空気センサーによる偶然の DNA 収集は野生動物の追跡に革命を起こす可能性がある

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

この記事には所属機関を通じて完全にアクセスできます。

ロドンの大気質監視ステーションはシカ公園の近くにあるため、フィルターでダマジカ (ダマダマ) などの種から DNA を検出します。クレジット: Robert Knell

科学者は、空気中に漂う DNA を分析することで、世界の動植物を監視できるかもしれません。 これは、Current Biology 誌に 6 月 5 日に掲載された研究の結論です1。この研究では、研究チームが大気汚染監視ステーションのフィルターで捕捉した DNA を使用して、植物、菌類、昆虫、動物を含む 180 種類以上の生物を特定しました。 研究者らは、そのような観測所が遍在しているため、この方法は地球上の生物多様性の監視を変える可能性があり、希少種を検出することもできるかもしれないと述べている。

地球規模の生物多様性は急激に減少しており、1970 年以来、野生生物の個体数が 69% 減少したという推計もあります。科学者たちは、生物多様性を大規模に測定するためのインフラが不足しているため、生態系の変化と種の減少速度を追跡するのに苦労しています。 通常、研究者や保護ボランティアは、カメラ監視、対面観察、足跡や糞便などの痕跡の調査などの労働集約的な方法を使用して、狭い地域で少数の陸生種を監視します。 大規模なスケールでは、森林被覆の評価など、非常に一般的な測定のみが可能です。

出典: 参考文献 1

しかし、カナダのトロントにあるヨーク大学の分子生態学者エリザベス・クレア氏は、大気汚染追跡ネットワークを使用して自動的に収集される環境DNA（eDNA）、つまり生物によって流される少量の遺伝物質がこの問題の解決に役立つ可能性があると述べている。研究の著者。

科学者たちは、イギリスのカンムリイモリ (Triturus cristatus) やオーストラリアのキンカチョウ (Erythrura gouldiae) などの希少種または絶滅危惧種を追跡するために、約 20 年にわたって土壌と水のサンプルから eDNA を収集して配列決定してきました。 規制当局は eDNA を使用して外来種を検出してきました。 たとえば、米国魚類野生生物局は、五大湖水系のギンコイ (Hypohalftalmichthys moltrix) を監視するためにこれを使用しています。 しかし、クレア氏を含む科学者らが大気サンプルから eDNA を取得し、地上の生物多様性の調査に使用できることを報告したのは昨年になってからでした 2。 研究者らによると、DNAはおそらく生物が排出した細胞に由来するという。

最新の研究で、クレア氏らはパイロット研究を実施し、ロンドンとエディンバラ近郊にある英国の既存の大気質監視ステーションにアクセスして、地元の動植物から浮遊するeDNAを捕捉できるかどうかを確認した。 どちらも、デバイスのフィルターに捕捉される粒子状物質中の鉛などの大気汚染物質を監視するように設計されています。 エディンバラ基地は、テディントンにある国立物理研究所 (NPL) が一部運営する英国全土のネットワークの一部です。

米国魚類野生生物局は、eDNA を使用して外来種であるギンコイ (Hypohalftalmichthys molitrix) を監視しています。クレジット: Jason Lindsey/Alamy

研究者らは、シカ公園の隣にロンドンステーションを設置し、1時間から1週間までのさまざまな時間間隔でサンプルを採取し、サンプリング時間が重要かどうかをテストできるようにした。 彼らはまた、エディンバラ基地のフィルターを分析することによって、サンプルがどのくらいの期間保存できるかについても調査した。フィルターは、1週間かけてDNAを収集し、その後8か月間保存した。

NPLの科学者を含む研究チームは、各フィルターの4分の1からeDNAを抽出し、配列を決定した。 次に科学者らは、その配列を、米国国立衛生研究所が運営する GenBank などの DNA データベースで入手可能な配列と比較しました。

研究者らは、フィルター上に非常に多くの生物グループの DNA が見つかったことに驚きました。 これらには、ミソサザイ (Troglodytes troglodytes) やシジュウカラ (Parus Major) などの 34 種の鳥類のほか、トネリコ (Fraximus 属)、イラクサ (Soleirolia 属)、病原性セプトリエラ菌 (「記録の管理」を参照) が含まれていました。分類群について」）。

