1991年９月19日、オーストリアのチロリアン・アルプスに位置するエッツタール渓谷で山歩きを楽しんでいたシモン夫妻は、氷河で覆われた小渓谷 (海抜約3200 m) の溶けかけた氷水の中に褐色に変色し骨や脊椎が浮き出た死体 (アイスマンと呼ばれる) を発見した。10年以上前に遭難した人と当初は考えられ、警察によって23日にインスブルック大学の法医学教室に運び込まれた。しかしすぐにはるかに古い遺体であることが判明し、翌日には解剖学教室に移され詳細な研究が始まった。
アイスマンは身長159 cm、生前の推定体重40 kgの46歳程度の男性とみられ、関節炎に罹患し、鞭虫に寄生され、鼻骨が潰れ、治癒していない肋骨骨折が数ケ所見つかった。散髪した跡があり、刺青のような短い青い線が脊椎の下部、左足、右足首の皮膚に認められた。さらにヤギ、カモシカ、鹿の毛皮でできた着衣の断片、樹皮繊維で編んだ外套、毛皮の帽子、革製で草をつめた靴を身につけ、木製の柄のついた銅製の小さい斧と火打石の短剣、イチイ製の長弓、ガマズミ製の14本の矢を入れた毛皮の矢筒を装備していた。
インスブルック大学のシュピンドラ−博士らは炭素の放射性同位元素の測定を行ってアイスマンが死亡した年代を分析した。その結果は、56 %の確率で紀元前3300年頃で、死後約5300年経過していたことになる。
なお、アイスマンの発見現場は実際にはオーストリア・イタリア国境のイタリア側にあったことが判明し、正式な所有権はイタリア政府に移った。オ−ストリア人はアイスマンをエッツタ−ル渓谷にちなんで「エッツィ」と命名したが、イタリア人はそれに反発して「ヒベルナトゥス」と再命名している。
アイスマンのDNAは、ミュンヘン大学動物学教室のパ−ボ教授の研究室で、遺体回収時に損傷が生じた左殿部の組織 (筋肉、結合組織、骨の８サンプル) と炭素の同位元素を測定した組織１サンプルから採取した。PCR法で増幅・検出したのはミトコンドリアDNAの16000番から16500番程度までの塩基配列で、通常のミイラ化した死体からは200塩基対以上の長さのDNA断片の増幅は困難であるが、アイスマンのサンプルからは202塩基対、287塩基対のDNAはよく増幅し、394塩基対のDNAもかすかに増幅したが、540塩基対のDNA断片は全く増幅しなかった。194塩基対のDNA断片の増幅効率から測定したDNA抽出率は、組織1 gあたり５個の細胞分程度で、１細胞中に数千コピー存在するミトコンドリアDNAは増幅可能だが、その他の遺伝子の増幅は不可能であることが判明した。試みに検査した性別判定用のアメロゲニン遺伝子はやはり全く検出できなかった。
394塩基対のDNA断片の塩基配列を何回か調べたところ、複数の種類の配列が検出された。しかし本来は１人の組織から検出されるミトコンドリアDNAは１種類 (ホモプラスミー：まれに２種類のミトコンドリアDNAが１人から検出されることもあり、それをヘテロプラスミーと呼ぶ。「ニコライ二世の遺骨のDNA鑑定」を参照) であり、この394塩基対の増幅断片は外部から混入した別人 (例えば遺骨回収時に接触した人々) のDNAとアイスマンのDNAが試験管内で組換えを起こしたものと結論された (ミトコンドリアDNAは検出感度が極めて良いので、資料の検査をしているつもりで検査者自身の型を検出している場合が多々ある。なお、今回の検査はオックスフォード大学でも平行して行い、実験室内で生じた誤りの可能性を排除している)。
どのように私は別の次元にポータルを開くことができますか？
試験管内組換えを起こしにくいもっと短い増幅断片 (100〜287塩基対の断片) の塩基配列を調べたところ、突発的に生じた誤反応を除くと、ほぼ１種類の塩基配列が特定でき、これがアイスマンのミトコンドリアDNAの配列であると結論した。その配列はアンダーソンらが1981年に最初に報告したミトコンドリアDNAの標準配列と比較すると、16224番の塩基 (標準配列ではT) がCに、16311番の塩基 (T) がCに置換したものであった。
