フランシスコ・J・アヤラ氏へのインタビュー: 「文化の進化はあまりにも急速であるため、もはや選択的圧力は存在しません」

*フランシスコ J. アヤラ(マドリード、1934 年) はマドリード中央大学で物理学の学位を取得し、サラマンカ教皇大学で神学を学びました。彼は 1961 年から米国に在住し、テオドシウス ドブジャンスキーの指導の下、コロンビア大学で博士号を取得しました。彼は米国科学振興協会の会長を務め、現在はカリフォルニア大学 (アーバイン) で教授兼研究者として働いています。フランシスコ J. アヤラは数多くの賞を受賞しており、その中でも 2002 年に授与された米国国家科学勲章は傑出したものであり、この科学者は現在、進化生物学の最も偉大な専門家の 1 人と考えられています。

あなたのような物理学者が生物学の分野に来た理由は何ですか?
テイヤール・ド・シャルダンの 2 冊の本: The Human PhenomenonとThe Divine Medium 。シャルダンはフランスのイエズス会士で、古生物学者として非常に著名で、イエズス会が認可していないさまざまな著作を執筆していた。彼が亡くなると、彼の本の出版を促進するテイヤール・ド・シャルダン友の会が設立されました。

これらの本を読んで私は興奮し、生物学、特に人類の起源を理解することに興味を持つようになりました。年月が経つにつれて、それらの本は科学というよりも詩や文学に近いものになってきたように思います。しかし、私が進化生物学を追求するきっかけとなったのはその両方でした。

彼は博士号を取得するために 60 年代に米国に行きました。なぜスペインを離れたのですか？
マドリッドとサラマンカで、私はスペインの最高の遺伝学者二人、アントニオ・デ・ズルエタとフェルナンド・ガランに会いました。何よりも、私はガランと一緒に仕事をしました。ガランは私にショウジョウバエの実験室での実験作業を紹介してくれました。

私が遺伝学と進化学を研究しようと決めたとき、彼とズルエタは、スペインの科学的状況が非常に限られていたことを考慮して、米国、英国、またはドイツに行くことを提案しました。私たちはいくつかの可能性を考えましたが、最終的には、20 世紀で最も重要な進化論者の 1 人であるテオドシウス ドブジャンスキー教授の研究室が最良であるという結論に達しました。彼は、人類初の遺伝学者であるトーマス H. モーガンと協力していました。ノーベル賞を獲得する――。

私は 1961 年にコロンビア大学に到着し、1964 年に修士号と博士論文を完成させました。私はアメリカに留まるつもりもなく学生として渡米しましたが、ドブジャンスキーはスペインに戻ったら同じことはできないだろうと確信していました。米国と同様に雇用の機会。彼らは私にニューヨークのロックフェラー大学で研究員の職を提供し、少しずつ私に残るよう説得してくれました。

「第二次世界大戦後、米国の経済拡大の50％は科学技術の発見によるものである」 60年代のスペインと現在のスペインとのギャップを埋めるには、今日私たちが生きている頭脳流出の状況とある種の類似点が観察される。人々が去っていくのは、より優れた科学がスペイン国外で行われているからだと思いますか、それともスペインの研究に対する十分な支援がないからだと思いますか?
両方について、主に 2 番目についてです。頭脳流出を説明するのは、研究への支援の欠如、つまり仕事の不足です。彼らは、科学を行うことができる同等の地位を得るために、米国またはヨーロッパの他の地域に行きます。

スペインとの違いがわかるように、生物科学部 [アヤラ教授に敬意を表して改名されました] の学部だけでは、毎年 2 ～ 3 人の科学者を採用しています。最後のケースはまさに、バルセロナ自治大学で博士号を取得したスペイン人研究者のもので、彼はロンドンとオックスフォードでポスドクを務めていたものの、スペインでの居場所を得ることができなかった。彼は最近、100 人を超える応募者の中で最も適任だったため、集団遺伝学を研究するためにアーバイン大学に採用されました。

スペインの問題は深刻だ。科学への支援が欠けているのは、政治界や経済界が、研究に大きな価値があり、またお金も生み出すということを信じていないためです。米国で異なる年に実施された 3 つの研究が、ほぼ同じ結論に達しました。第二次世界大戦以降の米国の経済成長の 50% は、戦後に行われた科学技術の発見によるものです。

