クイッククイズ: 長さ 2 メートルのエビが握手を求めてきたら、どちらの手を差し出すべきでしょうか?

人間の約90%は右利きで、左利きはわずか10%です。どちらの手であっても、私たちは活動の際に片方の手を優先的に使う傾向があり、これを「利き手」と呼びます。

これまで研究者たちは、これは人間特有の特徴であると信じていましたが、観察や研究を重ねるうちに、多くの脊椎動物にも同様の特徴があることがわかってきました。

多くの脊椎動物は「手」を持っていませんが、ひれ、爪、上肢、または足のいずれかを好みで使用します。研究対象となった100種以上の脊椎動物のうち、約3分の2の種が「利き手」を示し、集団を好む傾向がある。

2012年、研究者らはチンパンジー、ボノボ、ゴリラ、オランウータンを含む777匹の類人猿の利き手について両手協調運動能力を研究した。チンパンジー、ボノボ、ゴリラでは集団レベルで右利きが見られるが、オランウータンでは左利きが見られることがわかった。

オランウータンは左手を使って枝を操り、食べています。画像出典: Wikipedia-ウィリアム・H・カルビン

科学者たちは、霊長類以外の動物の研究でも、灰色リスやアカカンガルーなどの有袋類も左利きであることを発見した。

野生のアカクビワラビーは二足歩行で餌を食べます。画像出典：参考文献[1]

もちろん、さらに驚くべきことは、5億年前に遡る古代の生物がすでに「利き手」を持っていたことです。

古生物学者はカンブリア紀の三葉虫の化石を研究した結果、三葉虫の3分の2は背中の右側に捕食動物に襲われた噛み跡があり、残りのものは左側または両側に傷があることを発見した。

彼らは、これはカンブリア紀の「海の覇者」アノマロカリスによって引き起こされたのではないかと推測している。体長が2メートル以上にもなるアノマロカリスは、とげと太い前肢で三葉虫を捕食していた。化石の復元と分析により、アノマロカリスは左肢を使って三葉虫を固定し、右肢と口を使って三葉虫を引き裂いていたことが判明した。これは「利き手」の最も古い例かもしれません。

カナダ産エビの復元図、出典：Wikipedia

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利き手と脳の側方化

動物の行動は脳や神経系によって制御されていることが分かっており、利き手は脳の左半球と右半球の役割分担に関係しているという説があります。

脳の左半球と右半球の機能の差異を大脳の側方化と呼びます。神経ネットワークの構成が異なるため、各半球は異なる構造と特殊な機能を持ちます。

人間を例にとると、人間の脳の左半球は、統語情報と音声情報の理解と分析を担っています。右脳はイントネーション、非言語的シグナル、語用論を認識する役割を担っています。

脳の側方化は新しい進化的特徴ではありません。その起源は約5億年前にまで遡り、動物の進化の歴史とともに歩んできました。

この研究は、動物が脳の側方化を共通の祖先から獲得したのではなく、むしろ並行して進化したことを示唆している。下の図は脳の側方化の進化の過程を示しています。

脳の側方化の進化。画像出典: physiology.org

さまざまな生物の観察と研究を通じて、人間とオランウータンに加えて、次のような他の多くの生物にも側方化が見られることがわかっています。

ミツバチは嗅覚の非対称性を反映して、社会的コミュニケーションの際に右の触角を使うことを好みます。ナメクジウオは口が非対称である。

ゼブラフィッシュの戦闘反応における非対称性。

ヒキガエルは右足を好む。

アカクビワラビーの利き手

食物管課題におけるアジアゾウとチンパンジーの右利き

ハトの餌探しは横方向の視覚によって行われます。

カナリアの非対称な歌声制御。

キバタンは、つかむ動作を完了するために左足を使うことを好みます。

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脳の側方化による進化上の利点

脳の側方化は、動物が環境に適応するのに役立つため、さまざまな生態系の動物に共通しています。

研究により、脳の左半球と右半球の非対称性が目標達成の効率を高めることがわかっています。たとえば、明らかに右利きのチンパンジーは、より多くのシロアリを捕まえることができます。脳内で言語の側方化が明らかな人は、読解力と言語学習の成績が高くなります。家禽の脳の側方化は、2つのタスクを同時に完了する高度な能力に関連しています。ひな鳥は小石の中にある粒子を見つけなければならず、同時に猛禽類にも警戒しなければなりません。側方化した鳥はこれを非常にうまく行うことができましたが、側方化していない鳥は失敗しました。