この部位のミトコンドリアDNAの塩基配列で塩基置換が起こる頻度は5000年あたり0.4〜1塩基である。従ってアイスマン (今から5300年程度前に死亡と判定) のミトコンドリアDNAの塩基配列は、現代人の塩基配列と直接比較して問題はないものと考えられた。
そこで西欧世界の各地域の住民のミトコンドリアDNAの同じ領域と比較して、アイスマンの人種の推定を試みた。比較結果は以下の通りである。
| 地 域 | 調べた人数 | アイスマンと同じ DNAを持つ人数 | アイスマンのDNAとの差 (塩基数の平均±標準偏差) |
| サハラ地域アフリカ | 120 | 0 | 7.45 ± 2.37 |
| シベリア | 143 | 0 | 6.87 ± 1.42 |
| アメリカ (インディアン) | 419 | 0 | 6.64 ± 1.66 |
| 地中海地域 | 228 | 3 | 5.35 ± 2.34 |
| 北部ヨーロッパ | 255 | 9 | 3.73 ± 1.95 |
| アルプス地方 | 72 | 1 | 3.38 ± 1.85 |
| エッツタ−ル渓谷 | 16 | 0 | 3.38 ± 1.67 |
表に示すように、サハラ地域アフリカ人、シベリア人、アメリカン・インディアンでは合計682人のミトコンドリアDNAを調べたが、アイスマンと同じ型を持つ人は全くいなかった。一方地中海地域 (イタリアのサルジニア島、イタリア、エジプト、サウジアラビア、トルコを含む) では228人中３人、北部ヨーロッパ (北部ドイツ、デンマーク、イギリス、アイスランドを含む) では255人中９人、アルプス地方では72人中１人のミトコンドリアDNAがアイスマンと同じ型であった。この結果からは、アイスマンは北部ヨーロッパ人に近いと言える。
もっともミトコンドリアDNAは同一地方の同一民族内でも多数の型が存在する。そこでアイスマンの型と何塩基異なるかの平均値を求めたところ、もっとも差が小さいのはアルプス地方とアイスマンが発見されたエッツタール渓谷の住民で、平均3.38塩基、北部ヨーロッパはそれに次いで差の平均値が小さいが、サハラ地域アフリカ人、シベリア人、アメリカン・インディアンでは差は大きく平均6.64以上となった。この結果からは、アイスマンは北部ヨーロッパやアルプス、エッツタ−ル地域の住民に近いことになる。
以上の結果からアイスマンはアルプス以北のヨーロッパ人の系統であると結論された。また、当初は古代エジプトのミイラを使った捏造ではないかという風聞もあったが、このDNA解析によりその可能性は否定された。
アイスマンの遺体が比較的良い状態で5000年以上も保存されてきたのは、死亡時に体が柔らかい雪に覆われたため極端な乾燥から免れ、さらに周りを氷で覆われてほどよく凍結されたためと考えられた。さらに、たまたま岩の割れ目の中に遺体が入ったため、氷河による破壊から免れることができたとも考えられている。アイスマンは1998年にイタリアのボルザノにある南チロル考古学博物館に運ばれ、温度-6℃、湿度98 %の特製の冷凍庫の中に保存されるようになった。
日本の4つの主要な島は何ですか
イタリアに移された後から今日まで、5300年前の石器時代のアイスマンの生活環境についてはいくつかの新たな知見が加えられた。アイスマンは羊飼いとも狩人とも推定されているが、彼の腸内からはヤギ肉と穀物が見つかっており (下記参照)、農業社会に属していたと推定されている。また、彼の毛髪の中に銅とヒ素が検出されていることから、銅の精錬業に関与していたとも考えられている。
アイスマンは当初は寒さと飢えで死亡したものと考えられていたが、体内から発見された花粉は死亡時期が春から初夏頃であることを示し、また、2001年にはレントゲン撮影によって左肩から火打石製の矢尻が発見された。３次元CTスキャンで再現されたその矢尻はアルプス南部と北部イタリアに特異な舌状形の石器で、アルプス北部の基部が平坦な矢尻とは異なっている。彼は (同族の仲間によって？) 背後から射られ、矢は肩甲骨を粉砕し、近くの大血管と神経を傷害し、左腕を麻痺させ、出血多量で苦痛の死を迎えたことが推測されている。
