ADAPTIVE EVOLUTION INDUCED BY HUMAN CULTURE
農耕とその継続的発展が人間環境を大きく変えたことは間違いない。 環境の変化はしばしば適応進化を誘発するが、人間も例外ではない。 まず、感染症に対応した人類の進化の例から説明する。 農業は人間環境を様々に変化させたが、その中でも重要な変化は、人間の数とその地域の人口密度の変化であった。 農業の発達以来、人間の人口はほぼ指数関数的に増加した。 農業は定住型の生活をもたらし、人々は畑の近くに住む必要がある。 その結果、初期の農業システムでさえ、地域の人口密度は大きく増加した。 このように人数が増え、地域密度が高まることで、感染症が蔓延するのに適した新しい人口動態の環境が生まれたのである。 このように、農業は人類の進化における選択要因として、感染症の重要性を高めたのである。 東南アジアで最初に発達したマレーシアの農業システムは、湿潤な熱帯環境に適応した根菜類や樹木を多用したものである。 この農業システムを開発したマラヨ・ポリネシア語族は、優れた船乗りとなり、2000年頃、アフリカ東海岸のマダガスカル島を含む多くの島々を植民地化した。 マレーシアの農業システムはその後、約1500年前にアフリカ大陸のバンツー語を話す人々によって取り入れられ、瞬く間にアフリカ大陸の湿潤な熱帯地域に広まった。 アフリカの手つかずの熱帯雨林ではマラリアは珍しい病気だが、マレー式農業が導入された地域では、マラリアは一般的な病気になった。 人の数が増え、密度が高くなったことで、常により多くの人が感染し、感染者が非感染者に近接するようになり、蚊を介したマラリアの感染確率が高くなったのである。 農業のおかげで、マラリアはこの人口集団や他の人口集団の主要な感染源となり、その結果、主要な選択要因となったのである。 その結果、人間集団は自然淘汰によってマラリアに適応するようになったのである。 サハラ以南のアフリカでは、自然選択によってヘモグロビンβ鎖遺伝子座の鎌状赤血球対立遺伝子の頻度が増加し、鎌状赤血球対立遺伝子のヘテロ接合体にマラリアに対する抵抗性が付与されたことが、主要な適応の一つであった。 農業によってマラリアが持続的に流行する条件が整えば、同様の選択力が導入され、人間集団は、鎌状赤血球のほか、各種のサラセミアやグルコース6リン酸脱水素酵素欠損症など、さまざまな遺伝子座の対立遺伝子の頻度を高めることによってマラリアに適応していった4）。 他のメンデル遺伝病についても、人間が作り出した環境に対する適応として選択されたという仮説がある。 例えば、アシュケナージ・ユダヤ人は、テイ・サックス、ゴーシェ、ムコリピドーシスIV型、ニーマン・ピックという4種類の遺伝子座に高い頻度で疾患アリルを持つが、これらはすべてスフィンゴ脂質の貯蔵に異常が生じるものである。 Motulskyは、これら4つの遺伝病はすべて結核に対する適応であり、結核はゲットーの形成により重要な選択要因となったという仮説を立てたが、この仮説にはまだ異論がある7。 いずれにせよ、ヒトの遺伝性疾患のほとんどは、文化的進化によってその選択的重要性が減少するのではなく、増大した感染性物質にヒト集団を適応させる自然選択によるものであることに疑いの余地はない8
現代医学の進歩にもかかわらず、感染性物質は今日もヒトの選択的物質として重要である。 さらに、人間の人口が増加するにつれて、より多くの他の種の生息地に侵入し、環境を変化させてきた。 その結果、他の生物種の感染症がヒトに感染する機会がますます増え、これらの異種感染症の中には、ヒトを宿主として適応することに成功したものもある。 このような文化的な環境変化は、新興感染症という全く新しい健康上の関心事を生み出している。 10 HIVのヒトへの適応に成功したことで、今度はヒトがHIVに適応する選択的な力が生まれ、それは現在のヒト集団で実際に観察することができる11,12。 また、全身性疾患についても同様である。 石器時代からの進化的遺産というよりも、多くの一般的な全身性疾患に対するリスクの基礎となる遺伝子が、人類の農業の発展後にその効果を発揮するために選択されたという証拠が数多くあるのである。 今日、人類を悩ませている一般的な全身疾患のひとつにII型糖尿病があり、これは驚くべき速さで増加している。 しかし、II型糖尿病や他の多くの全身性疾患は、最近の人類史における適応進化の影響を反映している可能性がまだある。 この仮説は、糖尿病になりやすい遺伝子の状態が、糖尿病という表現型が表れていなくても、インスリンをすばやく分泌させるというものである。 このような迅速なインスリン分泌促進は、定期的な飢饉の際に、グルコースの腎臓からの喪失を最小限に抑え、より効率的に食物を利用できるため、有利に働くと考えられている。 食料が豊富な場合、糖尿病表現型の発症年齢は一般的に生殖後であり、糖尿病表現型の引き金となる現代社会に見られる高糖質・高カロリーの食事は、人類の進化史においてごく最近のものなので、これらの遺伝子型に対する選択は穏やかであろうと思われる
