遺伝子BもCも同じことを言っている場合にかぎり、『アヒルに似ている』と予想するのです」とゴクマン氏。「『ガチョウに似ている』と言う遺伝子が1個でもあれば、その特徴は予想から除外します」

こうして同じ方向の変化だけを集めた彼らは、同じ方法で、現生人類と比較したときのネアンデルタール人とチンパンジーの骨格の違いを予想してみた。その結果、85%の精度で骨格の違いを予想することができた。

ネアンデルタール人に似ているが

意外ではないかもしれないが、研究の結果は、狭い額やがっしりした顎など、デニソワ人の外見が既知の最も近い親戚であるネアンデルタール人によく似ていることを示している。けれども重要な違いもある。

「私たちが見ているのはネアンデルタール人ではありません」と、ニュージーランド、マッセイ大学のマレイ・コックス氏は言う。「現生人類ともネアンデルタール人とも大きく異なる、第三のグループの人類です。非常に興味深いものです」

注目すべきは頭頂骨(頭蓋の上部にある左右一対の四角形の板状骨)の幅の広さだ。河南省で発見された10万~13万年前の2点の頭蓋骨の破片は、この頭頂骨の幅が非常に大きかった。そのうちの1点の測定値は同時代のものの中で最大だった。多くの専門家がこの化石はデニソワ人だろうと考えているが、DNAがないため断定できずにいる。

今回の研究は、頭頂骨の幅が現生人類やネアンデルタール人よりも広いことが、デニソワ人の手がかりとなると予想する。河南省で出土した頭蓋骨化石の8つの特徴のうち、7つが研究チームの予想と一致していた。

カーメル氏はそのときの気持ちを「最高の喜び」と振り返り、「神からの啓示のような発見でした」と語る。

モデルを検証する機会は2019年の5月にもあった。チベット高原のはずれにある洞窟でデニソワ人の顎の骨が発見されたのだ。シベリア以外の場所でデニソワ人の化石骨が発見されたのはこれが初めてだった。この発見を聞きつけたゴクマン氏は、すぐに自分たちの予想があっているかどうかチェックした。驚いたことに、下顎の高さから歯列弓の長さまで、新たに記載された特徴のすべてが一致していた。

見事としか言いようのない研究

今回の研究は早くも古人類研究者たちを熱狂させ、予想値と各種の化石との比較が始まっている。中国の古脊椎動物学・古人類学研究所(IVPP)の呉秀傑氏は、今回提案されたデニソワ人の特徴は、中国北部の許家窯遺跡で発見された正体不明の化石とよく一致しているようだと言う。

ただし、特徴のすべてが一致しているわけではなく、エナメル質の厚さや指先の幅の広さなどは一致していない。しかし、カナダ、トロント大学の古人類学者でデニソワ人の化石形態学の第一人者であるベンス・バイオラ氏は、こうした特徴に固執していると全体像を見落とすことになると指摘する。

「見事としか言いようのない研究です」と彼は言い、限られた情報から最大限の知見を引き出した研究チームの努力を讃える。今回のモデルの精度は、小さな化石をデニソワ人のものと特定できるほどは高くないが、将来の研究の指針として大いに役立つはずだと彼は言う。

ロンドンの自然史博物館のクリス・ストリンガー氏は、「古代のゲノムから探り出すことのできる情報の限界を広げるもので、胸が踊るような研究です」と言う。ただし、この研究は「推定に推定を重ねたもの」であるため、今後、科学コミュニティーによる評価が必要だと付け加える。

例えばコックス氏は、今回の研究でデニソワ人集団内のばらつきがどの程度見落とされているのか不明であると指摘する。コックス氏自身の研究を含め、デニソワ人の遺伝学的研究からは、この集団が非常に広範にわたっていて、一部の集団は数万年にわたり独立に進化していることがわかっている。ある系統のデニソワ人は、ネアンデルタール人との違いと同じくらい、ほかの系統のデニソワ人と異なっていた。

非営利組織トランスレーショナル・ゲノミクス研究所のヒト遺伝学の専門家ニコラス・バノビッチ氏は、今回調査された「メチル化」について、遺伝子の活性を微調整するボリュームのつまみのようなものとたとえる。したがって、研究チーム自身も強調しているように、予想される骨格の特徴は、現生人類やネアンデルタール人と比較した場合にのみ明らかになるものだ。変化の大きさを測ることは今回の研究の範囲外である。

とはいえコックス氏をはじめ、研究者たちは今回の研究に興奮している。「デニソワ人の形態については、私たちはほとんど何も知らないのです」と彼は言う。「どんなに小さな知見でも、私たちには大きな意義があるのです」

(文 Maya Wei-Haas、訳 三枝小夜子、日経ナショナル ジオグラフィック社)

[ナショナル ジオグラフィック ニュース 2019年9月24日付]

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