既存の空気監視ステーションを使用する利点は、このインフラが北中米、ヨーロッパ、アジア、南半球を含む世界中の多くの国ですでに設置されていることであると研究者らは述べています。 彼らは、生態学者がフィルターを使用できるように、大気質分析後にフィルターを保存するよう監視ステーションのオペレーターに求めています。

「それらの生態学的価値を本当に理解するまで、私たちはそれらを捨てるのをやめなければなりません」とクレアは言います。

研究者らは、エディンバラ近郊のオーチェンコース・モス大気質監視ステーションから野生動物の DNA を回収した。クレジット: 国立物理学研究所/現地サイト運営者

分子生物学者であり、シアトルのワシントン大学の研究プログラムである eDNA Collaborative の主任科学者であるアイリー・アラン氏は、既存の空気監視ステーションのネットワークを使用した空気中の eDNA の自動収集により、「環境監視を 21 年間に押し上げる可能性がある」と述べています。世紀"。 これにより、研究コミュニティはばらばらのサンプリングから、定期的かつ反復的な長期データ収集へと移行する、と彼女は付け加えた。

しかし、このモニタリング方法を広く展開する前に、研究者は広範な eDNA 収集を確保するための最適なサンプリング時間など、いくつかの詳細を検討する必要があります。 研究チームは、そのデータが、サンプリングには1日では短すぎるが、1週間では長すぎることを示唆していると述べている。十分な量のDNAを収集することと、材料が劣化するほど長期間保存することの間にはスイートスポットがあるということだ。

その他の不明な点としては、eDNA が空気中をどの程度移動するかが挙げられます。これにより、この方法で監視できる範囲が決まります。 研究の共著者でロンドンのクイーンメリー大学の分子生態学者であるジョアン・リトルフェア氏は、研究チームはeDNAが種の同定を超えてどのような生態学的情報を提供できるかを研究中であると述べた。 たとえば、この方法で種の存在量を測定できる可能性は低いと彼女は示唆しています。 しかし、鳥の移動と、それらが気候変動に応じてどのように変化しているかを監視できる可能性がある。

「何を確実に確認できるのか、私たちにはまだ分かりません」と彼女は言う。

土井: https://doi.org/10.1038/d41586-023-01850-z

リトルフェア、JE 他カー。 バイオル。 https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.04.036 (2023)。

記事 Google Scholar

クレア、ELら。 カー。 Biol. 32、693–700 (2022)。

論文 PubMed Google Scholar

リファレンスをダウンロードする

希少鳥類の発見で「環境DNA」の可能性が浮き彫りに

インドでは数百種の鳥が減少している

世界は100万種の生物種を絶滅から救うことができるでしょうか?

保全のハッキング: テック系新興企業が生物多様性の保全を目指す方法

地球の大気汚染を取り締まる化学者たち

タラ号の感動的な物語とその 20 年にわたるサンゴからのメッセージ

社説06 6月23日

コロンビアの「コカインカバ」の個体数は科学者が考えていたよりもさらに多い

ニュース 02 6月 23

なぜ「惑星の境界」という考えが環境正義を守らなければならないのか

社説 5 月 23 日

「科学の声が聞かれた」：子ども殺害で有罪判決を受けた女性、取り調べ後に赦免

ニュース 06 6月 23

史上最大の霊長類ゲノム研究は人類に驚きをもたらす

ニュース 01 6月 23

腫瘍の転写変動のパターン

ニュースと見解 5 月 31 日 23

キール、シュレースヴィヒ ホルシュタイン州（DE）

キールヘルムホルツ海洋研究センター (GEOMAR)

2023年7月8日（土）東京 2023年7月9日（日）大阪 イベント参加登録受付中！

東京と大阪、日本

自然のキャリア

これは全教職員と学生の共同の努力と、社会のあらゆる分野からの多大な支援に基づいています。

中国、北京

北京師範大学水科学学院

動植物保健庁 (APHA) は、環境・食糧・農村省の執行機関であり、動物と植物の保健庁を代表して活動しています。

サリー州アドルストーン

動植物保健庁

最先端の科学技術が影響力のある洞察の発見を推進する学際的な研究組織

上海浦東新区

ベイジーン研究所