この研究は、ライプニッツ動物園および野生動物研究所（Leibniz-IZW）の科学者らが主導する研究コンソーシアムによって提供されたもので、社会的行動と社会的地位が、幼年期および成人期の自由生活を送るハイエナ（Crocuta crocuta）の遺伝子活性化（エピゲノム）の分子レベルで反映されることを示す証拠を提供しています。高位と低位の地位を持つメスハイエナから非侵襲的に採取された腸上皮のサンプルを分析し、地位の差が重要な生理学的プロセス（エネルギー変換や免疫応答など）を制御する遺伝子の活性化またはオフにするパターンである、社会的不平等のエピジェネティックシグネチャーと関連していることを示しました。
この結果は、2024年3月28日にCommunications Biologyにオープンアクセス記事として掲載され、タイトルは「Epigenetic Signatures of Social Status in Female Free-Ranging Spotted Hyenas (Crocuta Crocuta)（社会的地位のエピジェネティックシグネチャー：自由生活を送るメスハイエナにおける研究）」です。
哺乳類では、社会的行動と社会的地位が個体の生存、繁殖能力、および健康に大きな影響を与える可能性があります。しかし、社会的および環境的要因が生物の生理学にどのように反映されるか、その分子プロセスはまだ完全には理解されていません。
現在、ライプニッツ-IZWの進化遺伝学部門とセレンゲティハイエナプロジェクトの科学者らは、社会的地位がエピジェネティックパターン、特にDNAのメチル化（遺伝子の活性化を決定する）に影響を与えることを発見しました。
彼らは、タンザニアのセレンゲティ国立公園にいる3つのクランからの18匹の成熟したメスハイエナと24匹の子供の腸上皮細胞からDNAを分析しました。科学者らは、高位と低位の個体間でDNAのメチル化に違いがある149のゲノム領域（DMR）を特定し、検証しました。「私たちは、幼年期および成人期のハイエナの両方で、社会的不平等のエピジェネティックシグネチャーの証拠を初めて提供することができました」と、ライプニッツ-IZWの進化遺伝学部門の「Wildlife Epigenetics」ワーキンググループの責任者であり、この論文の主執筆者であるアレクサンドラ・ウェイリッヒ博士（Alexandra Weyrich, PhD）は述べています。
これらのエピジェネティックシグネチャーは、生活段階を超えて安定しており、重要な生理学的プロセスに関連していることが示されています。特定されたDMRの多くは、エネルギー変換、免疫応答、グルタミン酸受容体シグナリング、およびイオン輸送の調節に関与しています。「特に、エネルギー変換に関与する遺伝子のDMRが多数存在することが我々の注目を集めました」と、ウェイリッヒ博士の研究グループのデータサイエンティストであるコリン・ヴュリオウ（Colin Vullioud）は述べています。
共著者のサラ・ベンハイエム博士（Sarah Benhaiem, PhD）、セレンゲティハイエナプロジェクトの共同責任者は次のように説明しています。「これは、行動の違い、特に低地位のメスが長距離の探索行動を行うことが多いために起こる可能性があると疑われます。これに対して、高地位のメスはそのクランの領域内で資源を独占します。」興味深いことに、これらの遺伝子は低地位の成人メスではよりメチル化されていましたが、子供たちではそうではありませんでした。これは、頻繁な長距離移動という行動を示さない子供たちとは異なり、低地位の成人メスが高エネルギーコストに適応することを示唆しています。「観察されたハイパーメチル化の正確な生理学的結果はまだ調査中ですが、これらの発見は我々の観察と一致しており、社会的要因と生理学的要因の間の探求されていた欠けていたリンクを示唆しています」とウェイリッヒ博士とベンハイエム博士は結論づけています。
分析は、ライプニッツ-IZWのエピジェネティックスの専門知識と、1987年に始まったセレンゲティでのハイエナに関する長期研究に基づいています。この調査では、メスは個別に識別され、世代を超えて社会的地位が追跡されています。これにより、行動、生理学的要因、エピジェネティック変更、および野生集団における生存と繁殖の適合性とのリンクを研究するための理想的な条件が提供されました。
「我々はハイエナの生活を侵害することなくサンプルを採取しました」と、セレンゲティハイエナプロジェクトの創設者であり共著者であるマリオン・L・イースト博士（Marion L. Eas,t ,PhD）およびヘリベルト・ホーファー教授（Professor Dr Heribert Hofer）は述べています。「我々は研究対象の動物を追跡し、排泄された直後の非常に新鮮な糞を採取し、糞の表面から腸上皮のサンプルを保存しました。」
非侵襲的に収集されたサンプルを使用することは、調査の強みの一つであると著者らは推測しています。「我々が使用したキャプチャメチレーション法は、メチル化DNAだけでなく哺乳動物のDNAも豊富に含んでおり、細菌DNAよりもハイエナのDNAの量とシーケンシングデータの品質を向上させました」とウェイリッヒ博士は説明します。
DNAメチル化は、細胞の遺伝物質の基本的な構成要素にメチル基を転移させることによって行われる化学的変更です。該当するヌクレオベースの基本構造は変更されず、DNAメチル化は遺伝的突然変異ではなく、このDNA部分が「使用中」（活性化）か「オフ」（非活性化）かを決定する変更です。DNAメチル化は、最も重要なエピジェネティック変更であり、細胞内の生理学的プロセスに遺伝情報を利用可能にするための重要な部分です。
ハイエナは非常に社会的であり、生活史の特性が社会的地位による違いと共に生理学的プロセスや健康に差が生じるモデルとされています。ハイエナのクランでは、メスとその子孫がすべての移住オスを社会的に支配しており、社会的地位は行動的に「継承」されます。子供たちは母親からの社会的支援を受けながら群れのメンバーとの相互作用から学び、母親が服従する個体には服従し、母親が支配する個体を支配することを学びます。したがって、社会的地位は家族関係や行動規範によって決定されるため、安定して予測可能です。
「さらに、社会的地位の影響は世代を超えて生活史の軌道や健康に通常引き継がれます」とホーファー教授は付け加えます。たとえば、高位のメスはクランの領域内で資源に優先アクセスがあり、食料を探すために長距離を移動する必要がある低位のメスとは異なり、より頻繁に共同の巣穴にいて、その子どもたちにより頻繁に授乳します。この早い段階での乳依存の子どもたちは、成長が速く、成人になるまでの生存率が高く、生殖をより早い年齢で開始する可能性が高いため、低位のメスの子孫に比べて不釣り合いな利益を得ます。
写真：タンザニアのセレンゲティ国立公園にある共同巣で休むハイエナ。(Credit：Photo by Sarah Benhaiem/Leibniz-IZW）。