【その後の研究成果１．アイスマンの食事内容のDNA解析】
2000年9月25日に南チロル考古学博物館でアイスマンの遺体は初めて完全解凍され、カメリーノ大学考古人類学教室のロロ博士らによって腸内容を採取された。回腸 (小腸下部) の内容物は下部回腸を切開して採取し、結腸 (大腸) の内容物は肛門から回収し、各試料からDNAを抽出した。また衣服についていた草を採取し、アスパラギン酸のラセミ化率を測定した。
アスパラギン酸のラセミ化率とは、本来の草に含まれるアスパラギン酸のL体が光学異性体であるD体にどれだけ変化しているかを計測しているものである。生物の体を構成するアミノ酸はすべてL体 (分子の立体構造が左巻きにねじれているもの) であるが、時間が経過するとともに自然にD体 (右巻き) に変化する。L体とD体がちょうど鏡に映した映像のように反対向きにねじれているので、L体がD体に変化することを光学異性体化、あるいはラセミ化と呼ぶ。
古生物資料においてアスパラギン酸のラセミ化率とDNAの脱プリン反応率 (DNAを構成しているヌクレオチドから塩基が脱落すること。脱落部分のDNAの塩基配列は解析不可能になる) がよく相関していることが知られており、 経験上ラセミ化率が0.08〜0.1以上だとDNAの解析は不可能である。アイスマンの衣服の草のラセミ化率は0.06〜0.07で、DNA解析は十分可能と判断された。
DNA解析については、哺乳類のミトコンドリアDNA 12S rRNA (mtDNA 12S rRNA) 遺伝子、植物の核18S rRNA遺伝子、植物の葉緑体リブロース二リン酸カルボキシラーゼ・ラージサブユニット (rbcL) 遺伝子をPCR法でそれぞれ増幅し、シークエンシング法で塩基配列を調べた。解析結果は、GenBank (塩基配列の国際的データベース) の登録データとBLASTサーチ (類似した塩基配列を抽出するコンピューター・プログラム) を用いて比較・照合し、検出された塩基配列を有する生物種を調べた。2002年に発表された解析結果は以下の通りである。
引用：どのくらい________ ？
| |||||||||||||||
| 上記の他、菌類である担子菌門 (Division Basidiomycota)、サビキン綱 (Class Urediniomycetes)、子嚢菌門 (Division Ascomycota)、異型担子菌綱 (Class Heterobasidiomycetes) の 核18S rRNA遺伝子が検出されている。 生物の種はドメイン (domain)、界 (kingdom)、門 (phylum／division)、綱 (class)、目 (order)、科 (family)、族／連 (tribe)、属 (genus)、種 (species) の順に細かく分類していく。 短い塩基配列からは種まで同定できず、もっと大きな分類までしか判定できないことがある。 |
食物はまず胃に入り、２〜３時間経過すると小腸に移行し、４〜５時間で大腸に移行する。大腸内容は排便まで貯留される。松やシダはヨーロッパ人は通常食べないが、空気や水とともに葉などを吸い込むことがある。回腸内容と結腸内容の比較から、アイスマンの死亡直前の行動と食事内容が推測された。
アイスマンはまずアルプス山麓の針葉樹林を通り、最初の食事をした。食事内容は穀物類と他の植物、そしてアイベックスの肉だった。そして海抜3200メートルの高地へ赴き、アカシカの肉とおそらくは穀物類の食事をした。その後矢で射られ、食後６〜８時間程度経過した頃に死亡したと考えられた。
【その後の研究成果２．アイスマンのミトコンドリアDNA全塩基配列解析】
さらにロロ博士らの研究室で、新しい塩基配列解析法を用いてアイスマンのミトコンドリアDNAが詳細に解析された。
