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チンパンジーの近くに座り、顔と顔を見つめ、目を合わせ続けると、興味深いことが起こります。 この獣を見つめるとき、ふと、見つめ返している顔が、明らかに親族とわかる知覚を持った個体の顔であることに気づくのだ。
チンパンジーは人間に近い親戚ですが、私たちと同じではありません。 私たちはチンパンジーではありません。 チンパンジーは木登りが得意ですが、私たちはバランスビームのルーチンワークで圧倒的に勝っています。 しかし、根本的な違いは、脳の使い方にある。 チンパンジーは複雑な社会生活を営み、権力闘争を行い、互いに裏切り、殺し合い、道具を作り、文化として認められるような方法で世代を超えて道具の使い方を教えている。 チンパンジーは複雑な社会生活を営み、権力闘争を行い、殺し合いをし、道具を作り、世代を超えて道具の使い方を教えるなど、文化と呼ぶにふさわしい行動をとる。
このような違いを説明するものは何でしょうか。 数年前、生物学の歴史上最も野心的なプロジェクト、ヒトゲノムの配列決定が行われました。 そしてつい4ヶ月前、研究者チームが同様にチンパンジーのゲノムを完全に解読したと報告したのです。 チンパンジーとヒトはDNAの約98パーセントを共有していることは、以前から知られていた。
外見上の違いを考えると、チンパンジーと人間の脳を決定するゲノムの部分に、根本的な違いがあると予想するのは妥当だと思われます。 しかし、チンパンジーの脳とヒトの脳は、その遺伝的基盤においてほとんど違いがないことが判明した。
DNA（デオキシリボ核酸）は、アデニン（A）、シトシン（C）、グアニン（G）、チミン（T）のヌクレオチドと呼ばれるわずか4つの分子で構成されています。 すべての生物種のDNAコードブックは、これらの文字が正確な順序で何十億個も並んだものである。 もし、精子や卵子の中でDNAがコピーされる際に、あるヌクレオチドが間違ってコピーされると、突然変異が起こります。 この突然変異が世代を超えて続くと、DNAの違いとなり、ある種（チンパンジー）と別の種（ヒト）を分ける多くの遺伝的区別のひとつとなる。 何十億ものヌクレオチドを含むゲノムでは、わずか2％の違いが何千万ものACGTの違いにつながる。 そして、この2パーセントの違いは、非常に広範囲に分布している可能性がある。
チンパンジーとヒトの DNA の違いを理解するには、まず、「遺伝子とは何か」と問う必要があります。 遺伝子とは、ある特徴的なタンパク質をどのように作るかを指定するヌクレオチドの列のことです。 チンパンジーとヒトの同じ遺伝子が、「ここがAで、ここがT」というように異なっていても、その結果には意味がないことがある。 多くのヌクレオチドの違いは、突然変異と正常な遺伝子の両方が同じタンパク質を作るという中立的なものです。
チンパンジーとヒトの遺伝子の違いは、1 つのヌクレオチドが別のものと交換され、その遺伝子が変化するという、この種の誤植に尽きると思われるかもしれません。 しかし、この2つのコードブックをよく見てみると、そのような例はほとんどないことがわかります。 また、時折発生するタイプミスは、説得力のあるパターンに従っている。 ここで重要なのは、遺伝子は単独で作用しているのではないということだ。 そう、それぞれの遺伝子は特定のタンパク質の構築を制御しているのである。 しかし、そのタンパク質をいつ、どこで作るかは、何がその遺伝子に伝えるのでしょうか？
DNAコードリストでは、その重要な情報は、各遺伝子の直前にあるAs、Cs、Gs、Tsの短いストレッチに含まれており、遺伝子をオンまたはオフにするスイッチとして機能します。 このスイッチは、転写因子と呼ばれるタンパク質によってオンにされ、特定の刺激に応答して特定の遺伝子を活性化する。 当然ながら、すべての遺伝子がそれぞれ異なる転写因子によって制御されているわけではない。そうでなければ、3万もの遺伝子のコードブックには3万の転写因子と、それをコードするための3万以上の遺伝子が必要となる。 その代わり、1つの転写因子が、機能的に関連する遺伝子の配列に作用することがある。
正確なスイッチのオン・オフは不可欠です。
正確なスイッチの切り替えは不可欠です。もし、転写因子であるタンパク質に小さなヌクレオチドの変化が生じたらどうなるか、想像してみてください。 突然、23の異なる遺伝子を活性化する代わりに、そのタンパク質は21または25の遺伝子を活性化するかもしれませんし、通常の23をオンにするかもしれませんが、通常とは異なる比率でオンになるかもしれません。 突然、1つの小さなヌクレオチドの違いが、遺伝子の違いのネットワーク全体にわたって増幅されることになる。 (もし、変化したタンパク質が転写因子であり、他の転写因子をコードする遺伝子を活性化するとしたら、その影響は想像に難くない。） チンパンジーとヒトのゲノムを比較すると、転写因子をコードする遺伝子において、ヌクレオチドの違いが最も明確に見られるケースがある。
