シベリアのマンモスは70万年かけて小さな耳を進化させた

絶滅したマンモスと現代のゾウは大きさや多くの身体的特徴が似ているかもしれないが、科学者たちは巨大ゾウの祖先が何によって区別されるのかをまだ研究している最中だ。マンモスはおよそ4,000年前に絶滅したが、これはおそらく地球の気候の変化によるもので、氷が溶けてマンモスが生き延びていた植物が水分を多く含みすぎて食べられなくなったためと考えられるが、科学者たちは氷の中に保存されていた標本やその他の化石からマンモスのDNAサンプルを発見した。

科学者たちは、この動物の特徴的な特徴の多く、たとえば脂肪の塊や毛並みのよさなどは、初期のマンモスに遺伝的にコード化されていたが、70万年にわたる進化の中でさらに明確になったことを発見した。マンモスはアメリカ大陸とユーラシア大陸の北部に生息していたが、この研究の標本は現在シベリアとして知られている地域から来たものだ。4月7日にカレントバイオロジー誌に発表されたこの研究では、マンモスの小さな耳の原因となった可能性のある、いくつかの変異を持つ遺伝子も特定された。

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「マンモスがケナガマンモスである理由を知りたかったのです」と、スウェーデンの古遺伝学センターの研究共著者で古遺伝学者のデイヴィッド・ディエス・デル・モリノ氏は声明で述べた。「ケナガマンモスは、厚い毛皮や小さな耳など、凍結標本から当然予想される非常に特徴的な形態的特徴を持っていますが、脂肪代謝や寒さの感知など、分子レベルであるためあまり明らかではない適応も数多くあります。」

研究チームは、シベリアマンモスのゲノム23個と現代のアジアゾウとアフリカゾウのゲノム28個を比較した。マンモスは240万年前には地球上にいたと推測されているが、その遺伝子はシベリアでの70万年間に特に多数の変異を蓄積していた。研究対象となったマンモスのうち22頭は比較的「現代的」なゲノムを持っており、過去10万年以内に生きていたことを意味する。チュコチャと名付けられたサンプルの1つは、およそ70万年前に生きていた動物のもので、科学者が発見したマンモスの中で最も古いものの一つである。

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「チュコチアのゲノムを入手したことで、マンモスという種が生きていた時代に進化した遺伝子を数多く特定することができました」と、古遺伝学センターの研究共著者で進化遺伝学者のラブ・ダレン氏は声明で述べた。「これにより、進化をリアルタイムで研究することができ、これらの特定の変異はマンモスに特有で、その祖先には存在しなかったと言えます」

研究チームは、現代のホッキョクグマやトナカイが持つような、脂肪の蓄積や代謝に関連する高度に進化した遺伝子を発見した。ただし、これらの動物はマンモスとは関係がない。ディエス・デル・モリノ氏によると、これは寒冷気候に適応した哺乳類の遺伝子における収斂進化（類似しているが共通の祖先には関連しない2つの系統の進化）の兆候だという。

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比較的大きなケナガマンモスのゲノムサンプルサイズは、研究チームが種全体に共通する遺伝子を正確に特定するのに役立ちました。これらの遺伝子は、自然に発生する変異ではなく、特定の状況に応じて発生する適応遺伝子である可能性が高いです。また、これらの遺伝子は、研究対象となった 1 頭の動物にのみ存在していた可能性もあります。

「これまでケナガマンモスに特有だと考えられていた遺伝子のいくつかは、実際にはマンモス間で異なっており、おそらくそれほど重要ではなかったことがわかった」とディエス・デル・モリノ氏は語った。

チュコチアのゲノムは、より新しいマンモスのゲノムと比較すると、より現代のマンモスのタンパク質コードの変化を引き起こした突然変異の約 91.7 パーセントを共有していました。この高い重複は、マンモスが祖先であるステップマンモスから分岐した 80 万年から 60 万年前の時点で、マンモスの厚い毛皮、脂肪代謝、および寒さを感知する能力がすでに存在していた可能性が高いという証拠を示しています。

チュコチャのような古いケナガマンモスは、耳が大きく、毛の種類や質感も異なっていた可能性が高く、これらの特徴は時とともに発達し続けている。より現代的なゲノムには、チュコチャには見られなかったT細胞抗原の免疫変異もいくつかあった。研究チームは、これらの変異は、新興ウイルスに対する免疫反応の改善に関連している可能性が高いと考えている。

ケナガマンモスのゲノムはすべてシベリアで収集された標本から採取されたものだが、研究者たちは範囲を広げて北米の標本と比較したいと考えている。「私たちは数年前、ケナガマンモスとコロンビアのマンモスの祖先の間に遺伝子の流動があったことを明らかにしました。北米のケナガマンモスはケナガマンモス以外の遺伝子も持っていた可能性があるため、その点も考慮する必要があります」とダレン氏は語った。