活動
2018年8月28日
人類で進化し、多様性が維持されている｢こころの個性｣に関わる遺伝子を特定
本研究の成果は、2018年8月21日にアメリカ進化学会とヨーロッパ進化学会が共同で出版する新しい雑誌「Evolution Letters」に掲載されました。
東北大学大学院生命科学研究科の佐藤大気（博士後期課程学生）と河田雅圭教授は、哺乳類15種のゲノム配列を用いて、精神疾患関連遺伝子588個の進化速度を推定しました。その結果、3つの遺伝子（CLSTN2, FAT1, SLC18A1）が人類の進化過程で自然選択を受けて加速的に進化してきたことを見出しました。中でも、SLC18A1遺伝子の136番目のアミノ酸座位は、ヒト以外の哺乳類は全てアスパラギン（Asn）でしたが、ヒトにはスレオニン（Thr）とイソロイシン（Ile）という2つの型がありました。そして、Thr型（136番目のアミノ酸がThrであるSLC18A1遺伝子）とIle型（同アミノ酸がIle）はヒト集団中に約３：１という割合で存在しています。つまり、人によって持っている136番目のアミノ酸が異なり、各個人は３つの遺伝子型(Thr/Thr、Thr/Ile、Ile/Ile)のどれかをもっているということになります（日本人では、約52%の人がThr/Thr型、約40%の人がThr/Ile型、約8%の人がIle/Ile型の遺伝子を持っています）。
SLC18A1遺伝子は小胞モノアミントランスポーター１（Vesicular Monoamine Transporter 1: VMAT1）をコードしており、神経や分泌細胞内で分泌小胞に神経伝達物質を運搬する役割を果たしています(図１)。上記のアミノ酸置換が生じた座位は、タンパク質の機能制御に関わるドメインに属していることから、神経伝達物質の運搬に影響を与える可能性が高いと推測されます。実際、Thr型とIle型の違いがタンパク質の機能やヒトの精神に与える影響についてはいくつかの先行研究があり、Thr型の方が小胞への神経伝達物質の取り込み効率が低いほか、うつや不安症傾向、精神的個性の一つである神経質傾向はThr型の方が強いことが示されています。また、Thr型は双極性障害や統合失調症などとの関連が指摘されています。これらをふまえると、人類の進化過程でSLC18A1遺伝子に生じた遺伝的変化は、ヒトの精神機能に影響を与えた可能性があります。
一方で、Thr型とIle型はどちらが先に出現したのか、また、なぜうつや不安傾向などに関わる遺伝的変異が集団中に高頻度で存在するのかなど、その進化機構は不明でした。そこで本研究ではさらに、シミュレーション解析を交え、Thr型とIle型の進化プロセスの解明、およびこの多型に働く自然選択の検出を試みました。その結果、ネアンデルタール人など古人類の時点で既にThr型は存在していること、Ile型は人類が出アフリカ2)を果たした前後で出現し、有利に働く自然選択を受け頻度を増加させていったこと、一方で、アフリカの集団では、Ile型の頻度は低く、自然選択を十分に受けていないことが明らかとなりました。また、ヨーロッパやアジアの集団では、この多型座位の付近で有意に遺伝的多様性が増加しており、多型を積極的に維持する平衡選択3)が働いていることが明らかとなりました(図2)。
つまり、不安傾向や神経質傾向などをより強く示すThr型は、チンパンジーとの共通祖先から人類の進化の過程で、何らかの有利な影響を与えていたと考えられます。その後、ヒトがアフリカ大陸を出て、ヨーロッパやアジアなどに広がった際に、抗うつ・抗不安傾向を示すIle型が、自然選択を受け有利に進化したことが推測されます。しかし、Ile型とThr型は、どちらか一方に完全に置き換わることなく、両方の遺伝子が積極的に維持されるような自然選択が働いていると考えられます。
本研究は、ヒトの精神的特性がその進化過程で強い自然選択を受けてきたことを示すとともに、私たちのこころの多様性に関わる遺伝的変異が自然選択によって積極的に維持されていることを初めて実証したものです。私たちの「十人十色」なあり方には、進化的な意義があるのかもしれません。本研究は、ヒトの精神的個性の違いや、うつ症状・不安症をはじめとする精神疾患の進化学的意義を明らかにするもので、精神疾患を含めた多様な個性の捉え方や社会的意義を考える上で、大きな示唆を提示するものと思われます。
本研究の成果は、8月21日にEvolution Letters誌に掲載されました。Evolution Letters誌は、アメリカ進化学会とヨーロッパ進化学会が共同で出版する新しい雑誌で、進化学分野の最先端の研究成果が掲載されました。本論文はオープンアクセスで、自由に閲覧可能です。
本研究は、文部科学省科学研究費、新学術領域｢個性創発脳｣ (17H05934)の支援を受けて行われました。
プレスリリースはこちら
https://www.lifesci.tohoku.ac.jp/research/results/detail---id-48176.html
論文掲載ページはこちら
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/evl3.81
Editor Blog
https://evolutionletters.wordpress.com
図1． SLC18A1（VMAT1：小胞モノアミントランスポーター１）の模式図。神経細胞内でシナプス小胞にセロトニンやドーパミンといったモノアミン神経伝達物質を蓄える働きを持つ。Thr型は、Ile型に比べて小胞へのモノアミンの取り込みが少ない。
図2．世界各地の集団におけるThr136Ileの頻度と自然選択の様子。アフリカ以外の集団ではIle型の頻度が高く、平衡選択3)によって積極的に多型が維持されている可能性が示された。