チンパンジーとヒトのゲノムは、他の種類の違いの歴史も明らかにしています。
チンパンジーとヒトのゲノムには、他の種類の違いの歴史もあります。1つのヌクレオチドが間違ってコピーされる単純な突然変異の代わりに、余分なA、C、G、Tが挿入される挿入突然変異、またはヌクレオチドが脱落する欠失突然変異を考えてみましょう。 挿入変異や欠失変異は、重大な結果をもたらすことがあります。 例えば、”I’ll have the mousse for dessert” という文章を “I’ll have the mouse for dessert” に変える欠失変異や、”She gave me for a date after I asked her with boweling” に含まれる挿入変異が想像してみてください。 時には、1つのヌクレオチド以上のものが関与し、遺伝子の全ストレッチが削除または追加されることがあります。
挿入、欠失、または突然変異といった遺伝的変化の起こり方よりも重要なのは、それがゲノムのどの部分で起こるかということです。
挿入、削除、突然変異といった遺伝的変化の起こり方よりも重要なのは、それがゲノムのどこで起こるかです。これらの遺伝的変化が世代を超えて続くためには、何らかの進化上の利点を伝えなければならないことを心に留めておいてください。 ヒトとチンパンジーの2パーセントの差を調べてみると、問題の遺伝子は、平凡ではあるが進化的に重要であることがわかる。 例えば、チンパンジーは人間よりも嗅覚に関連する遺伝子を数多く持っているが、人間がその遺伝子の多くを失ったために、チンパンジーの方が嗅覚が優れている。 また、免疫系、寄生虫に対する脆弱性、感染症などに関する遺伝子の割合も2％と異常に多い。 チンパンジーはマラリアに対して耐性があるが、人間はそうではない。 この2パーセントのうちのもう1つの重要な部分は、生殖に関連する遺伝子、つまり種を2つに分けて交配させないようにする解剖学的な違いに関係しています。
これはすべて理にかなっています。 しかし、チンパンジーと人間の脳は大きく異なっています。 では、この2つの種で全く異なる方向に進化した脳特異的な遺伝子はどれなのでしょうか。 その結果、それに該当するものはほとんどないことがわかりました。 これもまた、非常に理にかなっている。 ヒトの脳の神経細胞を顕微鏡で観察し、次にチンパンジー、ラット、カエル、ウミウシの脳の神経細胞を同じように観察してみる。 神経細胞はすべて同じように見えます。一方は繊維状の樹状突起、もう一方は軸索ケーブルです。 ナトリウム、カリウム、カルシウムを移動させ、活動電位と呼ばれる興奮の波を引き起こすチャネルとポンプである。 セロトニン、ドーパミン、グルタミン酸など、神経伝達物質も同じようなものです。
主な違いは、ニューロンの数が非常に多いことです。
主な違いは、ニューロンの数の多さです。人間の脳は、ウミウシの脳の1億倍の数のニューロンを持っています。 その量の違いはどこから来るのでしょうか。 人間、チンパンジー、ラット、カエル、ナメクジなど、すべての胚は、発生のある時点で、ニューロンの生成に専念する最初の細胞を1つ持つ必要があります。 その細胞は分裂して2個の細胞を生み、それが4個、8個、16個と分裂していく。 細胞分裂を12回繰り返すと、ナメクジを走らせるのに十分な数のニューロンができる。 さらに25回ほど繰り返すと、人間の脳ができあがる。 さらに25回ほど続けると、人間の脳ができあがり、その3分の1の大きさのチンパンジーができあがる。 しかし、神経系で細胞分裂を停止させるまでの回数を制御する遺伝子は、比較的少ない。
以上、2パーセントの解決策でした。 衝撃的なのは、その単純さです。 人間が人間であるためには、まったく新しいタイプのニューロンや神経伝達物質をコードする独自の遺伝子を進化させる必要はありませんし、より複雑な海馬 (結果として記憶が向上する) やより複雑な前頭葉 (それによって欲求を先送りできるようになる) を進化させる必要もないのです。 その代わりに、私たち人類は、ほんの数種類の既製品のニューロンを大量に持ち、それらのニューロン間の相互作用が指数関数的に増大することによって、脳力を獲得しているのである。 その差は、まさに「量」である。 質的な区別は、数が多いからこそ生まれるのです。 遺伝子は、その量と、したがって出現する質の複雑さと、何か関係があるのかもしれない。 しかし、遺伝子やゲノムは、それがどのような種類の質であるかを教えてはくれない。 チンパンジーと目が合ったとき、なぜ相手がぼんやりとした存在に見えるのか、その意味を理解しようとするとき、そのことを覚えておいてください。