猿の物語：四川省の金猿の三国志

制作：中国科学普及協会

著者: Bai Lu、Zhao Xumao (蘭州大学生態学部)

プロデューサー: 中国科学博覧会

中国固有の種である四川金色のキンシコウは「国宝」である。しかし、過去 400 年間で、人間の活動の増加やその他の理由により、その数は劇的に減少しました。現在、四川省、湖北省、陝西省、甘粛省の4つの省の山岳地帯の密林に分布しています。これら4つの省の四川金色の猿は、陝西・甘粛グループ、秦嶺グループ、神農架グループの3つの「山」に分けられます。

後漢末期に国は三国に分裂した。三国志の形成は、魏、蜀、呉の三つの勢力の競争によるものでした。四川キンシコウの三王国（3つの遺伝的系統）の形成は、地理的に孤立した場所にあります。まず、神農架の個体群は約24万5000年前に他の地域の四川キンシコウから隔離され、独自の進化の傾向につながった。また、2万年前には、陝西・甘粛民族と秦嶺民族が岷山山脈と秦嶺山脈に分布していました。長期にわたる遺伝子の交換がなかったため、両者は独立して発達しました。

それ以来、四川キンシコウは一つの種でありながら、独立して進化した三つの遺伝子単位に分かれ、三本足の状況を形成している。現在、3つの系統は数百キロ離れており、少なくとも1万年間は隔離されていたようです。

四川の金猿

（写真提供：趙旭茂撮影）

三脚三脚は単なるナンセンスではありません!

一見単純に見える「三脚三脚」の状況には、厳密な科学的根拠が必要です。それで、研究者は分子生物学の観点から、これら 3 つの地理的単位が独立して進化したことをどのようにして証明したのでしょうか?

四川キンシコウの地理的分布

（画像出典：著者提供）

これには、異なる地理的単位に生息する3匹の四川キンシコウのゲノムデータを使用し、それらの間の遺伝的距離と遺伝的差異を比較する必要があります。違いの大きさに応じて、遺伝子をいくつの単位に分割できるかを決定できます。

四川の金猿

（写真提供：趙旭茂撮影）

世の中の万物は、長い結合期間を経ても、やがて分離するのでしょうか？

次の疑問は、四川省のキンシコウの 3 つの遺伝子単位の分化の原因は何だったのか、またその分化のプロセスはどのようなものだったのか、ということです。

私たちは時間を旅することはできませんが、種の分布モデルに頼って、歴史的期間における種の地理的分布を追跡し、種間の分化のプロセスを覗くことができます。種分布モデルは、種の分布と環境の関係に基づいて種の分布をシミュレートします。

種の分布は周囲の環境条件と密接に関連しており、変化する気候条件下で種の分布範囲と個体数の規模を拡大または縮小させるさまざまな行動、生物学的、社会的、生態学的要因が保全生物学の主な焦点です。

この関連性がわかったので、現在の環境データと現在の種の分布データを使用して、種の現在の適切な分布領域をシミュレートできます。同様に、種の分布と環境の関係に基づいて、現在の環境データを歴史的期間の環境データに置き換え、歴史的期間における種の分布を追跡することができます。

原理は理解できましたが、話はどこから始めればいいのでしょうか?

四川省のキンシコウのゲノム分子時計に基づいて、四川省のキンシコウの3つの地理的単位のおおよその分化時間を計算できます。簡単に言えば、分子時計とは、分子レベルで種の進化が一定の速度で進むことを意味します。この特性に基づいて、さまざまな種が祖先種から分岐した時期を計算することができます。同様に、同じ種の異なる遺伝子単位間の分化時間を推測することもできます。

このことから、四川省のキンシコウの 3 つの遺伝子単位のおおよその分化時期は、最終氷期と間氷期であったことが具体的にわかります。

この時点から、種分布モデルを使用して、最終間氷期、最終氷期、そして現在における四川キンシコウの分布範囲の変化をシミュレートできます。シミュレーションの結果は次のようになりました。

最後の間氷期には、四川キンシコウの分布はつながっていた。この場合、遺伝子は互いに交換され、容易に分化することはできませんでした。しかし、最後の氷河期に四川キンシコウの分布範囲が縮小し、3つの主な分布地域は接触を失い、それらの間の遺伝子の交換が中断され、それぞれが適応進化を遂げ始めました。こうして、異なる遺伝的地理単位が出現した。

同時に、最終間氷期と氷河期の間に、四川キンシコウの個体数にはどのような変化が起こったのでしょうか?