私の主張は単純です。米国が GDP の 3% 近くを研究開発に投資し、50% の収益を上げているのであれば、科学への投資が最善であることが証明されます。スペインはそれを理解していません。

彼はカリフォルニアに住んでいます。カリフォルニアでは、研究への取り組みと巨大な科学技術ビジネスの発展が混在している地域です。しかしスペイン政府は、研究開発への民間投資が不足していると述べている。成功の秘訣は何だと思いますか?
官民セクターからの投資の欠如。スペインにおいて、率先して取り組まなければならないのは公共投資であることは間違いありません。ここでは、連邦政府の支出に加えて、カリフォルニア州自体が科学に投資しています。たとえば、幹細胞が登場したとき、カリフォルニア州政府はこれらの研究分野の追求に 5 年間で 30 億ドル以上を費やしました。シリコンバレーに限らず、企業には強力な研究開発部門があります。

ロサンゼルスとサンディエゴの間にあるカリフォルニア大学の周囲 50 平方キロメートルの範囲では、従業員 100 名を超える新しい企業が毎年 50 社誕生していると推定されています。この平均がこの地域にもたらす経済的活力を想像してみてください。それだけではなく、私たちはお金にも寛大になりました。スペインには慈善活動の伝統は存在しない[アヤラ自身、2011年にカリフォルニア大学に1000万ドルを寄付した]。

*近年、私たちの科学政策は、応用研究に資金を提供し、特に促進するために進化しました。その変化についてどう思いますか？ *
応用研究は非常に興味深く、社会に有益です。しかし、応用があるためには、まず基礎科学がなければなりません。まず科学技術の基本原理を学び、それを応用する必要があります。 「スペインやベネズエラのような国では、応用研究に対する残念な強迫観念が存在します。」

残念なことに、スペイン、そして私が科学的に密接に関係している国であるベネズエラでも、人々に即座に影響を与える研究に執着しています。基礎科学がなければ、研究を応用して社会に役立てることはできません。ベネズエラの場合、大学と一般大衆の教育にひどいダメージが与えられている。

今日、私たちはダーウィンの日を祝います。あなたは進化生物学の最も偉大な専門家の一人とみなされています。あなたの仕事はどのような影響を与えましたか?
私はショウジョウバエの集団遺伝学と進化に関する研究を始めました。ショウジョウバエは取り扱いや維持が非常に簡単であるため、研究室で広く使用されています。私はすぐにいくつかの重要な結論を発見しました。そのうちの 1 つは、集団の進化の速度は、その集団に存在する遺伝的変異の量に正比例するということでした。それは 60 年代にかなり議論されたことであり、それらの実験は私たちの仮説を実証しました。

さらに、私は分子生物学の技術を進化の研究に応用した最初の一人でした。私は、野生のショウジョウバエの個体群、特に南アメリカの熱帯雨林の個体群を観察することで、自然個体群には当時考えられていたよりもはるかに多くの遺伝的変異が存在することを示しました。

また、互いに比較的近縁な種には、非常に興味深い遺伝的状況があると結論付けました。ほとんどの遺伝子では、同じ対立遺伝子 [遺伝子の変異] が同じ頻度で存在しました。つまり、これらの遺伝子はほとんど変化していませんでした。対立遺伝子は適応的であったため、自然選択によって対立遺伝子の頻度が維持されていました（そうでなければ、偶然に変化したでしょう）。しかし、他にも10～30％の割合で全く異なる遺伝子がありました。この結果は、種の起源を遺伝子レベルで理解する上で非常に重要でした。

それから私たちはデイビスで海洋生物の研究を始めました。私たちはこれらの種の遺伝的変異を研究しましたが、興味深いことに同様の状況が見つかりました。多くの遺伝的変異は、これまで適応生態学で信じられていたよりも環境と興味深い関係を持っていました。つまり、まったく異なる生物でも同様の現実が見られたのです。

そして 80 年代に、彼は原生動物に興味を持ち始めました…
確かに。私は、マラリアやシャーガス病と同じくらい恐ろしい問題に関連する、人間の寄生虫の一種である原生動物の研究を始めました。例えば、マラリアは、数の点で世界で最も悲劇的な病理であり、サハラ以南のアフリカでは毎年100万人の子供が命を落としています。政治レベルでは私たちはそれを重要視していませんが、これは本当の大惨事です。

