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■ 研究組織
- 代表者
- 青木健一：東京大学名誉教授；理論生物学・進化モデル記述解析
- 研究分担者
- 川崎廣吉：同志社大学・文化情報学部・教授；数理生物学・進化モデル記述解析
- 若野友一郎：明治大学・総合数理学部・准教授；数理生物学・進化モデル記述解析
- 木村亮介：琉球大学・大学院医学研究科・准教授；分子人類学・分子集団遺伝学データ解析
- 小林 豊：高知工科大学・マネジメント学部・准教授；数理生物学・進化モデル記述解析
- 研究協力者
- 山口今日子：英国・Liverpool John Moores 大学・専任講師；分子人類学・分子集団遺伝学データ解析
- 大泉 嶺：厚生労働省政策統括官・人口問題専門官；数理生物学・数理人口学・進化モデル記述解析
- 海外共同研究者
- Marcus W. Feldman：米国・スタンフォード大学・教授；集団生物学・進化モデル記述解析
- Laurent Lehmann：スイス・ローザンヌ大学・准教授；数理生物学・進化モデル記述解析
- 招待研究者
- 中丸麻由子：東京工業大学・社会理研・准教授
- 堀内史朗：山形大学・COC推進室・准教授
- 早川敏之：九州大学・基幹教育院・准教授
■ 全体研究計画（2010―2014）
【研究目的】
本班は、旧人と新人の交替劇が両者の生得的な学習能力差に求められるとする「学習仮説」の理論的根拠を明らかにする。そのために、社会学習（模倣、教示など他者から学ぶこと）および個体学習（試行錯誤、洞察など自力で学ぶこと）のそれぞれの能力が、環境変化に対する適応として進化する条件を進化モデルの研究により示し、Ｂ０２班が提供する気候変動データなどを参考にしながら、これらの能力が新人のみで高度な進化を遂げた理由を問う。また、旧人と新人の学習能力差は、両者の文化進化速度の違いに最も直接的に反映されるはずであるが、その因果関係についてＡ０１班が提供する考古学的証拠に基づいて考察する。一方、新人の高度な学習能力を担っている遺伝子を分子集団遺伝学データの統計解析により同定し、Ｃ０２班が提供する現代人の脳機能地図と照合しながら、その発現部位について議論する。さらに、進化モデルおよび分子集団遺伝学データの両面から、新人のアフリカ内外 の分布拡大の模様、速度、および経路について検討する。
【研究方法】
環境変化が社会学習および個体学習の能力の進化に及ぼす影響について数理モデルを記述・解析する。特に、環境の空間的異質性を取り入れた飛石モデル（居住地が数珠状に連なっている、Aoki & Nakahashi 2008 Theoretical Population Biology 74, 356-368 参照）や反応拡散モデル（居住地が連続的に分布する、Shigesada & Kawasaki 1997 Biological Invasions, Oxford University Press）を重点的に研究し、異質環境への分布拡大に伴って高度な学習能力（とりわけ個体学習能力）が進化する条件を導く。また、原人や旧人を含めた生物全般の分布拡大との比較において、好適環境への集合や非好適環境への進出、密度依存的な移住や移住率そのものの変化に着目しながら、新人の分布拡大の特徴を数理生態学および分子集団遺伝学の両面から検討し、上述の進化モデルの精密化を図る。さらに、新人が分布拡大する地域に、先住する旧人がいるか否かの効果も調べる。
これらの研究から得られた知見に、Ｂ０２班から提供される環境変化（居住地間の環境の違いなど）に関する定量的データなどを加え、学習能力が新人のみで高度に進化した理由を明らかにする。
学習能力の進化に文化伝達を組み入れた遺伝子・文化の共進化モデルを用いて、個体学習によって創出される新技術やその所産が、社会学習によって文化的に伝播する過程を明らかにする。これにより、現代的行動（後期旧石器、装飾品、美術品）の時空分布を予測することが可能になる。また、学習能力と文化進化速度の関係を理論的に研究する。たとえば、教示伝達（石器製作技術などが一人の熟練者から多数の初心者に伝達される）が、文化進化を早めるという一部の考古学者の主張に対して、理論的検討を行う（Aoki & Feldman 投稿中）。
現代人におけるゲノム多様性を統計解析することにより、新人の集団サイズの変遷や分布拡大のあり方について推定する。また、チンパンジー、（draft sequence が最近発表された）ネアンデルタール、および現代人のゲノムデータを活用して、新人の系統で、どの遺伝子にいつ、どこで、どの程度の強さの自然淘汰が働いたかを統計的に推定する（連鎖不平衡領域におけるスウィープ、非同義置換の比率などを利用）。とりわけ、脳神経系で発現している遺伝子において自然淘汰が働いた痕跡を調べることにより、進化モデルの前提であり、かつそれから予測される、新人の優れた個体学習能力に関与する遺伝子を同定する。
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