西村剛 霊長類研究所准教授、松沢哲郎 同教授、鈴木樹理 同准教授らの研究グループは、松澤照男 北陸先端科学技術大学院大学教授（現副学長）、森太志 同博士後期課程学生（現岩手医科大学博士研究員）、埴田翔 同博士前期課程学生（現金沢工業大学職員）らとの共同研究で、ヒトは、チンパンジーなどに比べて、鼻腔における吸気の温度や湿度を調整する能力が劣っていることを明らかにしました。

このことから、チンパンジー的な猿人とは異なり、現在のヒトの鼻腔形状が成立した原人で鼻腔機能が劣化したことが示されました。

この成果は、2016年3月24日付けの米国科学誌「PLoS Computational Biology」に公開されました。

研究者からのコメント 6年前から共同研究を始めました。前例のない研究だったので、試行錯誤の繰り返しでした。始めた当初は、原人の鼻や鼻腔の形態進化は温度や湿度調整機能に適応的であると目論んでいましたが、結果は全く逆になってしまいました。自分の見る目のなさを痛感しながらも、私たちヒトの形態進化に新しい見方を提供できたことは喜ばしいです。今後は、さまざまな環境に進出したサル類での鼻腔形態の機能適応を明らかにしていきたいと考えてます。

概要

いわゆる原人とよばれるホモ属人類は、280万年から230万年前頃にアフリカで現れました。他の人類はチンパンジーのような顔つきでしたが、原人は、私たちのような平らな顔で、突き出した鼻ももっていました。鼻腔や鼻は、吸った外気の温度や湿度を調整する重要な機能を果たしています。

西村准教授を中心とする医・工・生物学融合研究グループは、ヒトと、チンパンジーとマカクザルの鼻腔における温度と湿度の調整能力を、鼻腔のデジタル三次元形状モデルを用いたコンピューター数値流体力学（CFD）シミュレーションにより評価しました。ヒトは原人の、チンパンジーはそれ以前の猿人たちのモデルです。霊長類研究所でチンパンジーやマカクザルをコンピューター断層画像法（CT）で撮像し、鼻腔のデジタルモデルを作成しました。それをもとに、北陸先端科学技術大学院大学と共同で、CFDシミュレーションにより評価を重ねました。チンパンジーのシミュレーションは世界初です。ヒトは、チンパンジーやマカクザルに比べると、温度、湿度ともに調整機能がかなり劣っていることがわかりました。また、特有の突き出した鼻は、それにはほとんど役に立っていませんでした。

現代人の鼻の形は、人種によってさまざまですが、それは住んでいる気候環境に適応した結果と言われています。それゆえに、原人で突き出した鼻ができたのにも、何らかの機能的利点があると言われてきました。しかし、原人は、それ以前の人類に比したとき、鼻腔の温度・湿度調整能力という点では劣化したと考えられます。それでも、生き残れたのは、平たい顔と同時にできた長い咽頭でさらなる調整が可能だったからかもしれません。原人が生きていた更新世は、アフリカも含めて、世界的に気候変動が激しい時代です。また、原人は、人類では初めてアフリカ大陸を出て、さらに気候が厳しいユーラシア大陸へとその分布を広げました。鼻腔と咽頭形態の相補的な進化が、私たちを含むホモ属人類の繁栄の基礎となったのでしょう。

チンパンジーの鼻腔の気流と温度変化のシミュレーション:： 線は気流（青から赤にかけて速さが増す）、断面は温度分布（青から赤にかけて温度が増す）を表す。 チンパンジーの鼻腔の気流と温度変化のシミュレーション:： 線は気流（青から赤にかけて速さが増す）、断面は温度分布（青から赤にかけて温度が増す）を表す。

詳しい研究内容について

書誌情報

[DOI] http://dx.doi.org/10.1371/journal.pcbi.1004807

[KURENAIアクセスURL] http://hdl.handle.net/2433/209816

Takeshi Nishimura, Futoshi Mori, Sho Hanida, Kiyoshi Kumahata, Shigeru Ishikawa, Kaouthar Samarat, Takako Miyabe-Nishiwaki, Misato Hayashi, Masaki Tomonaga, Juri Suzuki, Tetsuro Matsuzawa, Teruo Matsuzawa

"Impaired Air Conditioning within the Nasal Cavity in Flat-Faced Homo"

PLOS Computational Biology 12（3）: e1004807, Published: March 24, 2016