東アジアにおける 210 万年前から 30 万年前の化石は、東アジアにおけるホモ・エレクトスの進化史を再構築するための核となる資料です。しかし、その長い歴史と伝統的な破壊的サンプリング方法により、これらの貴重なサンプルの分子研究は大幅に制限され、人類の進化に関する一連の重要な科学的疑問が長い間未解決のまま残されています。
最近、中国科学院脊椎動物古生物学・古人類学研究所は、北京周口店、安徽省和県、河南省孫家東の3か所の遺跡から約40万年前に遡る中期更新世のホモ・エレクトスの歯の化石6点から、系統情報を含む内因性エナメル質タンパク質データを、歯の完全な形を破壊することなく取得することに初めて成功した。化石。ホモ・エレクトスの識別特徴をもつ分子情報が得られたのは世界で初めてで、中期更新世の東アジアにおける古代人類集団の交流ネットワークが再構築された。
化石の完全な形を破壊しないように、科学研究チームはほぼ「非破壊」の評価とサンプリング計画を検討し、革新的に提案しました。まず研究者らは、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析法を用いて、古代ヒトの歯のエナメル質に古代タンパク質が保存されているかどうかをスクリーニングした。
これに基づいて、研究チームは酸エッチングによる損傷を最小限に抑えたサンプリング技術を中期更新世のホモ・エレクトスの化石に初めて適用した。この技術は、表面エナメル質の小さな領域のみを消費し、化石の形態に基本的に影響を与えることなく内因性タンパク質を効率的に取得します。
まさにこの重要な進歩のおかげで、科学研究者たちは周口店、和県、孫家東などの東アジアのホモ・エレクトスの化石を初めて分子レベルで研究することができた。
研究者らは、650～3457のペプチドセグメントを含む6～11の内因性エナメル関連タンパク質の同定に成功し、構築されたコンセンサス配列は269～903のアミノ酸部位をカバーした。
ホモ・エレクトスの化石から特徴的な系統情報を持つ内在性エナメル質タンパク質のデータが得られたのは世界初であり、これまで東アジアで最古の古代ヒトプロテオームでもある。この研究により、東アジアの古代人類プロテオームの期限が約16万年前から少なくとも40万年前まで延長されました。
中国のホモ・エレクトスは同じ進化系統に属しているのでしょうか、それとも複数の異なる起源を持っているのか、あるいは比較的孤立したグループを表しているのでしょうか?東アジアにおける中期更新世のホモ・エレクトスの化石の物理的形態の不均一性は、科学者の間で長期にわたる議論を引き起こした。
エナメル質タンパク質のデータが決定的な答えを与えてくれました。この研究では、決定的な新たな変異、つまりアメロブラスチン AMBN A253G の単一アミノ酸多型が発見されました。この変異はホモ・エレクトスの6つのサンプルすべてで確認されており、公表されている他の古生代、現生霊長類、その他の現生霊長類や化石霊長類では見つかっていない。
この研究では、東アジア人のホモ・エレクトス6人とハルビン人1人を含む内因性タンパク質の比較データセットを構築した。その結果、東アジアの6つのホモ・エレクトスが明らかに1つの枝に集まり、デニソワ人、ネアンデルタール人、現生人類とは明確に区別されていたことが示された。
この発見は、中国の上記3つの遺跡のホモ・エレクトスが独立した進化グループに属していることを確認する直接的な分子証拠を初めて提供し、東アジアにおけるホモ・エレクトスの内部分類に関する長年の論争を解決し、ホモ・エレクトスの遺伝的特徴の理解におけるギャップを埋めるものである。
研究チームは、東アジア中期更新世のホモ・エレクトス6つのサンプルすべてにおいて、別の共通の鍵となる変異であるAMBN M273Vも特定し、その対応するコードDNA領域を逆追跡して詳細な分析を行ったところ、デニソワ人ゲノムの一部の遺伝子が現生人類に侵入しており、その起源は周口店、和県、孫家東の中期更新世に関連する集団にまで遡ることができることが明らかになった。
上記の研究に基づいて、科学研究者らは人類進化の未知の全体像を概説した。40万年前の周口店に代表される東アジアのホモ・エレクトスは、ユニークな進化集団であるだけでなく、現生人類の遺伝子プールにおける古代遺伝子の源の1つでもある。
この研究は、ホモ・エレクトスを、形態学的認知実体から、明らかな遺伝的寄与を伴う進化実体に変換した最初の研究である。分子レベルでは、周口店、和県、孫家東に関連する東アジアのホモ・エレクトス、デニソワ人と今日の一部の現代人集団との間の深い遺伝的つながりが発見され、古代人類の進化の複雑さとホモ属内の遺伝子交換ネットワークを理解するための重要な証拠が提供された。
研究で使用されたサンプリングからデータ分析までの革新的な方法システムにより、古プロテオミクスは系統の同定に焦点を当てたツールから、進化仮説を独立して推定および検証できる中心的な研究方法に変わりました。それは、古プロテオミクスが人類の進化の歴史を解読するための重要な手段であることを示し、より古い人類グループを探索するための参考研究パラダイムを確立しました。
関連する研究結果が Nature 誌に掲載されました (自然）優れた。
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科学者たちは初めて、ホモ・エレクトスの化石から系統の特徴に関する遺伝情報を抽出した
中国中期更新世のホモ・エレクトス遺跡の地理的位置と本研究のサンプル情報