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연구 조직:
연구 항목
- Kenichi Aoki, Emeritus Professor,
Theological Biology, The University of Tokyo
공동 조사관
- Joe Yuichiro Wakano, Associate Professor,
Mathematical Biology, Institute for Advanced Study of Mathematical Sciences, Meiji University
- Ryosuke Kimura, Associate Professor,
Molecular Anthropology, Graduate School of Medicine, University of the Ryukyus
- Yutaka Kobayashi, Associate Professor,
Mathematical Biology, Department of Management, Kochi University of Technology
- Kyoko Yamaguchi, Full-Time Lecturer,
Molecular Anthropology, Liverpool John Moores University, UK
- Ryo Oizumi, Research Officer of Demographic Affairs,
Mathematical Biology, Mathematical Demography, DG Bureau for Policy Planning and Evaluation, Ministry of Health, Labour and Welfare
해외 공동 연구자
- Marcus W. Feldman, Professor,
Population Biology, Department of Biology, Stanford University, USA
- Laurent Lehmann, Associate Professor,
Mathematical Biology, Department of Ecology and Evolution, University of Lausanne, Switzerland
초대 연구자
- Mayuko Nakamaru, Associate Professor,
Graduate School of Decision Science and Technology, Tokyo Institute of Technology
- Shiro Horiuchi, Associate Professor,
COC Promotion Office, Yamagata University
- Toshiyuki Hayakawa, Associate Professor,
Faculty of Arts and Science, Kyusyu University
연구목적
환경변화가 사회학습 및 개체학습 능력의 진화에 미치는 영향에 대해 수리모델을 기술, 분석한다. 특히 환경의 공간적 이질성을 반영한 징검돌 모델(거주지가 염주 모양으로 나열되어 있음, Aoki & Nakahashi 2008 Theoretical Population Biology 74, 356-368 참조)과 반응확산모델(거주지가 연속적으로 분포되어 있음, Shigesada & Kawasaki 1997 Biological Invasions, Oxford University Press)을 중점적으로 연구하여 낯선 환경에 대한 분포확대로 인해 고도의 학습능력(특히 개체학습능력)이 진화하게 된 조건을 도출한다. 또 원시인이나 구인을 포함한 생물 전반에 보이는 분포확대와 비교할 경우, 적합한 환경에 대한 집합 및 비적합한 환경에 대한 진출, 밀도 의존적 이주 및 이주율 자체의 변화에 주목하면서 신인의 분포확대의 특징을 수리생태학과 분자집단 유전학의 두 가지 측면에서 검토하여 상기 진화모델의 정밀화(精密化)를 도모한다. 또 신인이 확대 진출한 지역에 먼저 정착해 살고 있는 구인은 없었는지, 그 여부에 대한 효과도 함께 조사한다. 이들 연구를 통해 습득한 지식과 함께 B02그룹이 제공한 환경변화(거주지 간의 환경 차이 등) 관련 정량 데이터 등을 활용하여 학습능력이 왜 신인만 고도 진화했는지 그 이유를 밝히도록 한다.
학습능력 진화에 문화전달을 접목시킨 유전자와 문화 공동진화모델을 활용하여 개체학습에 의해 창출된 신기술 및 소산물이 사회학습을 통해 문화적으로 전파된 과정을 밝힌다. 이를 통해 현대적 행동(후기 구석기, 장식품, 미술품)의 시공분포를 예측할 수 있을 것으로 기대된다. 또 학습능력과 문화진화 속도의 관계를 이론적으로 연구한다. 이를테면 교육전달(석기제작기술 등이 한 명의 숙련자를 통해 다수의 초보자에게 전달된다)이 문화진화를 앞당긴다는 일부 고고학자들의 주장을 이론적으로 검토한다(Aoki et al. 2011).
현대인의 게놈 다양성에 대한 통계분석을 통해 신인 집단규모의 변천 및 분포확대의 양상에 대해 추정한다. 또 침팬지, 네안데르탈(draft sequence가 최근 발표되었음) 및 현대인의 게놈 데이터를 활용하여 신인의 계통(系統)에서 어떤 유전자에 언제, 어디서, 얼마나 강한 자연도태가 일어났는지를 통계적으로 추정한다(연쇄 불평형 영역의 스윕, 비동의치환 비율 등을 이용). 특히 뇌신경계에 모습을 드러내는 유전자에서 자연도태가 일어난 흔적을 조사하여 진화모델의 전제이자 그로부터 예측할 수 있는 신인의 뛰어난 개체학습능력과 관련된 유전자를 밝혀낸다.
연구방법
본 그룹에서는 구인과 신인의 교체극이 양자의 타고난 학습능력 차에 기인한다는 ‘학습가설’의 이론적 근거를 밝히는 것이 연구의 목적이다.
그를 위해 사회학습(모방, 교육 등 타자로부터 습득한 것) 및 개체학습(시행착오, 통찰 등 자력으로 학습한 것)의 각각의 능력이 환경변화에 대한 적응으로서 진화하는 조건을 진화모델 연구를 통해 제시하고 B02그룹이 제공하는 기후변동 데이터 등을 참고하여 이러한 능력이 신인에게만 있다는 것과 어떻게 고도의 진화를 이루었는지를 조사하도록 한다.
또 구인과 신인의 학습능력 격차는 양자의 문화진화 속도의 차이에 가장 직접적으로 반영되겠지만 그 인과관계에 대해 A01그룹이 제공한 고고학적 증거를 토대로 고찰한다.
한편 신인의 고도의 학습능력을 책임지고 있는 유전자를 분자집단 유전학 데이터의 통계분석을 통해 밝혀내고 C02그룹이 제공하는 현대인의 뇌기능 지도와 서로 대조하면서 그 발현부위에 대해 논의한다.
나아가 진화모델과 분자집단 유전학 데이터, 이 두 가지 측면에서 신인의 아프리카 안팎의 분포 확대 모양, 속도 및 경로에 대해 검토한다.
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