最後の氷河期がネイティブ・アメリカンの母乳育児に影響？新たな知見は、遺伝子変異が乳管の成長に加えて、かきむしり歯にも関係していることを示しています

おそらく2万年前に生じた遺伝子変異は、乳房内の乳管の枝分かれ密度を増加させ、紫外線が乏しく皮膚でビタミンDを生成することが難しい極北に住む乳児に、より多くの脂肪とビタミンDを供給する可能性があります。

もし、この遺伝子変異の広がりが、実際に乳管の枝分かれを増やすための選択によるものであれば、この適応は、人間の母子の絆に対する選択の最初の証拠となるでしょう。

「このことは、母子関係の重要性と、それが人類の生存にいかに不可欠であったかを浮き彫りにしています」と、カリフォルニア大学バークレー校の統合生物学准教授であるLeslea Hlusko氏は述べています。

歯については、乳管の成長を制御する遺伝子が、偶然にもヒトの切歯の形にも影響を与えています。その結果、最終氷期に極北に住んでいた祖先の集団で遺伝子変異が選択されたため、シャベル型の切歯も頻繁に見られるようになりました。

Hlusko とその同僚は、この考えを裏付ける多くの証拠を、今週発行された米国科学アカデミー紀要にまとめました。

この発見は、高密度の乳房組織の起源や、乳がんにおけるその役割を理解する上でも意味があるかもしれません。

研究のために、Hlusko氏らは、この形質が進化的に選択された時期と場所を推定するために、考古学的集団におけるシャベル型切歯の出現率を評価しました。

研究チームは、歯の変異に共通する遺伝的影響を利用して、乳腺の発達経路が共通していることから、乳腺の進化の歴史を見極める方法として利用しました。

「人々は長い間、このシャビングパターンが非常に強いので、その形質に有利な進化的選択があったに違いないと考えてきましたが、なぜ門歯の形にこれほど強い選択があるのでしょうか？” とHlusko氏は述べています。 “

ビタミンDとの関係

カルシウムの吸収だけでなく、強固な免疫システムや適切な脂肪調整に不可欠なビタミンDを十分に摂取することは、北緯度地域では大きな問題です。なぜなら、太陽は1年中地平線上の低い位置にあり、北極圏以上では1年の一部が全く日照しないからです。低緯度地域の人間は、皮膚に紫外線を浴びることで必要なビタミンDのほぼすべてを摂取することができますが、高緯度地域では紫外線が少ないため、シベリア人やイヌイットなどの北方民族は、大型の草食動物や海の哺乳類を狩り、動物性脂肪からビタミンDを摂取しなければなりませんでした。

しかし、赤ちゃんは母乳からビタミンDを摂取しなければなりません。Hlusko氏は、乳管の分岐が増えたのは、より多くのビタミンDとそれに付随する脂肪を供給するためだったのではないかと推測しています。

動物、特に霊長類と初期人類の歯の進化を専門とするHlusko氏は、2017年2月に開催された米国科学振興協会の会議で、現代人のアメリカ大陸への分散に関する科学セッションへの参加を依頼されたことをきっかけに、これらの関連性を発見しました。

切歯は、舌側の切歯（口の前にある上に4本、下に4本の歯を切る歯）の側面と噛み合わせ部分に沿って隆起している場合、「シャベル型」と呼ばれます。アメリカ先住民や東アジア（韓国、日本、中国北部）の人々に特徴的で、北に行くほど発生率が高くなっています。

シャベル状の切歯は、動物の皮を柔らかくするために選ばれたのではないかという既成概念にとらわれず、歯とは関係のない説明にも目を向けました。

シャベル状の原因となる遺伝子変異は、エクトディスプラシンA受容体というタンパク質をコードするEDARという遺伝子の2つのコピー（対立遺伝子）のうち、少なくとも1つに発生しますが、これは皮膚の汗腺の密度、毛幹の太さ、乳腺の管状分岐の決定にも関わっています。これまでに行われた生きている人間の遺伝子解析では、氷河期に汗腺や皮脂腺が多くなるように選択されたために、中国北部でこの突然変異が生じたと結論づけられていましたが、

「どちらも納得のいく説明ではありません」とHlusko氏は言います。 “

「どちらの説明も納得のいくものではありません。世界にはとても暑い地域がありますが、もし発汗が選択圧にとても敏感であるならば、最終氷期最大期の中国北部ではなく、その遺伝的変異に対する選択が見られた可能性が高い場所がいくつか考えられます。”

ベリンジの足踏み状態

クラスコの共著者であるデニス・オルークが2007年に発表した論文や、その後2015年に発表した研究では、ネイティブ・アメリカンが北米に到着したのは15,000年前であるにもかかわらず、彼らは25,000年以上前に他のアジアのグループから分離したと科学者たちがDNAから推測していました。彼らの結論は、ネイティブ・アメリカンの祖先は、アジアと北米の間の地域に約1万年間定住した後、最終的に新世界に移動したというものでした。

ベリンジアンストップ仮説によると、最終氷期が始まって気候が乾燥して涼しくなると、シベリアに住んでいた人々がベリンジアに移動しました。東側の巨大な氷床は、北アメリカへの移動を禁止していました。南西部には樹木のない人を寄せ付けないツンドラが広がっていて、彼らは移動できなかった。彼らが避難した地域は、最終氷期に関連した海流の変化のおかげで生物学的に生産的な地域であり、海面レベルの低下によって陸地が大きくなった。この地域の動植物の遺伝学的研究によると、当時のベーリング海には孤立した避難所があり、そこでは地域に適応した形質を持つ種が生まれていた。

「EDAR対立遺伝子の進化の歴史を解釈するために、これらの歯のデータを利用する場合、選択的エピソードをベリンジア静止集団にフレームシフトすることで、環境的な背景を得ることができます」と Hlusko 氏は言います。 “Hlusko氏は、「高緯度の地域では、これらの人々はビタミンDが不足していたでしょう。考古学的な記録から、彼らがビタミンD不足を補うような食事をしていたことがわかっています。また、この集団では、脂肪酸合成に影響を与える遺伝子の特定の対立遺伝子が選択された証拠があります。さらに言えば、これらの遺伝子は母乳の脂肪酸組成を調節します。 EDAR遺伝子のこの変異は、その祖先集団でも選択されていたようで、EDARの乳腺への影響が選択の対象となっている可能性が高いのです」

EDAR遺伝子は、歯の形、汗腺、皮脂腺、乳腺、髪の毛など、胎児の外胚葉に由来する多くの構造物の発生に影響を与えます。その結果、ある形質が選択されると、他の形質も協調して進化することになる。進化生物学者で作家の故スティーブン・ジェイ・グールドは、このような進化の副産物をスパンドレルと呼んでいました。

「このベリンジアンの集団は、何百万年もかけて何千回も起こったことの一例です。人間の集団が形成され、少しの間存在した後、分散して新たな集団を形成し、他の集団と混ざり合い、そのすべてが現代の人類のバリエーションに痕跡を残しているのです」とHlusko氏は述べています。 “重要なメッセージは、今日の人類のバリエーションは、地理的に異なる人種という伝統的な概念ではなく、このような儚い集団のダイナミックなプロセスを反映しているということです」

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