鶏の脳の側方化は、2 つのタスクを同時に実行する高度な能力と関連しています。画像出典：参考文献[3]

脳の側方化は動物の生存効率を向上させることができます。現在検討されているメカニズムは 3 つあります。

1. 動物が環境とやりとりするために主に片側の手足や片側の感覚器官を使用する場合、その側を好む脳の対応する半球は、より特化した知覚学習や運動学習を経験することになります。したがって、感覚識別と運動効率は一方的に向上します。

2. 感覚系または運動系の片側のトレーニングを増やすと、神経反応時間が短縮されます。動物が捕食者や食物に対して素早い行動を取らなければならない場合、反応時間が短いほど生き残りやすくなり、生存上の利点が得られます。

3. 脳の側方化により情報処理がより効率的になります。 2 つの補完的な情報が両半球で同時に計算されると、認知の冗長性が減少します。例えば、前述の家禽の側方化現象により、ひよこはより効率的に餌を食べたり、外部環境を監視したりできるようになります。左右への動きが不十分なひな鳥は、捕食者を見逃したり、砂利を穀物と間違えたりする傾向があります。

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なぜほとんどの人間は

左利きではなく右利きですか?

上で述べた脳の側方化の進化上の利点は、左利きと右利きの人がそれぞれ 50% を占めるのではなく、ほとんどの人の側方化が同じ方向に傾いている理由を説明できません。ますます多くの研究が、これが遺伝子、環境、エピジェネティクスの複合的な影響の結果であることを示しています。

1. 遺伝子

ゼブラフィッシュや他の動物の研究で、人間は脳の側方化の発達を調節する遺伝子を発見しており、科学者は人間の利き手を制御する遺伝子を見つけることに非常に興味を持っています。

初期の研究では、人間の利き手は単一の遺伝子の継承によって制御されていると考えられていましたが、最近の研究では、右利きは PCSK6、LRRTM1、微小管関連遺伝子 MAP2 など複数の遺伝子に関係していることがわかりました。

しかし、これらの遺伝子内の遺伝的変異は、集団内の利き手の発生と分布を完全に説明することはできず、相関関係は弱い。

ある双子の研究では、遺伝的影響は双子間の利き手の差異のわずか25%しか説明できず、残りの75%は他の要因によって説明する必要があることが示されました。

利き手は複雑な遺伝パターンを示します。たとえば、両親が両方とも左利きの場合、子供が左利きになる確率は 26% です。 25,732 家族の双子を対象とした大規模な研究により、利き手の遺伝率は約 24% であることが示されました。

50万人以上の人々を対象とした新たな分析では、利き手と幼少期の要因および遺伝子型との関係が調べられた。分析の結果、左利きの遺伝率は非常に弱い（4.35%）ことが示されました。出生時の体重、出生地、性行為の組織、授乳の有無などはすべて利き手に影響を及ぼす可能性があります。

2. 環境 - 社会文化、ツール

研究によれば、原始人類の間では右利きの人と左利きの人が長い間共存していたことがわかっています。

最も古い疑いのない証拠は、中期および初期上部更新世のネアンデルタール人の化石から得られます。研究者たちは、彼らの切歯の化石に刻まれた痕跡を研究することで、彼らが右手または左手で鋭利な道具を操作し、肉を切るときには切歯ともう一方の手の間に肉を挟んでいたことを発見した。

石器、木材のドリルの回転、スプーンの摩耗の跡などの研究からもわかるように、左利きと右利きも共存しています。右利きの人（93％）と左利きの人（7％）の比率も現代人のそれに近いです。

ネアンデルタール人の下顎骨の化石と下顎骨の前歯の傷跡には、明らかに右斜めの傷跡が見られます。画像出典：参考文献[5]

後期旧石器時代にまで遡る人類の手形は、人類の大多数が右利きであったことを裏付けています。

西ヨーロッパの洞窟の岩に自分の手形を描くために、人間は片手に絵の具の入ったチューブを持ち、もう片方の手に絵の具を吹きかけて自分の手形を描いていました。右利きの人の場合は、右手でチューブを持ち、左手に絵の具を吹き込むので、描かれる手形は左手の手形になります。彼が左利きであれば、その逆になります。

