マーカス フェルドマンは、進化生物学の最前線に立つつもりはありませんでした。 「私は常に、できる限り数学をやりたいと思っていました」と彼は言いました。 「精神科医になるという考えに夢中になった時期が少しありました。」
何よりも、フェルドマンは博学者です。彼が 46 年間教授を務めてきたスタンフォード大学の彼の机は、コーヒー カップの高さを超える高さのジャーナル記事の積み重ねでタイル張りにされています。各スタックは、進化論における彼の研究に何らかの形で関連するトピックに捧げられています。行動障害の起源、結核の疫学、現生人類がネアンデルタール人を支配した方法などです。
予想外の考え方に対するフェルドマンの寛容さにより、通常は確立されたアイデアが日常を支配する分野で、彼は逆張りのニッチを切り開くことができました。フェルドマンは、同様に正統でない同僚のグループとともに、拡張進化的統合 (EES) と呼ばれる提案を開発しました。 EES は、「現代の統合」として知られる進化論の既存の枠組みは基本的に堅固であるが、新たに認識された進化の原動力を説明するために拡張する必要があると主張している。そのような原動力の 1 つはエピジェネティクスです。これは、農薬などへの曝露に起因する遺伝子発現の変化です。これらのエピジェネティックな変化は生物の遺伝子にコード化されていませんが、自然淘汰が作用する可能性のある身体的および行動的な違いを引き起こします.
EES はまた、進化における文化と行動の重要性を強調しています。たとえば、プレーリードッグが巣穴を作ると、捕食者を締め出すために巣穴を守るなどの行動が選択圧によって有利になり始める可能性があります。そして、人間も動物も、自分たちで構築した社会的および文化的環境を通じて進化を指示しています — フェルドマンが考える現象は、現代の統合には十分に反映されていません.
クォンタ マガジン スタンフォード大学のフェルドマンと、数学的モデルがどのように進化を解明できるか、拡張された進化的統合への彼の貢献、中国の性比の不均衡を是正する上での彼の役割について話しました。会話の編集および要約版が続きます。
QUANTA MAGAZINE:あなたがオーストラリアの若者だったとき、自分のキャリアがこのように展開することを想像したことがありますか?
マーカス・フェルドマン:いいえ！ IBMがオフィスを開設したとき、私はメルボルンで働きに行きました。私は IBM で働くのが好きではなかったので、モナッシュ大学で数学と統計学の修士号を取得しようとしましたが、もちろんそれには大幅な減給が伴いました。アドバイザーがアメリカから戻ってきたばかりだったのは幸運でした。彼は、遺伝学の問題に数学を使用する方法を私に教えてくれました。人生で生物学のコースを受講したことはありませんでしたが、このクラスの問題に取り組み始めました。
博士号取得の最初の 2 年間。スタンフォードでは、私はまだ生物学をまったく行っていませんでした。しかし、取り組んでいる問題のいくつかに非常に興味を持ったので、いくつかのコースを受講した方がよいと判断しました。私は、数学を遺伝学の問題に応用することに夢中になりました。それ以来、生物学者が尋ねるであろう種類の質問を数学用語で形式化しようとしていました.
あなたは 1971 年にスタンフォード大学の生物学科に教職員として加わりました。その後はどうなりましたか?
到着してすぐに、有名な遺伝学者、ルイジ・ルカ・カヴァリ・スフォルツァに会いました。彼は私が完璧なルネッサンスの男と呼んでいるものです.彼は、人間の遺伝的および文化的多様性の統計に興味を持っていました。世界のさまざまな地域のさまざまな人々が異なる行動をとり、社会のルールが異なり、遺伝的に互いに異なる理由.彼と私はすぐに意気投合しました。
私たちが最初にしたことは、文化の違いを説明する数学的モデルを開発することでした。集団内の遺伝子に何が起こっているかに影響を与える文化的要因もあった場合、古いスタイルの遺伝的進化はどうなるでしょうか?たとえば、IQ — IQ への遺伝的寄与だけでなく、文化的に決定された IQ への寄与もあった場合、動的システムでそれら 2 つをどのように組み合わせますか?
これらのモデルは進化がどのように起こるかをどのように明らかにしますか?
