93万年前、私たち人類の祖先は絶滅の危機に瀕していたのでしょうか？中国の科学者が古代人類の初の「国勢調査」を実施

現代社会に生きる人間として、約100万年前、人口80億人を超えるこの青い惑星に、何人の人類の祖先が住んでいたのか興味はありませんか? 「93万年前、人類の祖先は短期間で約98.7％を失い、ほぼ絶滅した」と中国科学院上海栄養衛生研究所の研究員、李海鵬氏とその協力者は述べた。

華東師範大学脳機能ゲノム研究所の李海鵬氏の研究グループと潘一軒氏の研究グループは、新しい理論的手法である高速最小時間追跡（FitCoal）の開発を主導し、気候と環境の劇的な変化により、人類は前期更新世と中期更新世の間の移行期に急激な人口減少を経験したことを発見した。当該研究結果は9月1日、国際学術誌「サイエンス」に掲載された。

数百万年以内の人類の人口の歴史を「日」の精度で推定する

生命の過去をたどることは、古代から人類の執念でした。李海鵬氏は記者団に対し、先史時代の人口規模の変化は当時の気候や環境の変化を総合的に反映していると語った。 「集団遺伝学の研究方法を通して過去を振り返ることで、現代人の形成についてより深く理解できるようになります。」

しかし、高温環境はDNAの保存に適さないため、研究者は30万年前のアフリカ人類の祖先の化石から古代DNAを抽出することができない。数百万年前の人類集団の歴史を正確に推定するために、研究チームは集団遺伝学と計算生物学の新しい理論である FitCoal を作成しました。

実際、FitCoal は理論的フレームワークであると同時にソフトウェア ツールでもあります。研究者が突然変異スペクトルと呼ぶ、あらゆる生物の DNA データの一部をソフトウェアに入力すると、追跡結果が表示されます。 「分析結果によると、FitCoalは100万年以内の人類の人口史を正確に推定できる。計算過程で必要な中間変数、つまり枝の長さの数学的期待値は最大1日の精度を持つため、推定される人口史の誤差は極めて小さい」と李海鵬氏は記者団にFitCoalの精度を詳しく紹介した。

先史時代には人口規模に関する記録は残っていませんが、実効人口規模は各世代の追跡率、つまり 2 つの系統が前の世代の同じ祖先から発生する確率に影響します。したがって、人類の祖先は、当時の人口規模を反映した痕跡を集団ゲノムに残しました。グループの歴史が古ければ古いほど、今日まで残る痕跡のシグナルは弱くなります。

研究チームは、人類の祖先が残した痕跡信号を正確に解釈するために、FitCoal理論に従って数学的に導出を行い、任意の集団モデルの下で各突然変異タイプ（つまり、突然変異スペクトル）に対応する祖先樹の長さの期待値に対する解析解を得て、正確な尤度値、つまり集団の歴史条件下でサンプルの突然変異スペクトルを観測する確率を得ました。 「したがって、グループの歴史に関する事前の知識を得る必要がなく、FitCoalは最大尤度値を自動的かつ迅速に検索し、それによってグループの歴史を推定し、古代人類グループの『国勢調査』を実施することができます」とLi Haipeng氏は述べた。

10万年から1,000年以上の間、私たちの祖先はほぼ絶滅していました

研究チームはFitCoalを基に、93万年前、前期更新世と中期更新世の移行期における急激な気候変動により、成人の人類の祖先の数が約10万人から1,280人に激減し、このデータが11万7,000年間残っていたことを初めて発見した。

研究者らはさらなる検証のためにHGDP-CEPHデータセットから南アフリカの2つの集団を使用しました。サンプルサイズはわずか 6 個と 8 個でしたが、それでも FitCoal は古代の個体群のボトルネックを検出しました。古代の集団のこの深刻なボトルネックは、アフリカの人類祖先化石のミッシングリンク、アフリカのホモ・エレクトス化石の消失、新しい古代人類種の形成、そして2つの古代人類2番染色体の融合段階と正確に一致しています。 「この古代の期間の人口規模の減少により、現代人の遺伝的多様性は65.85％減少し、それが人間の生活と健康に大きな影響を与え、現代人の多くの重要な表現型の形成を決定づけた可能性がある」と李海鵬氏は述べた。

サウスフロリダ大学の学者、劉暁明氏は、FitCoal は有効人口規模の歴史を推定するこれまでで最も正確な方法であるとコメントした。 「この方法は、変異スペクトルデータに基づいており、データ形式の適応性が高く、計算速度が速いなど、一連の利点があります。非常に幅広い応用の見通しがあります。」

結果の変換と応用について、李海鵬氏は記者団に対し、将来、動物、植物、微生物の歴史的生存状況を知りたい場合は、FitCoalを使用して遡ることができると語った。さらに、腫瘍の進化、脳容積の急速な増加の分子メカニズム、現代人の糖尿病に対する全体的な感受性を解明するのに役立つ可能性があります。共同チームは、人間の糖尿病感受性に関係している可能性のある遺伝子を特定し、さらに詳細な研究を行う予定であると報告されている。