なぜ尻尾がないのか

チャールズ・ダーウィンの時代から、人類が尻尾を失ったのはいつなのかという進化の謎は尽きない。類人猿（ヒトやチンパンジーを含む）は、キツネザルや他の類人猿の仲間のように長い尻尾を持たない霊長類である。遺伝子編集技術の進歩により、類人猿の尻尾喪失の新たな手がかりが明らかになった。2月28日にネイチャー誌に掲載された研究によると、約2500万年前の古代の祖先における遺伝子の転換だという。

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類人猿対サル

類人猿の尾の喪失は、2000万年から2500万年前に類人猿が旧世界ザルから進化した際に始まりました。この進化の分岐の後、類人猿は尾椎の数を減らすように進化しました。これが尾骨、つまり尾てい骨を形成しました。

そもそも類人猿が尻尾を失った理由は不明だが、一部の科学者は、尻尾がない方が地上で垂直に生活する体には適していたのではないかと考えている。尾のある霊長類は一般に、この付属肢を使って木の枝からぶら下がり、枝に沿って水平に歩く。テナガザルやオランウータンは尾のない類人猿で、今でも木の上で生活しているが、尾があり枝の下にぶら下がるサルとは動き方が異なる。

これまでの研究では、脊椎動物の尾の発達には100以上の遺伝子が関連付けられており、尾の喪失はDNAコードの変化、つまり複数の遺伝子の突然変異によって起こったというのが一般的な考えだった。

ジャンピング遺伝子

新しい研究では、研究チームが人間を含む6種の類人猿と15種のサルのDNAを比較した。彼らは類人猿と人間に共通しているがサルには存在しないDNAの挿入を発見した。それは動物の尾の長さに影響を与えることで知られるTBXTと呼ばれる遺伝子に位置している。

この変異を正確に特定した後、研究チームはCRISPRを使用して、研究室でマウスの胎児の遺伝子の同じ場所を編集しました。改変されたTBXT遺伝子を持つマウスは、尻尾にさまざまな影響を受けて生まれましたが、尻尾がまったくないマウスもいました。

興味深いことに、尾の形態の違いは、TBXT 遺伝子の変異だけが原因ではなかった。DNA は、さまざまな機能を持つさまざまな遺伝子の束がねじれた梯子、つまり二重らせん構造になっている。DNA により、動物は遺伝子の変化によって進化できるが、変化の一部は DNA のねじれた梯子の 1 段でのみ発生する。その他の変化はより複雑で、複数の段で発生する。これらの Alu 要素は反復 DNA 配列であり、RNA の断片を作成し、その後 DNA に戻すことができる。DNA に戻った後、ランダムにゲノムに挿入される。こうしたタイプの「ジャンピング遺伝子」は、挿入されると遺伝子の機能を阻害したり強化したりすることができる。

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研究チームは、TBXT 遺伝子の中に、類人猿には存在するがサルには存在しない 2 つの Alu 要素を発見しました。これらのジャンピング遺伝子は霊長類にのみ存在し、数百万年にわたってこの遺伝子転換の背後にありました。

遺伝的トレードオフ？

研究チームによると、尾の喪失による利点はどれも非常に強力だったに違いない。遺伝子は複数の身体機能に影響を与えることが多く、ある領域で利点をもたらす変化が、他の領域では有害となることもある。研究チームは、TBXT遺伝子を挿入したマウスで神経管欠損がわずかに増加したことを発見した。

今後の研究では、尾を失うという古代の進化的遺伝的トレードオフが神経管の出生異常の一因となったという説を検証できるかもしれない。これらの異常には二分脊椎が含まれており、これは人間の赤ちゃん約 1,000 人に 1 人に見られる。