モデルの優れた点の 1 つは、結果を変えるためにどのような条件を変更する必要があるかを尋ねることができることです。 Murray Gell-Mann が言うように、モデルは想像力のための補綴物です。複雑なデータであっても、データを解釈する方法を考えるのに役立ちます。
牛乳の利用について考えてみると、乳製品自体が文化的に伝わってきます。しかし、ラクターゼ持続遺伝子と呼ばれる遺伝子があり、一部の人々は牛乳を消化することができます.牛乳を飲む人は、生き残るために十分な余分なタンパク質を摂取するとします.同じ人々が牛乳を得る目的で牛を使うことを誰かから学んでいる場合、病気にならずに牛乳をもっと飲めるようにする遺伝子は、牛が搾乳に使われる状況で有利になるでしょう.
牛がいなければ、その遺伝子は何の利点もありません。乳生産のために牛を使用することは、あなたの遺伝学の一部ではありません。それはあなたの文化の一部です。その文化の広がりは、ラクターゼ持続遺伝子を広める効果がありました.
他の文化的なものは、私たちだけでなく、他の生物に大きな影響を与えます.誰もが抗生物質を使用していた時代のことを考えています。子供を医者に連れて行き、喉が痛くなり、抗生物質を手に入れました。私たち人間は、抗生物質耐性の成長に大きな影響を与えてきました.これは、進化の直接的な予測可能な結果です。そこに耐性遺伝子があれば、成功するでしょう。
文化は遠い過去の人間の進化過程も変えたのですか?
アフリカからユーラシアへの現生人類の移動と、そこにいたネアンデルタール人との競争のモデルを構築することができます。ディフュージョンのように配合しました。これらの人々は大陸全体に拡散しており、人口の中には居住者よりも高度なレベルの文化があります.私たちが思いついた問題は、多くの文化を持つ少数の人口が、あまり文化を持たない大きな人口を克服できるかということです。
十分に発達した文化を持っていれば、少数の人々がかなり多くの人口に侵入できることがわかりました.人口が増加する方法は、文化のレベルに依存していました。最も多くの文化を持っていたグループ — 現代の人間 — が勝者になるでしょう.
あなたの見解では、進化の古典的なモデル、いわゆる「現代の統合」にはどのような欠点がありますか?
現代の合成は 1930 年代と 1940 年代に発展し、基本的に 1950 年代までに終了しました。当時、発生の分子生物学についてはほとんど知られていませんでした。発生プロセス自体で何が起こっているかが、細胞や生物の進化の軌跡にどのように影響するかについてです。その創始者の何人かは行動に興味を持っていましたが、多くは優生学の伝統に浸っていました.彼らは、行動の大部分は遺伝子によって決定されると考えていたでしょう。他の形式の継承を含めると、進化のダイナミクスが完全に変わります。
EES の初期段階にどのような関与がありましたか?
同僚と私は、「ニッチ構築」の最初の定量的モデルの構築を開始しました。これは、進化生物学者のリチャード・レウォンティンの著書から、周囲にありましたが、周縁的なアイデアです。 Lewontin が提案したのは、個人は自分の環境に反応するだけでなく、環境を作ることに実際に貢献しているということです。問題を解決するのではなく、自分が存在しなければならない環境を構築し、その子孫は自分が変えた環境に存在しなければなりません。人間は常にそうしていますが、他の生物もそうしています。古典的な例は、ビーバーによって作られたダムです。周りのすべての環境を変えます。親や祖父母が作ったダムに住むビーバーの子孫がいます。後続の世代の動作に影響を与える可能性があります。
では、これらの環境変化のいくつかは、どの特性がフィットネスを付与するかに影響を与える可能性がありますか?
はい、正確に。ニッチ建設に関する本を書いた後、私は文化的進化の仕事とニッチ建設の仕事がどのように相互作用するかについて考え始めました.あなたが科学者であり、多くの異なることに取り組んでいるとき、それらを分離することはできません — 思考が交差します.これが進化的統合の延長であると考えるのは自然なことでした.
Nature の解説で、あなたとあなたの共著者は次のように書いています。 「開発時に構築」とはどういう意味ですか?