先ほども言ったように、80 年代に私たちはこれらの寄生虫の研究を始めました。マラリアを引き起こす原虫はプラスモディウム属に属し、シャーガス原虫はトリパノソーマです。これらの原生動物は真核細胞 (人間、植物、その他の動物の細胞に相当) であり、細菌やウイルスよりもはるかに大きくて複雑であるという特徴があります。不思議なことに、彼らは性的に活動的ですが、主にクローン的に、つまり遺伝的交雑をせずに繁殖します。

これはどのような結果をもたらしますか?マラリア原虫、トリパノソーマ、リーシュマニアなどの原虫の「系統」またはコロニーには、これらの病気を引き起こす遺伝的に異なる系統がほとんどありません。有性生殖を通じて、種内の遺伝子は非常に異なる組み合わせで混合されます。しかし、原生動物は、成功した遺伝的構成を持っている場合、他の遺伝子配列と結合せず、何千年もその状態を保ちます。

言い換えれば、応用レベルでは、原生動物種そのものについて考えるのではなく、むしろこれらのクローンゲノムを特定する必要があります。それらは病気の原因であり、すでに述べたように、それらは一定であるか、長年にわたって非常にわずかな変動を伴います。数十年前には、このようなクローン複製は考えられなかったようですが、これらの考えは再確認されているようです。

つまり、私たちはこれらの病気の遺伝的起源を追跡しようとしているのです…
現時点では、これらの病気の原因となる菌株とゲノムは非常に少ないため、特定しました。たとえば、マラリア原虫の種を研究すると、ゲノムがクローン的に複製されることがわかります。ゲノムは世界のさまざまな場所で同じです。何が起こっていますか？これらは非常に成功した遺伝子の組み合わせであり、そのまま保存されています。

残念ながら、この種の研究のより応用的な医学的側面にはまだ到達していません。私たちは少しずつ進歩しており、これらの結果は非常に重要ですが、これらの国々では保証のある医療サービスが不足しているため、これらの病気への取り組みは大幅に遅れています。

「配列決定のおかげで、私たちはすべての生物の進化の歴史を再構築できるようになりました。」以前、彼は進化の研究における分子生物学の応用の先駆者であると私に語っていました。あなたの観点から見ると、この分野における組換え DNA 技術や配列決定の影響は何ですか?
途方もない。今日、進化が起こったという最も決定的な証拠は、化石記録を考慮すると必ずしも必要ではなかったが、分子生物学からもたらされている。今日、私たちはすべての生物の進化の歴史を再構築することができます。記載されている種が 200 万種あることはわかっていますが、おそらくさらに未知の種の植物や昆虫が存在するでしょう。現生種の祖先や分化を知りたければ、時間と資金を投資すればいくらでも正確に知ることができます。

これらの技術は、遺伝子がどのように機能するかを私たちに教えてくれました。そして間違いなく、私たちは自分自身を驚かせ続けています。たとえば、接合子細胞がどのように分化してニューロン、血液細胞、腎臓細胞、肝臓細胞になるのかを私たちは理解し始めています…同じゲノムを持っている場合、どのようにしてこれほど多くの種類の細胞を生み出すことができるのでしょうか?私たちは、エピジェネティクスの研究や、進化の分子研究を通じて発見される他のプロセスを通じて、これらのメカニズムを少しずつ理解しています。

*進化を正確に考慮すると、イントロン [タンパク質の断片をコードしない遺伝子に存在する DNA 配列*] の意味は何ですか?
これは、一見したよりも複雑な問題であることは間違いありません。確かに、生命の起源における遺伝子は非常に小さく、200 ～ 300 個のヌクレオチドを含んでいた。この時代、それらはおそらく伝達を促進する DNA の部分と関連していましたが、タンパク質はコードしていませんでした。その後、おそらく進化により、遺伝子が互いに結合し、イントロンが結合することが可能になったでしょう。

イントロンは多くの役割を果たします。とりわけ、有性生殖における遺伝子と他の配列との組換えを促進することができます。それらの多くは、細胞内で遺伝子がいつ複製を開始し、いつ停止するかを指示する信号を伝えます。それらはまた、細胞の分化において何らかの形で作用することもできる。私の見方では、私たちはイントロンの機能と意味を理解し始めたばかりです。

