DNAは、私たちの祖先の物語を保持しています–私たちは家族の再会でおなじみの顔だけでなく、より古代の問題に関連している方法:私たちは私たちの最も近い非人間の親戚に関連している方法,チンパンジー;どのようにホモサピエンスはネアンデルタール人と交配;そしてどのように人々はアフリカから移住しました,道に沿って新しい環境やライフスタイルに適応. そして、私たちのDNAはまた、人間の進化におけるこれらの重要なイベントのタイミングについての手掛かりを保持しています。

現代人が約200,000年前にアフリカに現れ、約60,000年前に世界的に広がったと科学者が言うとき、彼らはどのようにそれらの日付を思い付くのですか？ 伝統的に研究者は、化石や人工物に基づいて人間の先史時代のタイムラインを構築し、放射性炭素年代測定やカリウム-アルゴン年代測定などの方法で直接日付を記入することができます。 しかし、これらの方法では、古代の遺跡に特定の要素や保存条件が必要であり、必ずしもそうではありません。 さらに、関連する化石や人工物は、人間の進化のすべてのマイルストーンのために発見されていません。

現代および古代のゲノムからDNAを分析することは、進化のイベントをデートするための相補的なアプローチを提供します。 特定の遺伝的変化は世代ごとに安定した速度で発生するため、経過時間の推定値を提供します。 これらの変更は、ストップウォッチの目盛りのように発生し、”分子時計”を提供します。「DNA配列を比較することによって、遺伝学者は異なる集団または種間の関係を再構築するだけでなく、深いタイムスケールにわたって進化の歴史を推

分子時計は、改善されたDNA配列決定、分析ツール、遺伝的変化の背後にある生物学的プロセスのより良い理解のおかげで、より洗練されてきています。 これらの方法を多様な集団（現代と古代の両方）からのDNAの増え続けるデータベースに適用することにより、遺伝学者は人間の進化のより洗練されたタイムラ

DNAがどのように変化を蓄積するか

分子時計は、すべての遺伝的変異の原因である二つの重要な生物学的プロセスに基づいています：突然変異と組換え。

変異は、DNAの遺伝コードの文字への変更である–例えば、ヌクレオチドグアニン（G）はチミン（T）になります。 これらの変化は、卵子、精子またはそれらの細胞前駆体（生殖系列）に発生する場合、将来の世代によって継承されます。 他のタイプの突然変異は自発的に起こるか、または放射線や化学物質のような危険への暴露から起こるが、ほとんどは、DNAが細胞分裂中にそれ自身をコ

単一のヒトゲノムでは、世代ごとに約70ヌクレオチドの変化があります。 しかし、集約的には、多くの世代にわたって、これらの変化は、実質的な進化の変化につながります。科学者たちは突然変異を使って私たちの進化の木の枝のタイミングを推定することができます。

科学者たちは突然変異を使って私たちの進化 最初に、彼らは2人の個体または種のDNA配列を比較し、生存と生殖の可能性を変えない中立的な違いを数えます。 そして、これらの変化の速度を知ることで、その多くの違いを蓄積するのに必要な時間を計算することができます。 これは、個人が祖先を共有してからどれくらいの時間が経過しているかを伝えます。あなたとあなたの兄弟の間のDNAの比較は、あなたが先祖を共有しているので、突然変異の違いは比較的少ないでしょう–ママとパパ–ちょうど一世代前。

しかし、人間とチンパンジーの間には何百万もの違いがあります。P>

また、クロスオーバーとして知られている組換えは、DNAが時間の経過とともに変化を蓄積するもう一つの主な方法です。 これは、染色体にバンドルされているゲノムの二つのコピー（各親から一つ）のシャッフルにつながります。 組換えの間に、対応する（相同）染色体が並んでセグメントを交換するので、あなたがあなたの子供に渡すゲノムはあなたの両親のDNAのモザイクです。

ヒトでは、世代ごとに約36の組換えイベントが発生し、染色体ごとに一つまたは二つが発生します。 これはすべての世代に起こるように、特定の個人から継承されたセグメントは、より小さく、より小さなチャンクに分割されます。 これらの塊の大きさとクロスオーバーの頻度に基づいて、遺伝学者はその個人があなたの祖先であったどれくらい前に推定することができます。

変化に基づいてタイムラインを構築する

変異と組換えからの遺伝的変化は、異なる進化のイベントとタイムスケール突然変異は非常にゆっくりと蓄積するので、この時計は種間の進化的分裂のような非常に古代の出来事に適しています。

一方、再結合時計は、過去100,000年以内の日付に適した速度で刻み目を刻む。 これらの「最近の」出来事（進化の時代）には、異なるヒト集団間の遺伝子の流れ、有益な適応の上昇または遺伝病の出現が含まれる。

ネアンデルタール人の場合は、突然変異と組換えクロックが複雑な先祖の関係を解くのに役立つように一緒に使用する方法を示しています。 遺伝学者は、ネアンデルタール人と現代人の間に1.5-2万の変異の違いがあると推定しています。 この数に突然変異時計を適用すると、グループは最初に750,000年前と550,000年前の間に分割されたことが示唆されています。

当時、人口–両方の人間グループの共通の祖先–は地理的にも遺伝的にも分離していました。 グループのいくつかの個体はユーラシアに移住し、時間の経過とともにネアンデルタール人に進化した。 アフリカに滞在した人々は解剖学的に現代の人間になった。

