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17-4. オランウータンへの分化が人類進化のきっかけか?

  Mobile DNA誌に人類の進化への足取りに関係する面白い論文が出ましたので、BioQuickニュースの紹介記事と合わせご紹介します。
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Orangutan Alu quiescence reveals possible source element: support for ancient backseat drivers

Jerilyn A Walker, Miriam K Konkel, Brygg Ullmer, Christopher P Monceaux, Oliver A Ryder, Robert Hubley, Arian FA Smit and Mark A Batzer

Abstract

Background: Sequence analysis of the orangutan genome revealed that recent proliferative activity of Alu elements has been uncharacteristically quiescent in the Pongo (orangutan) lineage, compared with all previously studied primate genomes. With relatively few young polymorphic insertions, the genomic landscape of the orangutan seemed like the ideal place to search for a driver, or source element, of Alu retrotransposition.
Results: Here we report the identification of a nearly pristine insertion possessing all the known putative hallmarks of a retrotranspositionally competent Alu element. It is located in an intronic sequence of the DGKB gene on chromosome 7 and is highly conserved in Hominidae (the great apes), but absent from Hylobatidae (gibbon and siamang). We provide evidence for the evolution of a lineage-specific subfamily of this shared Alu insertion in orangutans and possibly the lineage leading to humans. In the orangutan genome, this insertion contains three orangutan-specific diagnostic mutations which are characteristic of the youngest polymorphic Alu subfamily, AluYe5b5_Pongo. In the Homininae lineage (human, chimpanzee and gorilla), this insertion has acquired three different mutations which are also found in a single human-specific Alu insertion.

Conclusions: This seemingly stealth-like amplification, ongoing at a very low rate over millions of years of evolution, suggests that this shared insertion may represent an ancient backseat driver of Alu element expansion.



















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  BioQuickニュースの紹介記事です。

オランウータンは、古代ジャンピング遺伝子のホスト 

  ルイジアナ州立大学のマーク・バッザー博士が、研究員のジェリリン・ウォーカー博士と准教のミリアム・コンケル博士と共同で、 現在のオランウータンがAluと呼ばれる1,600万年前の古代ジャンピング遺伝子のホストである事を解析した研究を発表した。 この研究は、サイディエゴ動物学協会とシアトル・システムバイオロジー研究所との共同研究で、新しく公開型学術誌として出版されているMobile DNA誌の2012年4月30日号に発表された。

  トランスポゾンのサイズは大変小さく、レトロウイルスが行なうのと同じような方法で自己複製する。分子の化石のようなもので、共有されるAlu 因子配列と箇所によって、共通祖先がわかる。 しかしこれは不正確なプロセスであり、“ホスト”DNAのセグメントはAlu挿入位置で複写され、標的部位の複製として知られる“足跡”はAlu挿入位置の同定に利用される。 「しかしながら、これらの因子のほんの小さな領域だけが新たな複製を行なう“ドライバー”として機能し、ほとんどは不活性であることが判っています。 そしてヒトにおいては、違いを明らかにするのは大変困難であることが判っています。 何故ならヒトゲノムでは比較的新しいAluの挿入が沢山見受けられ、同時に、Aluの伝播を簡単に観測できる情報が欠けているので、どのデータも少しずつ違って来るからです。 そういう訳で、Aluの“親”や“ソース”を見つける事が困難であり、何百種類もある筈の違いが同じに見えるのです。」と、 生物化学科のボイド教授兼Dr.Mary Lou Applewhite Distinguished教授である、バッザー博士は語る。

  ヒトや他の哺乳類の場合とは対照的に、オランウータンにおける比較的新しいAlu因子の動きは大変遅く、一握りのケースの比較で事足りる。 この事こそ、バッザー研究室が以前に明らかにしネイチャー誌で議論された、オランウータンのゲノムに注目する要点なのだ。(詳細リンク)   「現行の研究ではAluのソース或いは形成因子の探索を行なっています。オランウータンに特徴的な比較的新しいAlu挿入をターゲットにしています。 いろんな意味でこれは重要な意義を持ちます。第一に、この研究はAlu因子のドライバーを同定した二つ目の研究をカバーするもので、このドライバーは何と、 1,600万年もの古代の遺伝子なのです!」とウォーカー博士は語る。DNA配列を解析する事によって、各々の霊長類の100万個を超えるAlu因子が見つかっている。 多くが種特異性を有しており、例えば、5,000個はヒト特異的だが、他の2,300個はチンパンジーにのみ見受けられるという具合だ。

  それとは対照的に、オランウータン血統(スマトラ・オランウータンとボルネオ・オランウータン)では、特異的なAluは250個しか見られない。 この研究で見つけられたAluがヒト、チンパンジー、ゴリラ、そしてオランウータンに共有されるのに十分古いものだとしても、最初の“ジャンピング”はオランウータンで発生したのだ。 「第二に重要であるのは、この古代の“おせっかい焼き”が数百万年の時間をかけて幾つかの娘因子を創生し、比較的新しい娘因子(スマトラ・オランウータンのみに見受けられ、 ボルネオ・オランウータンでは欠失している)が動いている状況が観察されて、自分自身で子孫たるAluコピーを作っているのです。」とコンケル博士は語る。

  これはAluの伝播がオランウータン内で“目覚めた”新しい証拠と考えられる。Alu因子及びその動き回る機能の同定によって、Alu因子の進化と霊長類のゲノムに対する影響の更なる理解が進む。 そして、このAlu因子の機能の理解により、人類を含む他の生物種におけるソース因子の探索が進み、ゲノムワイドな全体像の解明に繋がっていくのである。


以上

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17-4. オランウータンへの分化が人類進化のきっかけか?