そして、偽遺伝子[異なる変異を含み、通常は転写されない、誤ったバージョンの遺伝子]の場合は?*
20 年以上前、私たちは偽遺伝子の機能を調査し始めました。私の考えは、偽遺伝子が存在し、同じ種の異なる個体で比較すると、それらが保存されていることがわかるというものです。つまり、機能していなければ保存されません。さらに、異なる種の同じ組織にある同じ偽遺伝子が見つかることもあります。言い換えれば、偽遺伝子は何らかの未知の機能を持っていることになる[それらはいわゆるポトジェネであり、潜在的な機能を持つ遺伝子を指すアヤラとバラキレフによる造語*]。

偽遺伝子はほとんどの場合、遺伝子とは異なる機能を持っています。場合によっては、それらは同様の遺伝子の機能を制御する、つまりその調節に役立つことがあります。これは、なぜそれらが最初の遺伝子と物理的に関連付けられたままであるかを説明するでしょう。他の多くの場合、それらは異なる機能を獲得しています。これらの未知の現象は、進化がいかに信じられないものであるかを改めて示しています。

2012年末にENCODEプロジェクトの結果が発表され、DNAの80%以上の生化学的機能の注釈が付けられたことが発表されました。これらの結論をめぐる論争についてどう思いますか?
いわゆる「ジャンク」DNA のほとんどはそうではなく、非常に不均一で多様な機能を果たしていることがわかっています。これは私が前に述べたのと同じことです。私たちはゲノムの機能を実際に理解するまさに初期段階にいます。 10年前にヒトゲノム計画の解読が完了し、10万以上の遺伝子があると言われていることに注意してください。私たちは遺伝子のニーズに基づいて環境を変えることができるようになりました。環境に適応するために遺伝子を変える必要はない

現在、この数字は 20,000 にまで減少しています。ショウジョウバエのハエは 10,000 匹いますが、生物学的機能ははるかに限定されています。まさにこのとき、「ジャンクDNA」という概念が生まれる。私たちは、それが実際に機能するため、ゲノム全体を持っていることに少しずつ気づき始めています。それは必ずしもタンパク質をコードする必要はありませんが、おそらく遺伝子発現を制御するためにそれを必要とします。

人間とチンパンジーが DNA の 99% を共有していると考えるのは興味深いことです…
それもまた驚きでした。考えてみれば、チンパンジーがオランウータン、ゴリラ、サルから分かれたとき、私たちの祖先には2つまたは3つの根本的な変化が起こりましたが、それはおそらく偶然に起こったのでしょう。アフリカの熱帯林がサバンナになり、そこに現在のチンパンジーに似た祖先が住み始めたと考えてみましょう。その意味では、四つん這いで歩くよりも二足で歩くほうが良いのです。

直立姿勢は彼らに利点をもたらしました。たとえば、敵が近づいてくるのが見えます。古代のチンパンジーは指の関節に寄りかかりますが、私たちの腕ははるかに柔軟です。しかし、本当に重要なのは手の進化であり、それはチンパンジーとはまったく異なります。これらの動物の手には、4 本の指と平行な親指があります。私たちの場合、親指は対向可能であると言います。

これにより、祖先は狩猟、サバイバル、家の建設に役立つ道具を使用できるようになりました。手は私たちに物を扱い、温度や表面の粗さに敏感になる可能性を与えてくれました。私たちの手の変化は、脳そのものの進化にも関係しています。かなり単純化すると、オブジェクトの収集に必要なのは手動作業だけではありません。

誰が道具を作ったのですか？将来的に活用が期待できる方。そして彼らは誰だったのでしょうか？存在しない現実の精神的なイメージを形成できる人々。何らかの理由でより知的で、より大きな脳を持ち、よりよく繁殖した人々…脳が徐々にサイズと重量が増加し始める様子がわかります。現在の脳は 400 グラムからほぼ 1.5 キログラムになりました。

この進化には、あまり解明されていないもう 1 つの機能があります。それは、潜在排卵として知られる、私たちの祖先の女性の生理学的変化です。ゴリラやチンパンジーが妊娠可能な状態にあるオスの場合、生殖器は腫れて明るい色に見えます。妊娠可能な女性の場合、この場合の受精の確率は100％に近づきます。

