ウルリッヒ・バーンセン

ゲノムは人間の不変の設計図であり、人生の最初に決定されると考えられていた。科学はこの考えに別れを告げなければならない。実際には、遺伝子の構成は絶えず変化している。

2年前、25名の遺伝学者がカリフォルニア大学バークレー校に集まり、この一見単純な疑問に答えた： 遺伝子とは何か？しかし、彼らの専門分野の基本概念を正確に定義する試みは、極めて困難であることが判明した。専門家会議はほとんど大失敗に終わった、とバークレー校の人類遺伝学教授でラウンドテーブルの主催者であるカレン・アイルベックは回想する： 「何時間も会議が続きました。誰もが他の人たちに向かって叫んでいました。」

バークレー校での議論は研究態勢とはほとんど関係がない。それは、生命科学が──まだ一般の人々には気づかれていないが──転換期に差し掛かっていることを示す最初の徴候であった。研究者たちが人間や動物の染色体から明らかにしようとしていることは、遺伝学のこれまでの思考パターンを超えている。アインシュタインとその戦友たちが新しい物理学的世界観を形成した20世紀初頭と同様に、相対論的遺伝学の時代が幕を開けようとしているのかもしれない。

特に医学研究は新たな課題に直面している。最初の概要は、肉体と精神、それらの健康、病気、発達、老化が、これまでの全ての概念を超える複雑さを持つ遺伝的相互作用の対象であることを示している。遺伝学者は、変化は病理学的な例外であるという安定したゲノムのイメージを捨てなければならない。各個体のゲノムは絶え間なく変化している。その結果、すべての有機体、すべての人間、そして身体の細胞でさえも、それ自体が遺伝子の宇宙なのである。

ヒトゲノムの最初の解析は、まだ時間も費用もかかるものであった──その結果は、2000年にビル・クリントン米大統領によって 「生命の書」として祝福された──30億文字の配列であった。それ以来、膨大な量のデータを生成・分析できる新しい実験技術によって、特にヒトゲノムの生命の内面に関する新たな発見が次々と生まれている。その過程で、この書は読者の目の前で溶けていく。ゲノムは安定したテキストではない。知識の現状はまた、人間の遺伝的、ひいては生物物理学的アイデンティティといった基本的な哲学的問題を提起する──そしておそらくは、急進的に異なる答えを要求する。遺伝学者たちは、新たな「ヒューマン・プロジェクト」に照準を合わせている──合言葉は「自我のすべて」である。

最新の研究結果は、人間が遺伝的プロセスの産物であることをこれまで以上に示している。しかし同時に、これらの過程は多くの自由度を備えている。それらは、決してすべてが決まっているわけではない、開かれたシステムを形成しているのである。

最初のゲノム解読の後、これを疑っていた人間はごく少数であった。専門家たちは、遺伝子がどのように見え、どのように機能するのか、人間や 微生物のゲノムはどのような機能原則に従っているのかを理解していると信じていた。「振り返ってみると、当時のゲノムがどのように機能するかについてのわれわれの推測は、恥ずかしくなるほど素朴なものだった」と、自身の会社セレラでこのプロジェクトに携わっていたクレイグ・ベンターは言う。期待されていたのは、複雑だが理解しやすい生命プロセスのレシピ集だった。生命の書物は謎めいた散文に満ちているのである。

数ヶ月前、遺伝子の均一性、ひいては人類の同一性についての確信が崩れたのは、激動の最初の山場に過ぎなかった。それまでは、どの2人の人間の遺伝物質も、DNA構成ブロックの100万分の1程度しか違わないという前提があった。しかし、人間の遺伝的構成における差異は、現実には非常に大きく、科学は今や長年にわたって語られてきたことを認めている：「すべての人間は異なっている。完全に異なっている！ 」

クレイグ・ヴェンター自身がこの洞察に大きく貢献している。米国メリーランド州ロックビル出身のカリスマ的な遺伝学の第一人者は、自分自身の遺伝子構成を解読した。ほぼ同時に、454ライフサイエンス社の専門家が、DNA二重らせんの発見者であり、ヴェンターの仇敵でもあるノーベル賞受賞者ジェームズ・ワトソンのゲノムを解読した。ヴェンターは、自分とワトソンの間にあまりにも多くの類似点が発見されることを望んだわけではない、とからかった。

研究界の花形たちの著名人の塩基配列解読に続き、深圳の科学者たちが匿名の漢民族の塩基配列を完全に解読したと発表した。数日前、ライデン大学の遺伝学者ゲルト＝ヤン・ファン・オンメンが、ある女性の解読について初めて報告した。この女性は臨床遺伝学者マージョレイン・クリークで、ファン・オンメンのチームのメンバーである。遺伝子データの詳細な分析により、ヒトゲノムは身体や精神と同様に多様であることが明らかになった。