  左のコラムの最初の図は当ブログの参考書籍の13-3.創造する力の人類の進化系統図を更にもっと遡るずになります。  1900万年前頃にテナガザルとの共通の祖先からオランウータンの祖先が分化、1600万年前頃に起きた遺伝子上のジャンピングが人類にまで進化した進化の物語の第一幕になるのだそうです。 800万年前頃にヒト科の祖先が分化し、更に500万年前頃にチンパンジーの祖先と人類の祖先が分化したのだそうです。 つまり800万年前〜500万年前の300万年間がチンパンジーとヒトの共通の祖先が生きた時間なのです。この間に樹上派と草原派が分離し、互いに通婚交配をしながら、完全分離するのに300万年もかかったのです。

ヒト上科(Hominoidea)の分類例(Wikipediaから)
  類人猿は過去四手類と呼ばれたように手足4本とも手として機能する。

●テナガザル科:
    頭胴長60cm前後 体重6kg程度 アジア生息、最大のフクロテナガザルで身長1m、14kg程度のようだ。
●オランウータン科:
  大型化し大人のオスの身長1.75m程度、120kgでずんぐりむっくり、手は足の2倍の長さで手が長いテナガザルの形質を受け継いでいる。
  アジア生息
●ヒト科
 ●チンパンジー亜科
  ●ゴリラ属:
    大人のオスで身長165-175cm、体重120-140kgと大型化を維持するが、手は足よりやや長い程度まで短くなりナックルウォーク
    (四足歩行)する。ヒト上科はサルから先ず手が長くなり、次いで大型化したようだ。そして再び手は短くなってきたようだ。アフリカ生息
  ●チンパンジー属: 
    大人のオスの身長120-140cm程度、体重60kg前後と再び小型化している。平地ではナックルウォークすることがあり、ゴリラの形質を
    残している。アフリカ生息
 ●ヒト亜科
  ●アウストラロピテクス属:
    身長120−140cm前後、体の大きさ・脳容積はチンパンジーと同程度、草原に降り立ち肉食化しチンパンジーの祖先とは別種に進化
    しているが、まだまだ直立したチンパンジーと言っても差し支えない。アフリカ生息
    人類の故郷がアフリカであることは、チンパンジーと共通の祖先がアフリカにだけ生き残ったからです。アジアは適した土地ではなかった
    ようです。
    当時のアフリカはそれほど生息に適した土地だったようです。
  ●ヒト属
   ●ホモ・エレクトス(原人):
     男性の身長は180cm程度と考えられています。出アフリカをはたした他の人類も含め先輩人類は全て恐らく肉食化によって大型化
     したが、結局全て滅んでしまったらしい。
   ●ホモ・ネアンデルターレンシス(旧人): 
     男性;身長165-175cm前後、体重80kg以上ぐらいだったようです。ヨーロッパ大陸の肉食の頂点捕食者化で原人同様大型化していた
     ようだ。ホモ・サピエンスより先に出アフリカをはたし、西ユーラシア大陸に分布。ヨーロッパ大陸の寒冷化に伴う食糧獣の激減で
     結局絶滅してしまったと考えられているが、ネアンデルタール人にとって幸運だったのは現代人類の出アフリカが間に合い、
     絶滅前に中東辺りで交配し、遺伝子と文化・技術の一部を現代人類に残すことができたことだろう。
     この交配で現代人類は、ネアンデルタール人が出アフリカ後数十万年かけて獲得した形質(大型化、高緯度地適応の色白化、
     赤髪・金髪・碧眼、彫深顔等々)、石器や土器の製作技術など文化・技術を一気に取り込むことができた。
   ●ホモ・サピエンス(現代人類):
     出アフリカした先輩人類が全て絶滅してしまった間、現代人類の祖先はアフリカの何処で何をしていたのだろうか?全くわかっていない!
     ともかく最新学説では60万年前頃に先に進化したネアンデルタール人が出アフリカした後も、多くの原人は進化せずそのままアフリカに
     残ったようです。14-20万年前頃にアフリカにいた原人の中で先ず女性に現代人類の遺伝子を持ったミトコンドリアイヴが出現し、
     イヴの血統が増えるにつれその集団は他の集団とは違いが進化という形で見えるようになり9-14万年前頃にやっとY-DNAアダムが
     出現し現代人類は種族として確立したようです。
     次にY-DNA「A」から「B」と「CT」が分化したのは6万年前頃になってやっとでした。恐らくそのきっかけは砂漠化し始めたサハラ砂漠に
     あると考えられます。最も住みやすい場所だったサハラが灼熱の砂漠になり、スタンフォード大学の研究では人類は2000人程度まで
     減少し、絶滅危惧種に陥ったようです。現代人類を救ったのは肉食から雑食化したことと、ネアンデルタール人と遭遇・交配でき
     文化・技術など一気に獲得できたことだと考えられます。

     

以上

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