新たな研究はサイの進化史を詳細に解明し、その長い歴史を通して遺伝的多様性が驚くほど欠如していることを明らかにしました。現在、サイの現生種はすべて絶滅の危機に瀕しており、それぞれが遺伝的ボトルネックに直面していることを考えると、この新たな研究は保全活動の改善につながる可能性があります。
数年前、コペンハーゲンで開催された学術会議で、スウェーデン自然史博物館の古遺伝学者ラブ・ダレンは、コペンハーゲン大学の進化生物学者トム・ギルバートと出会いました。二人は科学的な共同研究の可能性について話し合い、それぞれが独立して角を持つ哺乳類を研究していたことから、サイの話題が持ち上がりました。これがきっかけとなり、ダレンとギルバートは世界中の専門家と共に、古代と現代のゲノムを用いてサイ科の進化史を研究するというプロジェクトに着手しました。
科学者たちがサイの系統樹の再構築に苦戦してきたことを考えると、この共同研究は理にかなったものでした。生物学者チャールズ・ダーウィンでさえ、このテーマに挑戦し、1859年に出版された彼の代表作『種の起源』の17年前に、このテーマに関するエッセイを執筆していました。
サイの歴史を研究することは、現在生息するサイがすべて絶滅の危機に瀕しており、保護活動の焦点となっているため、困難を極めてきました。さらに、サイの大部分は約258万年前に始まった更新世以前に絶滅しています。サイ科は5500万年から6000万年前にバクから分岐して出現しました。サイはその後、100種以上の種を産み出し、アフリカ、ユーラシア、北米、中米に広く分布するという、驚異的な繁栄を遂げました。
ケブカサイ（Coelodonta antiquitatis）のように、非常に大型のサイもいました。体重は2,000kgを超え、ふさふさした毛皮、巨大なこぶ、そして1.5メートルにも及ぶ恐るべき角を持っていました。しかし、約1万1,500年前の更新世が終わる頃には、地球上にはわずか9種のサイしか残っていませんでした。
サイの歴史と遠い祖先についてより深く理解するため、研究チームは現生サイ5種と、最終氷期終焉直前に絶滅したサイ3種（シベリアユニコーン（Elasmotherium sibiricum）、メルクサイ（Stephanorhinus kirchbergensis）、そして前述のケブカサイ）の遺伝的関係を図式化した。研究対象となった現生サイは、クロサイ（Diceros bicornis）、シロサイ（Ceratotherium simum）、スマトラサイ（Dicerorhinus sumatrensis）、オオイヌサイ（Rhinoceros unicornis）、ジャワサイ（R. sondaicus）である。
その後の分析により、1600万年前の中新世初期に祖先分岐が起こり、アフリカとユーラシアにそれぞれ異なるサイの系統が形成されたことが明らかになりました。この分岐は地理的な広がりによるものであり、一角サイと二角サイの出現といった身体的差異の出現によるものではありません。
もう一つの重要な発見は、サイが遺伝的多様性の低さという長い歴史を持っていることです。遺伝的多様性の欠如は個体群の小規模化の兆候であり、有害な突然変異の結果として様々な遺伝性疾患を引き起こす可能性があります。これは、最期のケナガマンモスにも起こりました。
「8種すべてにおいて、過去200万年間にわたり、個体数が継続的にゆっくりと減少しているか、あるいは長期間にわたり継続的に個体数が小さい状態が続いていることが概ね示されている」と、研究の共著者でコペンハーゲン大学の研究者ミック・ウェストベリー氏は電子メールによるプレスリリースで説明した。
この研究が示唆するように、古代のサイは何らかの方法で、継続的に小規模な個体群に対処、あるいは適応することができた。科学者たちは、これを可能にしたプロセスを「突然変異負荷の浄化」という巧妙な言葉で表現している。
「種は低い多様性に適応しているわけではありませんが、ある意味では、個体群規模が小さいことに適応できると言えるでしょう」とダレン氏はメールで述べています。「理論上は、個体群規模が小さくなったとしても、自然選択によって有害な突然変異が個体群から除去される可能性があります。これは低い多様性への適応ではなく、むしろ近親交配への適応と捉えるべきだと私は考えています。」
サイの歴史において遺伝的多様性の低さは、消えることのない一部であるにもかかわらず、近親交配や有害な突然変異による健康状態の悪化にはつながらなかった。興味深いことに、この点ではサイだけが問題なのではない。ダレン氏の説明によると、ネコ科（Felidae）はさらに遺伝的多様性が低い。彼は、これはそれほど驚くべきことではないと述べ、「肉食動物は一般的に草食動物よりも個体数が少ないため、多様性が低いのが一般的です」と付け加えた。
しかし、サイ科の「遺伝的多様性の低さは長年の特徴」である一方、生物学者が本日Cell誌に掲載した研究論文で述べているように、人間がこれらの動物を絶滅に追いやったため、この状況は「最近特に悪化している」という。
確かに、歴史的に突然変異負荷が排除されてきたことで遺伝的問題の侵入は防がれてきたかもしれないが、現代のサイの個体数が極めて少ないことは別の話だ。論文が指摘するように、4種の現代サイのゲノムで観察された平均的な遺伝的多様性は、古代のゲノムで観察された値の約半分だった（ジャワサイが歴史的種として含まれているのは、そのDNAが200年前、つまりサイの個体群に人間の影響が及ぶ以前の個体に由来しているためである）。
研究が示唆するように、サイは過去100年間で不健全な突然変異をうまく排除してきましたが、現代のサイは祖先に比べて遺伝的変異のレベルが低く、近親交配率が高いという問題に直面しています。これは乱獲と生息地の破壊の結果であり、サイを絶滅の危機に瀕させています。
ありがたいことに、この新たな論文は現在の保護活動に有益な情報を提供する可能性がある。研究が示唆するように、遺伝的多様性の低さは必ずしもサイが危機に瀕していることを示すものではない。むしろ、保護活動家は個々の遺伝的多様性を高めるのではなく、個体群の規模拡大に重点を置くべきだ。「これは、保護活動の主な焦点は、密猟やサイの好む生息地の破壊を回避することである」とダレン氏は述べ、そのアプローチは種によって異なるべきだと付け加えた。例えば、アフリカサイは密猟によって脅かされているが、スマトラサイは好む生息地の破壊によって脅かされていると彼は説明した。
「とはいえ、遺伝的多様性の低さと近親交配による脅威も無視できないと思います」とダレン氏は付け加えた。「すべてのサイは、古代に比べれば多少は減ったとはいえ、ゲノム内に有害な変異を抱えています。そして、現在ほとんどのサイの個体数が小さいことを考えると、近親交配は今後も増加し続ける可能性が非常に高いでしょう。そうなれば、遺伝性疾患も増加するでしょう。」
ダレン氏は保護管理者に対し、「将来の世代がこれらの動物を見られるチャンスを残すためにも、密猟を阻止し、サイの残された生息地を保護するためにできる限りのことをすべきだ」とアドバイスしている。
さらに：ケナガマンモスに関する前例のない研究により、マンモスが誕生から死ぬまでどこを歩き回っていたかが明らかになった。