しかし、彼らの相互作用は終わっていませんでした: 現代の人間は最終的にユーラシアに広がり、ネアンデルタール人と交配しました。 現在の人間に保持されているネアンデルタール人のDNAに組換えクロックを適用すると、研究者はグループが54,000と40,000年前の間に交配したと推定してい 科学者たちは、約40,000年前に住んでいたOase1として知られているホモ-サピエンスの化石を分析したとき、Oaseゲノムに埋め込まれたネアンデルタール人の祖先の大部分を発見し、Oaseはわずか四から六世代前にネアンデルタール人の祖先を持っていたことを示唆している。 つまり、大瀬の曾祖父はネアンデルタール人であった。

非定常時計の課題

分子時計は、人間だけでなく、あらゆる形態の生物にとって、進化的計算の主力です。 しかし、いくつかの複雑な要因があります。

主な課題は、突然変異および組換え速度が人間の進化に対して一定ではないという事実から生じる。 速度自体は進化しているので、時間の経過とともに変化し、かなりゆっくりとはいえ、種間、さらには人間の集団間でも異なる場合があります。 それは、異なる条件の下で異なる速度で刻む時計で時間を測定しようとするようなものです。一つの問題は、これらのDNAクロスオーバーイベントの位置を決定するPrdm9と呼ばれる遺伝子に関連しています。

ヒト、チンパンジーおよびマウスにおけるこの遺伝子の変異は、組換えホットスポット–高い組換え速度の短い領域を変更することが示されている。 Prdm9とhotspotsの進化により、ヒトとチンパンジー、そしておそらくアフリカ人とヨーロッパ人の間で細かいスケールの組換え率が異なる。 これは、異なるタイムスケールと集団間で、再結合時計は、ホットスポットが進化するにつれてわずかに異なる速度で刻み目を刻むことを意味する。別の問題は、突然変異率が性別や年齢によって異なるということです。

父親が年を取るにつれて、彼らは年間彼らの子孫にカップルの余分な突然変異を送信します。 古い父親の精子は、細胞分裂のより多くのラウンドを受けているので、突然変異のためのより多くの機会。 一方、母親は、出生前に女性の卵がほとんど同時に形成されるため、突然変異（年間約0.25）が少なくなります。 突然変異率はまた思春期の手始め、再生の年齢および精液の生産の率のような要因によって決まります。 これらの生活史の形質は、生きている霊長類によって異なり、おそらくまた、人間の祖先の絶滅種の間で異なっていた。その結果、人間の進化の過程で、平均突然変異率は大幅に鈍化しているようです。

その結果、人間の進化の過程で、平均突然変異率は大幅に鈍化して ヒトとチンパンジーの分裂以来の数百万年にわたる平均速度は、サイトあたり年間約1×10⁻γ変異、または年間約6つの変更されたDNA文字と推定されています。 この速度は、化石から推測されるように、人間と他の類人猿の間のヌクレオチドの違いの数を進化的分割の日付で割ることによって決定されます。 それは渡された時間で移動した距離を分割することによって、あなたの運転速度を計算するようなものです。 しかし、遺伝学者が生きている親と子供の間のヌクレオチドの違いを直接測定すると（人間の血統を使用して）、突然変異率は他の推定値の半分です：1年に1サイトあたり約0.5×10⁻π、または1年に約3つの突然変異のみです。

ネアンデルタール人と現代人の間の発散のために、遅い速度は765,000-550,000年前の間の推定値を提供します。 しかし、速い速度は、その年齢の半分、または380,000-275,000年前を示唆しています：大きな違い。

いつ、誰にどの速度を使用するかという問題を解決するために、研究者は突然変異と組換え速度の進化の課題に対処する新しい分子時計法を開

より良いデートのための新しいアプローチ

一つのアプローチは、性別、年齢、種に関係なく安定した速度で発生する変異に焦点を当てるこ これは、遺伝学者がcヌセロチドが自発的にTになるCpG遷移と呼ぶ特別なタイプの突然変異の場合である可能性があります。CpG遷移は主に細胞分裂中のDNAコピーエラーに起因しないため、それらの速度は主に生命史変数とは無関係であり、おそらく時間の経過とともにより均一でなければなりません。

CpG遷移に焦点を当て、遺伝学者は最近、人間とチンパンジーの間の分裂は9.3万年前から6.5万年前の間に発生したと推定し、これは化石から予想される 種間の比較では、これらの突然変異は他のタイプよりも時計仕掛けのように起こるように見えますが、まだ完全に安定していません。

もう一つのアプローチは、性別や他の生活史の特性に基づいて分子時計速度を調整するモデルを開発することです。 この方法を使用して、研究者らは、CpG推定値および化石日付と一致するチンパンジーとヒトの発散を計算した。 ここでの欠点は、先祖の種に関しては、思春期の年齢や世代の長さなどの生活史の特性を確認できず、推定値に不確実性があることです。最も直接的な解決策は、化石から回収された古代のDNAの分析から来ています。

化石標本は地質学的方法によって独立して年代測定されているため、遺伝学者はそれらを使用して、特定の期間または集団の分子時計を較正するこ

この戦略は最近、ネアンデルタール人との乖離のタイミングに関する議論を解決しました。 2016では、遺伝学者は、ネアンデルタール人の祖先であった430,000歳の化石から、その系統がホモ-サピエンスから分裂した後、古代DNAを抽出しました。 これらの化石が進化の木のどこに属しているかを知ることで、遺伝学者はこの人間の進化の期間において、0.5×10⁻πの遅い分子時計速度が正確な日付を提供することを確認することができた。 それは765,000から550,000年前の間のネアンデルタール人-現代の人間の分割を置きます。

遺伝学者が分子時計の複雑さを整理し、より多くのゲノムを配列するにつれて、私たちはDNAから直接人間の進化についてこれまで以上に学ぶ態勢