一般的に言えば、四川ゴールデンシルクの有効個体数は分布地域によって変わります。分布域が拡大すると、それに応じて個体数も拡大します。もちろん、ここには特別な事情もあります。ゲノムデータを使用して、歴史的期間にわたる四川キンシコウの有効個体数の変化を推定することは依然として可能です。

これにより、分布エリアの変更による相互検証が可能になるだけでなく、分布エリア間の差異をより明確に把握できるようになります。私たちのシミュレーション結果によると、最後の氷河期に四川キンシコウの実効個体数は減少しており、これは分布域の変化と基本的に一致していました。ただし、人口の変化は地理的単位によって異なります。

異なる地理的単位間の分布の変化と個体数の変化の組み合わせが、四川キンシコウの現在の分化の主な理由です。

遺伝的差異以外に、他に何が違うのでしょうか?

西北大学の李保国氏のチームの観察によると、四川の金色のキンシコウは地理的に異なる地域で社会構造、男女比、行動習慣などに一定の違いがある。例えば、四川の金色のキンシコウは一夫多妻の猿である。繁殖家族における成体の雌と雄の比率、つまり、一般的な言葉で言えば、主な雄の猿の配偶者の数はさまざまです。この比率は、秦嶺地域では4.27:1、陝西・甘粛地域では5.3:1、神農架地域では6.96:1です。

なぜなら、異なる遺伝的地理的単位間には違いがあるからです。それで、どうやってそれを守ればいいのでしょうか?保全生物学研究の最終的な目標は、種の保護に関する提案や対策を提供することです。種の分布モデルのサポートにより、将来の気候変動の状況下で四川キンシコウの分布がどのように変化するかを予測できます。

従来の研究では、四川キンシコウの分布に基づいて、種の分布モデルを使用して将来の適切な分布地域を推測します。しかし、これにはいくつかの問題があります。先ほど、異なる地理的単位間で一定の差異が生じており、それに応じて環境に対する要求も変化していると述べました。

これに基づいて、私たちは同じ種の下にある異なる遺伝的地理単位の種分布モデルを構築しました。つまり、異なる遺伝的単位の気候要件に応じて個別にシミュレーションを行い、四川キンシコウ全体をより正確に扱うことができました。

したがって、私たちの最初のステップは、空間モデルを使用して、四川キンシコウの 3 つの地理的単位の環境ニーズの変化を評価することです。種内モデリングの前提条件となる 19 の生物気候変化に対する要件は、異なる遺伝的地理単位間で異なることがわかりました。

次に、将来の気候変動条件下での 3 つの異なる遺伝的地理単位の応答メカニズムをシミュレートしました。調査結果によると、神農架ユニットは将来の気候変動の状況下でより脆弱であることが示された。このようにして、優先保護ユニットを区別し、対象を絞った予測的な保護を実行することができます。このプロジェクトは、蘭州大学生態学院の趙旭茂氏の研究グループと中国科学院動物学研究所の李明氏の研究グループによって完成されました。この研究論文は、国際的な古典誌「Diversity and distributions」に掲載されました。

四川金色の猿の世界では、3つの主要なグループがありますが、争いはありません。山や深い森の中で「平和に暮らす」ことは、彼らにとって幸せなことなのです！

編集者：孫晨宇

参考文献:

趙、X、李、https://doi.org/10.1111/ddi.1363

（注：本文中のラテン語部分は斜体で表記してください）