Neelがこの仮説を提案したとき、個体を糖尿病にさせる遺伝要因についてはほとんど知られていなかった。しかし多くのゲノム規模の関連研究が、今ではそのような素因を持つアレルを持ついくつかの遺伝子座を特定した15。 さらに、現在の高カロリー食環境における糖尿病の発症率は、最近、飢饉やカロリー制限食にさらされた歴史を持つ集団で高いことが、複数の集団調査で明らかになっている16-19。たとえば、アメリカ南西部のピマ・インディアンは、かつて狩猟採集民で、灌漑を使ってさまざまなグループ、主にトウモロコシを育てる農民だった。 しかし、彼らは乾燥地帯に住んでいたため、トウモロコシを中心とした農業システムは、旱魃の時期になると定期的に失敗することがあった。 19世紀後半、ヨーロッパ系アメリカ人の移民が、ピマ族が灌漑に使っていた川の源流を迂回させたため、飢餓が蔓延したのである。 農業の崩壊とともに、生き残ったピマ族は、高脂肪で精製度の高い食品を中心とした政府支給の食事に頼るようになった。 現在、成人のピマ・インディアンのうち、男性の37％、女性の54％が2型糖尿病を患っており、これは人類で最も高い発症率の1つである19 もう1つの例は、ミクロネシアのナウル島に住む人類に見られる17、18。 第一に、ナウルの人々は、数週間にわたるカヌー航海で島を行き来する人々によって形成された。 このような長期のカヌー航海では、多くの航海者が餓死したとの記録がある。 第二に、ナウル人は第二次世界大戦中に極度の飢餓と死亡率を経験し、他の多くの太平洋諸島民と区別されるようになった。 この2つのエピソードは、倹約的な遺伝子型を強く選択する結果となったであろう。 第二次世界大戦後、外部の鉱山会社がリン酸塩を多く含む鳥のグアノの採掘権を得るためにナウル人と有利な契約を結んだ。 その結果、精製された食料が豊富に手に入るようになった。 この新しい食事環境において、前世代では糖尿病はほとんど知られていなかったが、成人人口の約28％が2型糖尿病に苦しんでいる。
以上のような観察は、倹約的遺伝子型仮説を支持しているが、おそらく最も強い証拠は、ある対立遺伝子に対する最近の正の選択の存在を、選択された変異体の周囲のゲノム領域に残されたその選択のサインによって検出できる分析方法の開発から得られた。 糖尿病の素因となる対立遺伝子のいくつかは、特に糖尿病に最もかかりやすい集団において、最近の正の淘汰の顕著なサインを持っている20-23。これらの観察は、最近の人類の進化史において、糖尿病の遺伝的危険因子が自然選択によって好まれたことを直接示している。 さらに、これらの同じ新しい分析手法によって、ヒトにおいて激しい正の選択を受けてきた、最近の文化的変化、特に農業に関連する他の多数の遺伝子が明らかになった24
興味深いことに、採食社会と農耕社会が、食糧不足の頻度と深刻度のいずれにおいても異なることを示す説得力のある証拠は存在しない25。 しかし、このような散発的な選択的エピソードの背後にある数学的理論は、そのような素因となる対立遺伝子の頻度の上昇は、食糧不足の直後に最も強く、時間の経過とともに減衰するはずであることを示している26。 さらに、石器時代の飢饉は、最近、深刻な食糧不足に見舞われた現在の集団で、これらの対立遺伝子の頻度が最も高いという観察されたパターンを予測することはできないだろう。 残念ながら、倹約的遺伝子型仮説は、この仮説の発案者であるNeelが、ピマ・インディアンのような近年の食糧不足にさらされた集団の例を第一の根拠としているにもかかわらず、しばしば旧石器時代のライフスタイルへの過去の適応例として描かれてきた25,27)。 したがって、観察と理論の両方が、倹約的遺伝子型は最近の出来事への適応として現在の人間集団に存在し、旧石器時代に停止した人類の進化の遺産ではないことを示している。
倹約的遺伝子型は、冠動脈疾患、28、29 メタボリック症候群、27 高血圧などの他の多くの共通全身疾患にかかりやすい遺伝子危険因子に拡大して応用されてきた27。 このように、ヒトによく見られる全身疾患のほとんどは、最近、いや、歴史的に見ても、自然淘汰が作用して頻発している可能性が高いのである。 我々の文化は、人間の自然淘汰を誘発する環境を構成している。 したがって、現代人の集団では適応進化が進んでおり、この最近の人間の進化の多くは、人間の感染症、遺伝病、全身性疾患の発生率に直接関係している
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