私たちは皆人間なのに、なぜこんなに大きな違いがあるのでしょうか? DNAからの答え

「なぜヤオミンはこんなに背が高いのに、私はこんなに背が低いのか？」

「なぜ私の二人の子どものうち、片方は勉強が得意なのに、もう片方はそうではないのでしょうか？」

「なぜ内向的な人もいれば、外向的な人もいるのでしょうか？」

「なぜ喫煙者の中には肺がんになりやすい人がいる一方で、肺がんになりにくい人がいるのでしょうか？」

人生において、同じような混乱を経験することがよくあります。私たちは皆人間なのに、なぜあらゆる面でこれほど大きな違いがあるのでしょうか?

実際、この質問に対する答えの一部はあなたの DNA の中に隠されています。

ヒトゲノム DNA には合計 30 億以上のヌクレオチドのペアがあり、DNA 配列の 99.9% 以上があなたと私で同じであり、つまり、私たちは皆、2 つの目、鼻、口を持っているなど、ほとんど同じであることをご存知でしたか。しかし同時に、それは私たちの DNA の約 0.1% が私たち間で異なっていることを意味し、この 0.1% の遺伝的差異が私たち一人ひとりをユニークな個人にしているのです。

遺伝的変異はどのように分類されるのでしょうか?

遺伝的変異の範囲によって分けると、人の間の遺伝的変異は、おおまかに次の4つに分けられます。

1. 染色体数の変異

一般的に言えば、人間の染色体の数は安定しています。ほとんどの人は23対（46本の染色体）を持っています。染色体が 1 本増えたり減ったりすると、関連する形質に変化が生じます。染色体数の変異の最も典型的な例は、ダウン症候群としても知られる21トリソミーです。正常な人は21番染色体を2本持っていますが、ダウン症患者は正常な人よりも21番染色体を1本多く持っています。この余分な染色体のために、ダウン症候群の患者は通常、重度の知的障害と学習障害を患います。

2. 構造的変異

構造変異とは、ゲノム内の大きな断片の配列と位置の変化を指します。これには、断片の削除、断片の重複、コピー数の変異、断片の挿入、断片の反転など、複数のタイプの変異が含まれます。

3. 短いフラグメントの挿入/削除

短いフラグメントの挿入/削除は比較的理解しやすいです。これは、ゲノム内の特定の位置での短い断片（通常は 50 塩基未満）の挿入または削除を指します。

4. 一塩基多型（SNP）

一塩基多型 (SNP) は、ゲノム変異の最も単純かつ最も一般的な形式です。これは、単一のヌクレオチドの変化によって引き起こされる DNA 配列多型を指します。

では、ヒトゲノムにはいくつの変異があるのでしょうか?

世界中のヒトゲノムには 8,800 万以上の変異体（約 8,470 万の一塩基多型、360 万の短い挿入/欠失変異体、および約 60,000 の構造変異体を含む）があると推定されています。しかし、あなたと私だけを考えれば、私たちのゲノムはそれほど違いはありません。なぜなら、私たちの配列は、前述の 8,800 万の変異部位で同一である可能性が非常に高いからです。実際、同じ民族グループに属していても、ゲノムには 410 万から 500 万の遺伝子の違いがある可能性があります (そのうち 99.9% 以上は一塩基多型と短い挿入および欠失変異であり、構造変異は約 2,100 から 2,500 あります)。

これら 400 万から 500 万の変異はゲノム全体のほんの一部に過ぎませんが、私たちをさまざまな点でわずかに異なるものにするには十分です。これが、ヤオミンが背が高いのに私が背が低い理由であり、同じ家族の二人の子供の学業成績が異なる理由であり、人によって性格が異なる理由であり、肺がんに対する感受性が人によって異なる理由です。こうした遺伝的変異こそが、この世で唯一無二でかけがえのない存在であるあなたを形作っているのです。

遺伝的変異の重要性は何ですか?

私たちのゲノムには非常に多くの遺伝的変異がありますが、ほとんどの場合、これらの遺伝的変異は中立的であり、有害でも有益でもありません。しかし、場合によっては、こうした遺伝的変異によって特定の病気に対する感受性が高まり、健康に害を及ぼすことがあります。では、ヒトゲノムにおけるこれほど多くの遺伝的変異にはどのような意味があるのでしょうか?

まず、遺伝的変異により、人類集団内の多様性が増大します。あなたと全く同じ人々に囲まれていたら、世界がどれほど退屈になるか想像してみてください。

さらに、遺伝的変異は複雑で変化する環境に適応するための人類の進化にも有益です。私たち人間は、他の種と同様に、世代から世代へと繁殖する過程で、さまざまな好ましい突然変異と好ましくない突然変異を継続的に生み出します。私たちの環境は常に変化しているため、人間にとって有益な突然変異は自然淘汰によって保持され、不利な突然変異は排除されます。継続的な選択の過程で蓄積されたこれらの好ましい突然変異は人類の進化に有益であり、人類を周囲の環境に対してより適応性の高いものにします。

参考文献

1. Collins RL、Brand H、Karczewski KJ、他医学的および遺伝学的集団の構造的変異の参考文献 [訂正版が Nature に掲載されました。 2021年2月;590(7846):E55]。自然。 2020;581(7809):444-451. doi:10.1038/s41586-020-2287-8

2. 1000ゲノムプロジェクトコンソーシアム、Auton A、Brooks LD、他人間の遺伝的変異に関する世界的な参考資料。自然。 2015;526(7571):68-74.土井:10.1038/nature15393

3. 一部の写真のオリジナル素材は、Servier Medical Art (http://www.servier.com) から提供されています。転載の際は出典を明記してください。