用いられた方法はパイロシークエンシング法である。従来の塩基配列解析法 (サンガー法あるいはダイデオキシ法) は鋳型DNAをPCR増幅し、得られた断片 (末端が特定の塩基になっている長短さまざまなDNA断片) を電気泳動して、そのパターンから塩基配列を再現した。一度に検査できる範囲は1000塩基対未満で、長いDNA領域を解析するのに時間と経費を要した。一方パイロシークエンシング法は、鋳型DNAに塩基が取り込まれてDNAが複製される際に生じるピロリン酸を蛍光検出し、その部位の塩基を識別する方法で、一度に検査できるDNA断片の長さは400塩基対未満と短いが、一度に100万個のDNA断片を解析でき、理論上は１回の検査で合計最大４億塩基対の配列を調べることができる。塩基対あたりの検査時間とコストが従来法より格段に小さい。
ロロ博士らはアイスマンの直腸内容から、ヒトミトコンドリアDNAに対する235対のプライマーを用いて82〜188塩基対のミトコンドリアDNA断片をPCR増幅した。それらの断片からパイロシークエンシング用のGS-FLXゲノム・シークエンサー (販売価格約8,000万円) で45,829個の塩基配列データを得、パソコンで元の配列を復元した。そしてミトコンドリアDNAの国際標準配列であるrCRS (revised Cambridge Reference Sequence) 配列と比較し、30か所の塩基置換 (下表) を検出した。
| 塩基位置 | 7 3 | 2 6 3 | 7 5 0 | 1 1 8 9 | 1 4 3 8 | 1 8 1 1 | 2 7 0 6 | 3 4 8 0 | 3 5 1 3 | 4 7 6 9 | 7 0 2 8 | 8 1 3 7 | 8 8 6 0 | 9 0 5 5 | 9 6 9 8 | 1 0 3 9 8 | 1 0 5 5 0 | 1 1 2 9 9 | 1 1 4 6 7 | 1 1 7 1 9 | 1 2 3 0 8 | 1 2 3 7 2 | 1 4 1 6 7 | 1 4 7 6 6 | 1 4 7 9 8 | 1 5 3 2 6 | 1 6 2 2 4 | 1 6 3 1 1 | 1 6 3 6 2 | 1 6 5 1 9 |
| rCRS標準配列 | A | A | A | T | A | A | A | A | C | A | C | C | A | G | T | A | A | T | A | G | A | G | C | C | T | A | T | T | T | T |
| アイスマンの配列 | G | G | G | C | G | G | G | G | T | G | T | T | G | A | C | G | G | C | G | A | G | A | T | T | C | G | C | C | C | C |
ミトコンドリアDNAは全域の塩基配列の相違から多種類のグループ (ハプログループ) に分けられている (右図参照)。この中でハプログループKはさらにK1とK2に、K1はさらにK1a、K1b、K1cに分岐している。アイスマンのミトコンドリアDNAはハプログループK1に入るが、K1a、K1b、K1cとは異なっていたため、非公式ながら新しいハプログループとしてK1öと命名した (「ö」は「エッツィ Ötzi」を示す)。
アイスマンのミトコンドリアDNAのHV1 (高度多型性領域１) に注目すると、そこに認められた３か所の塩基置換 (16224T→C、16311T→C、16362T→C) があるのは全世界に11人にしか見つかっておらず、その半数はドイツ人とオーストリア人なので、アイスマンが北部中央ヨーロッパ人に極めて近い人種であることが改めて示唆された。
【その後の研究成果３．アイスマンの核DNA塩基配列解析】
