大気汚染センサーが野生動物を見つける仕組み

世界中の生物多様性を追跡することは非常に困難です。 国家監視プログラムは大きく異なり、収集されたデータの大部分は不安定で、公に共有されるものはほとんどありません。

しかし、科学者たちは、大気汚染を監視するために世界中ですでに使用されているフィルターという、驚くべき解決策を見つけたかもしれません。

これらの装置は何十年にもわたって、動物や植物から環境中の大量の DNA を意図せずに捕捉してきました。 科学者たちは、これは生物多様性の過去および将来の変化を理解するのに役立つ可能性があると述べています。

カナダと英国の科学者らによる新たな研究で、2021年と2022年に大気質を監視するステーションが誤って動植物から大量のDNAを収集したことが判明した。収集されたデータは世界中で「生物多様性の追跡と監視において絶対的な変革をもたらす」可能性があるとしている。

テストケースとして、科学者らは、2021年9月から10月と2022年4月から5月にかけて、スコットランドとロンドンにある大気フィルターから、180種類以上の異なる植物、菌類、昆虫、哺乳類、両生類から環境DNAを回収した。これは国家規模で高解像度の生物多様性データを収集する絶好の機会である」と科学者らは研究で結論づけている。

「たった 2 台の機器で 180 を超える分類群の同定に成功したことに私たちはとても驚きました」と、研究共著者の 1 人でロンドンのクイーン・メアリー大学の生物科学講師であるジョアン・リトルフェアは語る。 動物にはコキンメフクロウ、スベスベイモリ、80種類の木や植物が含まれていました。 研究者らは、最初のサンプリングでは異常な種や個体群の移動を確認しませんでした。 これは、収集されたDNAが地元のものであり、「別の大陸から吹き込まれたものではない」ことを示していると彼らは言う。

あなたはおそらくそれも好きでしょう：

研究では、科学者らは皮膚細胞、唾液、毛髪、糞便の形で排出される空気中の環境DNAをフィルターから抽出し、特定のプライマーや分子タグを分析し、その結果をオンライン参照ライブラリと照合した。

この研究の筆頭著者でカナダのヨーク大学分子生態学の助教授であるエリザベス・クレア氏は、この研究結果は既存のインフラを生物多様性研究に利用できることを示しており、「非常に興味深い」と述べた。

「インフラはすでに整備されており、その運営の副産物として信じられないほど価値のある物質を収集することができます」とクレア氏は言います。

英国環境庁のネットワークを管理する国立物理研究所の主席科学者アンドリュー・ブラウン氏によると、これは、既存の大気質ネットワークが生物多様性データの未開発の巨大な情報源になる可能性があることを意味するという。

ブラウン氏によると、世界中の大気質ステーションは、高度に規制され標準化された方法で毎日または毎週データを収集しています。つまり、「まったく同じものをまったく同じ方法で毎日収集している」ということです。

環境 DNA は、従来の方法では識別が難しい菌類などの種の監視に役立つ可能性があります (クレジット: Craig Joiner / Getty Images)

フロリダ大学の研究者マーク・マッコーリー氏は、エアフィルターは特定の場所にどの種が存在するかについての重要な情報を提供するのに役立つだけでなく、科学者が「これらの種に地理的および時間的スケールでどのような変化が起こるかを分析することも可能にする」と述べている。最近まで予想できなかったでしょう。」

エアフィルターによる定期的なモニタリングは「生物多様性科学では前代未聞」であり、科学者が動物個体群の動態を研究し、時間の経過とともにどのように変化しているかを確認できるため、種の変化を理解する上で極めて重要である、とクレア氏は言う。

単一のサンプルとは異なり、このような繰り返し測定により、「その地域で何が起こっているのかを完全に把握できる」とクレア氏は言います。 「[特定の]集団の移動、新種の到来、または気候変動による景観の変化を検出できるかもしれません。」

現在の生物多様性モニタリングの問題は、それを行うための体系的な方法がないことだとリトルフェア氏は言います。 たとえば英国では、科学者は種を監視するために「市民科学者」によって収集されたデータに大きく依存しています。 これは蝶や鳥などの「カリスマ的な種」には有効だが、菌類や夜行性動物など、人気が低く識別が難しい他の種については記録が乏しいと彼女は言う。

「これらの（大気質）ネットワークからの環境 DNA の素晴らしい点は、それを使用して、必要な分類グループを探しに行くことができることです」とリトルフェア氏は言います。

しかしクレア氏は、体の大きさや活動がDNAサンプリングに及ぼす影響など、まだ「不明な点が多い」と警告する。 しかし、すべての種が DNA を放出するという前提があり、「範囲内に何かがあれば、それを検出する確率は等しいはずです」と彼女は言う。

この記事を報道するためにかかった旅行による排出量は 0kg CO2 でした。 この記事によるデジタル排出量は、ページ ビューあたり 1.2 グラムから 3.6 グラムの CO2 と推定されます。 この数値の計算方法について詳しくは、こちらをご覧ください。

この新しい研究は、浮遊粒子が種の識別に役立つかどうかを調べる最初の研究ではない。 クレア氏と他の科学者による2022年の研究では、動物園の空気には、そこに生息する動物を識別するのに十分な環境DNAが含まれていることが判明した。 彼らは、動物が放出した呼気、唾液、毛皮、糞便などの空気中の DNA を分析し、コペンハーゲン動物園で 49 種の脊椎動物を検出することに成功しました。

研究の筆頭著者でコペンハーゲン大学の分子生態学者であるクリスティン・ボーマン氏は、研究発表時に、空中DNAは科学者にとって「目に見えない種がそこに存在する」ことを検出できるツールであると述べた。 また、カメラトラップを設置したり足跡を追跡したりする他の生物多様性監視方法に比べて、資源の消費も少なく、費用もかからないという。

スウェーデンのヨーテボリ大学准教授マティアス・オブスト氏は、エアフィルターを使用して生物多様性を追跡する場合にはいくつかの制限があると述べています。 これらのステーションは生物多様性の高い場所では稼働していないことが多く、従来の方法の場合よりも偽陽性率がはるかに高くなる可能性が高いと同氏は指摘する。 フィルターは、例えば、通り過ぎる鳥や風で吹き飛ばされた塵から DNA を捕捉することができる。

「先走ってはいけない」と彼は言う。 「環境 DNA 手法には大きな可能性がありますが、この記事には「生物多様性監視インフラストラクチャ」に関する証拠がほとんどありません。

クレア氏によると、フィルターは都市環境だけでなく、国立公園や生物多様性に富んだ地域でもよく見られるという。 同氏は、この研究によって各国が「生態学的に重要な関心」のある新たな場所に基地を設置し、エアフィルターによって捕捉されたDNAを保存しアーカイブするよう奨励されることを期待している。

「多くの場所で、（エアフィルターで捕捉された）環境DNAはほぼ即座に捨てられています。このパイロット研究で、私たちはこれらのサンプルの生態学的価値を示しました。そのため、データがアーカイブされ、研究されることを願っています」と彼女は言います。

クレア氏は、それは信じられないほどの宝の山になるかもしれないと付け加えた。

--

で「いいね！」して、100 万人の Future ファンに加わりましょうフェイスブック、またはフォローしてくださいツイッターまたはインスタグラム。

この物語が気に入っていただけたなら、毎週の bbc.com 特集ニュースレターにサインアップしてください、「The Essential List」と呼ばれる – BBC から厳選された記事未来、文化、ワークライフ、旅行そしてリール毎週金曜日にあなたの受信箱に配信されます。