ただし、メスが妊娠可能な状態にあるかどうかを確認することはできません。遺伝的な観点から見ると、オスの祖先は複数のメスと交尾したほうが子孫を増やすことができるため、より良いと考えられます。メスの場合、生殖能力は目に見えないため、オスがメスに子孫を残したい場合は、そこに留まらなければなりません。これを私は一夫一婦制の原則と家族単位の発展と呼んでいます。

私たちは間違いなく、社会組織の最初の基礎を築く前にいますが、それは部分的には知的発達にも有利です。この不可解な排卵がいつ起こり始めたのかはわかりませんが、あらゆることが、それが人類の進化において重要な役割を果たした可能性があることを示しています。

今日、生物学的進化と文化的進化のどちらがより重要でしょうか?
生物学的な進化は続いていますが、人類にとって最も重要なのは文化的な進化です。例を挙げます。私たちはヒレやエラのない魚よりも上手に川や海を移動します。私たちは翼を持たずに、どの鳥よりも上手に空を飛びます。つまり、衣服、必需品、テクノロジー、言語、音楽、芸術、倫理、文学など、与えられた環境に適応するために必要なものを創造します。今日の人間は遺伝子の必要に応じて環境を変えることができますが、環境に応じて遺伝子を適応させるわけではありません。

もう一つの非常に明白な例。私たちがアフリカを出たのは 10 万年前、まだ 4,000 世代から 5,000 世代しか経っていない比較的最近のことです。私たちの体が正しく機能するには 25 ℃の温度が必要なので、現時点では私たちはまだ熱帯気候に適応しています。しかし、スカンジナビアやシベリアに住んでいる人々もいます。それは彼らが適応したということでしょうか？いいえ、私たちの遺伝子が適応するのに十分な時間がありません。文化的進化は生物学的進化よりも速く、より効率的です。

しかし、生物学的進化は引き続き機能します。私たちが病気を治したとしても、遺伝子レベルでさえ、欠陥のある遺伝子に対して自然選択が作用し続けています。しかし、文化の進化が基本であることは疑いの余地がありません。

細菌が抗生物質の選択圧になんとか適応できたとしたら、生物の気候変動への適応を選択圧のメカニズムとして捉えることができるでしょうか?
バクテリアは極端な温度に問題なく適応します。極地に生息する個体もいれば、100℃以上に生息する個体もいます。抗生物質耐性で見られたように、彼らはすぐに適応します。

しかし、私たちはより複雑で大きなセルを持っています。つまり、適応するのが遅くなります。だからこそ、私たちはシベリアやスカンジナビアの気温に適応できないのです。適応するには何百万世代もかかるでしょう。文化の進化は非常に速いので、選択圧力は存在しません。

2世紀前、コペルニクスが地動説で以前に行ったように、ダーウィンは人類を宇宙の中心の外側に置くことで科学革命を始めました。彼らの活動にもかかわらず、進化論を拒否する運動もある。研究者として、インテリジェントデザインについてどう思いますか?
インテリジェントなデザインはむしろ無能です。もっと言いますが、それは冒涜です。この理論を提唱する人たちは神を擁護するためにそうしていますが、何百万人の子供が出生時に死亡したのか、あるいは何人の女性が出産時に死亡したのかを想像してみてください。なぜなら？産道の設計が不十分で、幅が十分でないためです。

善意の人はそんなこと思わないよ。私の著書『ダーウィンの科学と宗教への贈り物』の中で、私はダーウィンと彼の自然選択のメカニズムによって、神に頼ることなくこれらの非機能的なデザインを正確に説明できると述べています。

創造論運動の台頭は憂慮すべきことでしょうか?
こういう人たちはナイーブな人たちだと思います。進化論を拒否する人の割合は少しずつ減少するだろう [スペインでは 70% が進化論を受け入れているが、米国ではこの割合が 40% に減少する]。創造論は宗教原理主義の問題によるものだと思います。しかし、これらの人々は聖書を読むことについて十分に批判的ではなく、聖書を文字通りに解釈しています。しかし、これらの考えや運動は時間が経てば消えていくと思います。