左の写真は原始人の右手の型、右の写真は現代人の左手の型をスプレーで押したものです。画像出典：参考文献[4]

研究者たちは手形を数えることで、当時の右利きの人の割合が約77％であったことを発見した。これは、現在のフランス人の右利きの割合77.1％とほぼ同じである。しかし、人類が右利きが多数派になるよう進化した正確な時期は明らかではない。

人間の文化には左利きの人に対する偏見があります。多くのツールやプログラムは右利き用に設計されており、左利きがもたらす困難さが考慮されていないことがよくあります。多くの家庭教育の場面では、親は左利きの子どもに、食事や書き物をするときに右手を使うように強制します。

20 世紀の学校では、教師は左利きの生徒に右手を使うように強制しました。一部の国では、左手を使って食事をしたり、書いたり、コミュニケーションをとったりすることは、失礼で失礼なこととみなされます。文化や環境は、人口における左利きの人の割合にある程度影響を及ぼします。

3. エピジェネティクス

遺伝子と環境が利き手に影響を及ぼす可能性があることは以前にも述べました。しかし、遺伝的要因だけでは利き手の遺伝を完全に説明することはできません。

そして、人間集団にとって、社会文化や環境は人間の利き手の発達傾向に影響を与えます。しかし、個人にとって、環境の影響はそれほど大きくありません。たとえば、養親や継親の利き手は、子供の利き手とは何の関係もありません。すると、利き手に影響を与える第 3 の要因が存在する可能性があります。

科学者たちはこれをエピジェネティック効果を通じて説明しようとしている。エピジェネティックなメカニズムは、ヌクレオチド配列を変えずに遺伝子発現を変化させ、表現型の変化をもたらします。エピジェネティック DNA 修飾は次世代に受け継がれるため、遺伝子型を変えずに利き手を決定することができます。

2 つの調査では、LRRTM1 遺伝子と NEUROD6 遺伝子における DNA メチル化（エピジェネティック DNA 修飾の一形態）が調べられ、利き手とこれら 2 つの遺伝子におけるメチル化の強度との間に関係があることが判明しました。

さらに、解剖学的研究では、ヒト胎児の脊髄における DNA メチル化パターンに著しい非対称性が見つかり、これは利き手と同様に運動の非対称性の発達と関連している可能性がある。

要約すると、利き手は脳の側方化と関係があり、進化の過程で人間や動物の生存効率を向上させます。ほとんどの人間が右利きであるという事実は、遺伝、環境、エピジェネティクスの複合的な影響の結果です。

参考文献:

[1] ギルジョフ、アンドレイ（2015年）。有袋類と胎盤類の進化における真の利き手の同時出現。カレントバイオロジー、25(14)、1878–1884。

[2] オヌール・ギュンテュルキュン、フェリックス・ストロケンス、セバスティアン・オクレンブルク。 （2020）BRAIN LATER 比較的視点。生理学会

[3] Rogers LJ、Zucca P、Vallortigara G. 側方化された脳を持つ利点。 Proc Biol Sci 271、補足6：S420-S422、2004年。

[4] シャーロット・フォーリー*とミシェル・レイモンド1 万年以上にわたる利き手の頻度。プロセスR. ソシエテロンド。 B（補遺）271、S43–S45（2004）

[5] Volpato, V.、Macchiarelli, R.、Guatelli-Steinberg, D.、Fiore, I.、Bondioli, L.、および Frayer, DW (2012)。ネアンデルタール人の手から口へ：リグルドゥ1の右利き。PLoS ONE

[6] カルレス・ラルエザ・フォックスデビッド・W・フレイヤー（1997）。クラピナのネアンデルタール人の前歯に見られる非食物痕跡。 、7(2)、133-149。

[7] カーター・サルツマン、L（1980）。利き手に対する生物学的および社会文化的影響：実家族と養家族の比較。サイエンス、209(4462)、1263-1265。

制作：中国科学普及協会

著者: Abbyscope 作成者

プロデューサー: 中国科学博覧会