ヴェンターのゲノムを用いて、その差異を初めてカタログ化することができた。ヒトの体細胞のゲノムは、父親から受け継いだ染色体と母親から受け継いだ染色体の半分ずつで構成されている。研究者たちは、親から受け継いだ染色体には違いがあるだろうと予想していた；ゲノムの中で個々の文字の交換（いわゆるSNP─1塩基多型）が数多くあることは以前から知られていた。しかし、研究者たちはその差異の本当の大きさに驚かされた：研究者たちのほぼすべての2番目の遺伝子において、母方の遺伝子コピーと父方の遺伝子コピーの間に差異を発見したのである。比較する間に、専門家たちは大量のいわゆるインデルも検出した。何百万回となく、部分全体が遺伝子分子に新たに組み込まれたり（inversion、逆位）、単に消失したり（deletion、欠失）していた。また、環境から切り離され、逆さまに挿入されたものもあった。

各遺伝子は通常、ゲノムの中に2回（父方の染色体に1回、母方の染色体に1回）しか存在しないというこれまでの考え方も間違っている。実際には、多くの遺伝情報が重複の過程を経て、細胞核内に最大16コピー存在する。様々な研究チームが現在、ヒト遺伝子の少なくとも1500個にこのようなコピー数多型（CNV）を発見している。おそらくこのようなゼロックス遺伝子はもっと多く存在し、各人が異なるCNVプロフィルを持つ。ゲノムのCNVパターンは決して安定したものではないこと、遺伝子のコピー数が減ったり増えたりすること、そして個々のヒトの体細胞でさえ互いに異なることが発見されたことで、発見の爆発的な多さはさらに拍車をかけている。

ゲノムは自然界の不変のものであり、人間の不変のソースコードであるという考え方は、この研究結果の重みに耐えかねて崩れ去ろうとしている。米国の遺伝学者マシュー・ハーンはすでにゲノムを回転ドアに例えている：「遺伝子は絶えず生まれ、他の遺伝子は去っていく。」

特に脳機能が影響を受けているようだ：CNVは、様々な精神遅滞、自閉症、統合失調症、その他の脳の器質的障害の主な原因である。しかし、他の遺伝的プロセスとの相互作用により、CNVはおそらく健康な精神特性の発現も制御しているのだろう。カリフォルニア大学サンタクルーズ校の遺伝学者デービッド・ハウスラーは、「これはヒト遺伝学の新しい分野の中でも最もエキサイティングで実り多いものの一つです」と言う。このような遺伝子の変異をゲノムワイドに探索すると、すでに驚くべき結果が得られている。これからの医学は、超高速ゲノム配列決定と膨大な計算能力によって特徴づけられることになるだろうと研究者は予測している。

1000人ゲノム・プロジェクトは、遺伝子プールの構築作業の真相を明らかにするために開始された。3 年間にわたり、アメリカ、イギリス、中国のシークエンシングセンターからなるコンソーシアムは、世界中の1000人のゲノムの配列決定を行い、世界中のさまざまな集団から得られた遺伝子データのばらつきを記録することになっている。

ヒトゲノムの相互作用は、個々人の特異性を説明できるだけでなく、進化がヒトを形成し続けるための遺伝的組合せを生み出す。このことは、もう一つの不穏な発見を理解させる： ホモ・サピエンスという種は明らかにターボ進化を遂げている。ゲノムの何百もの領域が、他の霊長類よりもはるかに速く変化しているのだ。新しい研究では、新石器時代の初めから文明が人類の進化を100倍に加速させたに違いないとさえ結論づけている。

科学雑誌は、これらの遺伝的変異の発見を2007年の画期的な出来事として取り上げた。まだ1年も経っていないのに、ヒトとチンパンジーのゲノムを精密に比較することで、ホモ・サピエンスに至る進化の道筋を示す因子が近いうちに抽出されるとの見通しが、その雑誌で賞賛されたのである。 しかし、DNAの何が私たちを人間たらしめているのか、という疑問が解き明かされる前に、次の疑問がすでに部屋の中にある：「DNAの何が私を私たらしめているのか？」

新しい遺伝学の最初の洞察のひとつは、この疑問をほとんど陳腐化させる。すべてが驚くべき答えを指し示している： 私は多数である。

少なくとも物理的には、人間はもはや個体としてではなく、自己細胞コロニーの連合体として現れる。全遺伝子の最大10％──おそらくはそれ以上──において、母方の変異体か父方の変異体のいずれかが活性化している。 専門用語で「常染色体単相関発現」と呼ばれるこのパターンは、胚の中ですでに確立されている。そして、そこで各細胞が独自の決定を下すのである。「我々は、これは胚が着床するときに起こると考えています」とハーバード大学の遺伝学者アンドリュー・チェスは言う。その結果、大人の有機体は、遺伝的ネットワークが異なる方法で編まれた細胞グループのパッチワークのようになるのである。

