農業革命が人類の遺伝子に及ぼした影響 - アミラーゼ遺伝子の構造多様性の進化と選択

Concetti Chiave

農業革命に伴う澱粉質の高い食事への移行が、アミラーゼ遺伝子の複製数の増加をもたらし、これが人類の適応に寄与してきた。

Sintesi

本研究は、94の長鎖リードハプロタイプ解析と約5,600人の現代および古代人類ゲノムデータを用いて、アミラーゼ遺伝子座の構造多様性とその進化史を解明したものである。

主な知見は以下の通り:

• 農耕集団ではアミラーゼ遺伝子の複製数が狩猟採集や牧畜集団に比べて高い
• 28種類の異なるアミラーゼ遺伝子構造アーキテクチャーが同定された
• AMY1とAMY2Aでは複製数の増減が高頻度に起こっているのに対し、AMY2Bは単一の起源を持つ
• パンゲノムアプローチにより、複製数の多い遺伝子型が農耕集団で高頻度に見られることが明らかになった
• 過去12,000年間でアミラーゼ遺伝子の複製数の多い遺伝子型が西ユーラシアで急速に増加しており、これは正の選択圧を示唆している

以上より、農業革命がヒトゲノムに及ぼした影響と、構造変異の適応的役割が示された。

Statistiche

アミラーゼ遺伝子の複製数は農耕集団で狩猟採集や牧畜集団に比べて高い。
アミラーゼ遺伝子の変異率は一塩基多型の10,000倍以上に達する。
過去12,000年間でアミラーゼ遺伝子の複製数の多い遺伝子型が西ユーラシアで急速に増加した。

Citazioni

「アミラーゼ遺伝子の複製数増加は、農業革命に伴う澱粉質の高い食事への移行に適応した結果である可能性がある」
「構造変異は人類の適応進化において重要な役割を果たしてきた」

Approfondimenti chiave tratti da

Recurrent evolution and selection shape structural diversity at the amylase locus - Nature

by Davide Bolog... alle www.nature.com 09-04-2024

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07911-1

Domande più approfondite

農業革命以前の人類集団におけるアミラーゼ遺伝子の多様性はどのようなものだったのだろうか。

農業革命以前の人類集団におけるアミラーゼ遺伝子の多様性は、主に狩猟採集社会において形成されていたと考えられます。この時期の人々は、主に動物性食品や野生の植物を食べており、これに伴う炭水化物の摂取量は比較的低かったため、アミラーゼ遺伝子のコピー数は農業社会に比べて少なかったと推測されます。具体的には、アミラーゼ遺伝子の構造的多様性は、農業の導入による高炭水化物摂取の必要性に応じて進化していったと考えられ、農業以前の集団では、アミラーゼ遺伝子の複製や変異は現在のように顕著ではなかった可能性があります。

アミラーゼ遺伝子以外の消化酵素遺伝子にも同様の構造変異と適応進化が見られるのだろうか。

アミラーゼ遺伝子以外の消化酵素遺伝子にも、構造変異と適応進化が見られることが示唆されています。例えば、リパーゼやプロテアーゼなどの消化酵素遺伝子も、食事の内容や栄養素の摂取に応じて進化してきたと考えられています。特に、特定の食事習慣に適応するために、これらの遺伝子のコピー数や機能が変化することが観察されています。したがって、アミラーゼ遺伝子の進化は特異な現象ではなく、他の消化酵素遺伝子においても同様の適応的変化が見られる可能性が高いです。

ヒトゲノムにおける構造変異の適応的役割は、他の生物種ではどのように観察されるのだろうか。

ヒトゲノムにおける構造変異の適応的役割は、他の生物種でも広く観察されています。例えば、特定の環境に適応するために、植物や動物のゲノムにおいても構造変異が重要な役割を果たしています。植物では、ストレス耐性や病害抵抗性に関連する遺伝子の重複や変異が進化的に有利に働くことが知られています。また、動物においても、食性の変化や生息環境の変化に応じて、消化酵素や代謝関連遺伝子の構造変異が観察され、これが適応進化に寄与していることが示されています。このように、構造変異は多様な生物種において、環境への適応を促進する重要なメカニズムとして機能しています。