2012年2月にドイツのサーランド大のケラー博士を中心とする国際研究チームは、次世代シークエンサーSOLiD (Sequencing by Oligonucleotide Ligation and Detection) を用いて、アイスマンの左腸骨 (骨盤の一部) から採取した細胞核DNAを解析した。全染色体の塩基配列を95％以上 (Y染色体のみ90％、ミトコンドリアDNAは100％) の解読に成功し、以下に記す結果を報告した。なお、次世代シークエンサーSOLiDとは、磁気ビーズ上に増幅させたDNA断片を結合し、プライマーをアニーリングさせた上で標識2塩基プローブをライゲーション反応で結合させ、結合したプローブから解離した蛍光標識を読み取って2塩基ずつ塩基配列を解析していく方法で、一度に検査できるDNA断片の長さは100塩基対以下と極めて短いが、一度に10億個前後のDNA断片を解析でき、理論上は１回の検査で1000億塩基対以上の配列を調べることができる装置である。○研究結果
アイスマンのミトコンドリアDNAの全塩基配列が、【その後の研究成果２】で報告されたものと完全に一致することを確認した。
下表の遺伝子の塩基置換部位 (SNP) を検査し、その遺伝子型からアイスマンの容貌や健康状態に関する情報を解析した (下表に示すのは研究結果の一部のみ)。
Y染色体のSNPはハプログループGに属し、現代人ではイタリアの西のティレニア海に浮かぶサルデーニャ島 (サルジニア島) とコルス島 (コルシカ島) の住民に見られる型である。アイスマンの時代にはサルデーニャ人がヨーロッパに広く分布していた可能性がある。
ライム病の病原菌 (スピロヘータ) のボレリア (Borrelia) のゲノムと60％程度が一致するDNAが検出された。ライム病とはダニを介して感染する人獣共通感染症で、初期の症状は遊走性紅斑、播種期には皮膚症状、神経症状、心疾患など多彩な症状を示す。アイスマンは知られている中では最も古いライム病患者となる。
参考文献：Handt, O. et al. Science 264: 1775-1778, 1994.
Rollo, F. et al. Proceedings of the National Academy of Sciences 99: 12594-12599, 2002.
Ermini, L. et al. Current Biology 18: 1687-1689, 2008.
Keller, A. et al. Nature Communications 3: 698, 2012.
赤根 敦「DNA鑑定は万能か−その可能性と限界に迫る」 DOJIN選書31 (2010).
These are our most popular posts:
アイスマンIceman /エッツィEtzoetzi/約5300年前の凍結ミイラ情報 ...
アイスマンは埋葬の可能性』 8月：イタリアの考古学者が、これまでの説を否定し、 アイスマンが麓で死亡した後に、発見場所に運ばれ埋葬された可能性が高いという説を 発表。 その証左として、発見された装備品が未完成のままであるという点と、胃の残存 物 ... read moreトップガンのアイスマンが亡くなった事情は何でしたか？ - Yahoo!知恵袋
2009年3月7日 ... トップガンのアイスマンが亡くなった事情は何でしたか？トム・クルーズ主演のトップガン ですが同僚に細面の、確か「アイスマン」という人物がいましたが何かの事情で死亡した と記憶しています。 この時のあら... read more世界最古のミイラ「アイスマン」の呪いとは？ - 雑学情報
2011年7月25日 ... 1993年、発見から2年後、アイスマンの発掘を手伝った登山ガイドのカート・フリッツは 雪崩に襲われ息絶えた. 2004年、アイスマンの第一発見者である登山家のヘルムート・ シーモンはアルプス山脈で遭難し死亡した. シーモン捜索の指揮をとっ ... read moreアイスマンのDNA解析
インスブルック大学のシュピンドラ－博士らは炭素の放射性同位元素の測定を行って アイスマンが死亡した年代を分析した。 .... し、その部位の塩基を識別する方法で、一度 に検査できるDNA断片の長さは400塩基対未満と短いが、一度に100万個のDNA断片 を ... read more
0 件のコメント:
コメントを投稿