これらの遺伝子カスケードにおける個々の遺伝情報が父親由来か母親由来かは、これまでの評価とは異なり、劇的な結果をもたらす。その情報量は微妙に異なるかもしれないが、ヒトの形質を制御する非常に複雑なネットワークにおいては重大な結果をもたらす。 アンドリュー・チェスのハーバード大学の研究室から、もうひとつ興味深い発見があった：ヒトの発達過程で加速度的な進化を遂げた遺伝子や、中枢神経系で重要な機能を持つ遺伝子では、モノアレリック発現が特に一般的である。このことが脳の機能と精神の構築に何を意味するかは、現時点では推定すらできない。

それ以来、少なくとも健康な有機体は、それ自身と調和して機能する調和のとれたシステムを表しているという信念を持ち続けてきた。しかし、研究結果は、生物学的にばらばらのユニットが組み合わさった、壊れやすいパズルのような絵を描いている。 従って健康とは、モザイク片のエゴイズムが管理されている不安定な状態なのである。いずれにせよ、個人の生物学的アイデンティティさえも危機に瀕している。多くの人にとっては恐ろしいことでも、アメリカの遺伝学者スティーブン・ヘニコフにとっては刺激的なアイデアである： 「我々はモザイク画であるという考え方が好きだ。」

その核心では、これは人間の発達における環境の影響を測定しようとする科学者たちの仕事も脅かしている。彼らは何十年もの間、一卵性双生児と二卵性双生児を比較する際に、環境の影響と遺伝子による規定とを区別しようとしてきた。彼らは人間の特性に対する環境からの影響の尺度として、同一の双子の対の間の差異を使用してきた──結局のところ、これらの双子は完全に同一の遺伝子を持っているのである。したがって、すべての差異は生物学的に決定されたものではなく、文化的に決定されたものに違いないのである。

しかし、現在判明しているように、このことに疑問の余地はない：一卵性双生児が遺伝的に同一でないことは事実であり、「これは本当にエキサイティングな結果です」とチェスは言う。専ら母親の遺伝子の活性パターンと父親の遺伝子の活性パターンだけでなく、CNVのパターンにも明らかな違いがあるのです。「我々は、なぜ一卵性双生児の間で、例えば複雑な病気に対する感受性に違いがあるのか、いつも不思議に思っていました。今回の発見は、その一つの説明です」 とチェスは言う。社会的、物質的な外的要因もまた、生物学を経由して人を形成することができる──遺伝子の機能を変化させることによって。いわゆるエピジェネティックな プロセスを通じて、ストレスや 苦痛、栄養不足、愛情の喪失などが、細胞核にまで影響を及ぼすことがあるらしい。

まだ大部分が謎に包まれているこれらの発見が氾濫していることから、遺伝子研究者は、宇宙の謎に包まれた 「暗黒物質」を数年間研究してきた宇宙論者と同じような運命に直面している。生物学者たちもまた、ゲノムの暗黒物質について頭を悩ませている。

彼らは、これまで「ジャンクDNA」としてゴミのように見なしてきた遺伝物質の一部に、暗黒の秘密を見つけるかもしれない。彼らにとって重要なのはゲノムの数パーセントであり、それは従来の定義では遺伝子として、細胞内のタンパク質の構築に必要な情報を含んでいる。残りは進化上のジャンクと考えられていた。せいぜいゲノムのこの部分は、実際に重要な遺伝情報同士をつなぐセメントのような安定化要素として想像される程度であった。

しかし現在では、新たに発見されたプロセスの多くが、染色体中の暗黒DNA物質によって行われていることが明らかになっている。どうやら「ジャンク」は未知の遺伝子でいっぱいで、制御モジュールによって占められているようだ。特にいわゆるマイクロRNAは、最近まで知られていなかった遺伝情報の一種であるが、多くの発達過程や疾病過程を制御している。

これらの新しい知見から導き出される結論は、次のようなものであるとしか言いようがない。 人間の特性はそのゲノムに根ざしているが、胚ゲノムというオープンシステムでは、そのゲノムをもとにどのように人間が成長するかは決して決定されない。たとえ、最後の分子まで正確に複製された胚を、子宮内で全く同じ状況下で成長させることができたとしても──「別の人間が出現するだろう」とベルリンの遺伝学者ニコラウス・ラジェフスキーは断言する。そしてそれは、教育や文化の影響がない場合でも同じである。

遺伝的プロセスの複雑さと不確定性を考慮すると、最適化された人間設計の多くのビジョンと、遺伝子研究の危険性に対する多くの警告もまた、現在では大幅に単純化された低俗な生物学主義として露呈している。ゲノムをいじることは想像以上に複雑であることが証明されつつある。そして、才能ある芸術家、優秀な研究者、あるいは単に愛する人を同一の形で復活させるためにクローンが使われるかもしれないという空想は、おそらく永遠に希望的観測のままであろう。