それは、対象と環境の間に相互作用があることを意味します。遺伝的青写真という考えは、あらゆる種類の環境的偶発性が形質にどのように影響するかについて現在知られているすべてのことを考慮すると、支持できるものではありません.多くの動物にとってはそうです。植物でさえ、遺伝的に同一の同じ植物であっても、この環境に置くと、その環境に置く場合とはまったく異なって見えるでしょう。
私たちは今、遺伝子の調節プロセスをよりよく理解しています。エピジェネティクスは、タンパク質や酵素のレベルで起こっていることに影響を与えるのは純粋な DNA 配列だけではないため、遺伝学の状況を変えます。ゲノムの残りの 95% はレオスタットのように機能します。これを上下にスライドさせると、多かれ少なかれこのタンパク質が得られます。このタンパク質がどれだけ作られるかが重要です。かつてはそれ自体が物事だと考えられていた文化的現象が、どのようにメッセンジャー RNA の量に影響を与え、したがって遺伝子調節の多くの側面に影響を与えるかについて考えるのは興味深いことです.
これらのエピジェネティックな変化は、自然淘汰が作用できる特性にどのように影響し、将来の進化の過程にどのような影響を与えるのでしょうか?
狩猟採集民の長寿へのエピジェネティックな貢献に関する論文を提出しました。 [遺伝子の発現強度に影響する] メチル化レベルと、食事、ストレス、貧困などの環境の特徴との間に重要な関連性があることを示す証拠が増えています.
それらが文化的に伝達された場合、進化への影響は長期化します。形質が形成される方法についての単純な概念は、窓の外に放り出されようとしています.
EES は、文化的進化やニッチ構造などは進化論ですでに説明されているため、EES は不要であると考えている多くの生物学者から反発を受けています。どのように対応しますか?
それらは説明されていないと思います。古い理論を使用して、これらの新しく重要な現象が進化にどのような影響を与える可能性があるかを予測することはできません.それらは、元の予測を行うために使用されたすべてのモデルのフレームワークに適合していません.
私のように模型を作って生計を立てている人は、自分が現実を描写しているとは思っていません。私たちのモデルが他のモデルよりも可能性が高いと言っているのではありません。私たちは、それが可能なことを明らかにしていると言っています。 EES にはこれらの現象がより多く含まれており、進化について考える際に、生物学的により適切に扱うことができるようになりました。
あなたは、中国における性比の不均衡と、不均衡がもたらす可能性のある長期的な影響について調べてきました。進化とモデリングにおけるあなたのバックグラウンドは、その研究にどのような情報をもたらしましたか?
私たちが書いた最初の論文は、遺伝学に関するものでした。そのアイデアは、性染色体 (女性は XX、男性は XY) によって決定される性別の標準的な考えを使用し、文化が生産されるそれぞれの異なる数に影響を与えるとどうなるかを尋ねることでした。中国の私の同僚の一人がこれを見ました。彼は、「性比における息子の好みについて話しましょう」と言いました。そこで私たちは、息子に対する文化的嗜好のモデルを作り始めました。この嗜好は学習され、それによって伝達されます。私たちは、特定のカップルが息子を持つことを好むと決定し、その好みを子供たちに引き継ぐモデルを作成しました.
私たちができたことは、彼らがこの道を歩み続けた場合に中国で何が起こるかを予測することでした.政府の政策に影響を与えた可能性のあるものなど、本当に多くのものを公開することができました。政府はついに目を覚まし、それが女性に悪影響を及ぼしているだけでなく、結婚数が減少しているため、経済に影響を与えようとしていることに気付きました. 3,000 万、4,000 万人の男性が妻を見つけることができず、労働市場と社会保障の長期的な見通しは有望ではありませんでした.
EES は生物学研究の方向性をどのように変えると思いますか?
まだちょっと言いにくいと思います。発達と進化がどのように相互作用するかについてのモデルはまだほとんどありません。彼らは1920年代のモデルに基づいています。私の見解では、それを変える必要があります。遺伝子調節と遺伝子進化を統合したモデルはほとんどありません。範囲がかなり限定されています。
主題がより複雑になることにいつも興奮しています。これは、量的に十分に訓練された人々のための余地がますますあることを意味します.少しわがままですが、そこまでです。
