遺伝子が社会的ネットワークの役割を果たす仕組み

20人の同じバージョンの人間が、何十もの異なる世界で一生を終えるとしたら、同じ人がそれぞれの世界で人気者になるでしょうか？「人」を「ミバエ」に置き換え、ライス大学の研究チームが調査に乗り出しました。

Remarkably, Wice and Saltz found that social position within networks remained the same, even when they varied the environment by changing the quality of food in the enclosures.

参照元：http://news.rice.edu/2021/06/07/popularity-runs-in-families-2/
– ライス大学 Rice University.  JUNE 7, 2021 –

この質問の「人」を「ミバエ」に置き換えれば、社会構造の進化とその中での個人の地位が、部分的には遺伝に基づいていることを示すライス大学の研究を、適切に説明することができます。

この研究では、クローンのミバエが主役となり、制御された環境下でミバエがどのように行動するかをビデオカメラで観察し、「The Truman Show（トゥルーマン・ショー）」と冗談めかして表現しています。

今週のNature Communicationsに掲載された研究では、ライス大学の生物科学者であるエリック・ワイスとジュリア・ソルツが、遺伝的に同一の98のグループに分けて、個々のハエの社会的相互作用を測定しました。

各グループには、20のクローンが含まれていました。

この20匹は遺伝子的には異なっていましたが、98のグループにはそれぞれ同じクローンが含まれており、それぞれのグループは異なる環境条件のもと、別々の囲いの中で生活していました。

Wice氏とSaltz氏は、生活環境の違いにかかわらず、囲われた「世界」では同じクローンが同じ社会的地位を占めていることを発見しました。

ライス大学の生物科学准教授であるSaltz氏は話します。

「社会構造は動物界全体で非常に多様であり、私たちが興味を持っているのは、この多様性がどのようにして進化したのかということです。進化のためには、社会構造が遺伝する必要がありますが、私たちはそれを証明しました。」

Saltz研究室の博士課程学生であるWice氏は、ハエの社会的ネットワークの位置の変動は遺伝的変動で説明できる部分が少ないとはいえ、彼とSaltzが発見した遺伝率の推定値は、進化的変化を促すのに十分であると述べています。

Wice氏は話します。

「社会集団の構造やネットワークの構造が時間とともに進化するかどうかを知るためには、個体が社会ネットワークの中でどのように入れ子になっているかの遺伝的基盤を知る必要があります。今回の実験では、この2つを同時に研究しましたが、これは以前には行われていませんでした。」

Wice氏によると、これまでの研究では、社会的ネットワークの構造が自然選択によって進化することが示されていましたが、社会的ネットワークの構造を構成する遺伝的要素についてはほとんど報告されていませんでした。

Wice氏によると、今回の研究では、遺伝的に説明される社会的地位の変動は、「2.4%から16.6%のオーダーであった」そうです。

また、ほぼすべての生物が何らかの形で社会的組織を形成していることを考えると、今回の研究結果は、人間やバクテリアのような多様な種にも適用できるとWice氏は述べています。

人間の人気も遺伝的に説明できる部分があるのではないかと考えている研究もあるとSaltz氏は言います。

しかし、経験的なテストをデザインすることは基本的に不可能だと付け加えました

Saltz氏は話します。

「1998年に公開された映画『トゥルーマン・ショー』は、主人公がリアリティ番組の一環として、知らず知らずのうちに管理された環境で生活するという内容です。トゥルーマン・ショーのバブルの中に双子の片方を入れ、もう片方のバブルの中にもう片方の双子を入れて、同じ一卵性双生児の友達ができるかどうかを調べるのです。」

これが、彼女とWice氏がハエを使って行った実験の概要です。

Saltz氏は続けます。

「私たちのサンプルに含まれる2つの遺伝子型は、無作為に選ばれた2人の人間と同じくらい遺伝的に近い関係にあります。しかし、私たちは基本的に、それぞれのハエのコピーを作り、基本的に一卵性双生児を何度もテストすることができるのです。」

また、Wice氏は各囲いの中のハエをビデオ撮影することで社会的相互作用のデータを収集したため、この実験の実施は、98回のトゥルーマンショーを同時に開催するようなものでした。

ソーシャルネットワーク内での地位は、98グループの何十時間ものビデオを「視聴」したコンピュータソフトウェアが集計した、ハエ同士の何千ものやりとりをもとに、5つの方法で測定されました。

論文には「人気」という言葉は出てきませんが、Saltz氏によると、測定された重要なパラメータのいくつかは、「友人が何人いるか、友人同士が仲が良いか悪いか」に相当するため、適切な表現であるといいます。

驚くべきことに、Wice氏とSaltz氏は、囲いの中の餌の質を変えて環境を変化させても、ネットワーク内の社会的地位は変わらないことを発見しました。

ある場所ではタンパク質が多く、別の場所では炭水化物が多く含まれていました。

餌の質を変えても、ネットワーク内での社会的地位は変わりません。

餌の種類は全部で5種類あり、それぞれの餌を食べるハエの数は約20グループでした。

Saltz氏は話します。

「今回の発見は、栄養環境の違いによって社会構造が異なる進化を遂げることが予想されることを示しています。これは重要なことですが、栄養状態の違いによってどのような変化が生じるのかを明らかにするには、さらなる研究が必要です。」

最終的には、Wice氏とSaltz氏は、栄養状態や攻撃的な行動などが社会構造の進化にどのように影響するかについて、もっと知りたいと考えています。

Saltz氏は話します。

「何が社会構造を作るのか？集団構造は本来、さまざまな個体から生まれる性質であり、その構造の進化を形作る根本的な原理があるはずです。」

社会的ネットワーク内での個人の位置が他の個人の行動に依存するという事実は、進化的社会構造の研究を複雑にしているとWice氏は言い、Wice氏が5年前に博士課程の研究を始めたときには、分析に使用したツールのいくつかは存在しなかったと指摘しました。

Wice氏は話します。

「独立したデータではないので、多くの統計的検定や仮定に反することになります。ツールは常に改善されており、今後5年間で新しいツールが登場し、現在収集しているデータからさらに多くのことを学べるようになったとしても、私は驚かないでしょう」。