ニール・ゲメルは、ネス湖の怪獣ネッシーの居場所を見つけるための秘密の計画を持っています。
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いいえ、本当に、彼はこれを熟考しました。 湖に何か大きな奇妙な生き物があるとしたら、それは他の何かのようにDNAで満たされた細胞を捨て去ることになります。 おそらくそれの多く。 参照ライブラリにサンプルを照合するためのdino-DNAがありませんが、ニュージーランドのオタゴ大学のゲノミクス教授であるGemmellは、存在するかどうかを判断する方法について十分に知っていると言います。現在のスコットランドに住んでいるプレシオサウルス。
必要なのは、それらの水深に漂うプレシオサウルスDNAがあるかどうかを判断する方法です。 eDNAを入力します。 いいえ、電子版のDNAではありません。 最も簡単に言えば、eDNAは科学者が生物自体ではなく環境から獲得した遺伝物質と呼ぶものです。 また、eDNAは技術的には土壌や空気中に隠れていることがわかりますが、水は非常に簡単に収集、緊張、削減できるため、特に便利な媒体です。
裏庭の小川からコップ1杯の水をすくい出し、光にかざします。 泥だらけの渦巻く水には、目に見えない生命の痕跡がたくさんあります。 モールの小さな金魚の池から海岸で波打つ波まで、すべての水は脱落した細胞のスラリーです。 さらに、科学者たちは最近、そのスラリーに含まれるDNAシーケンスをふるい分けて、動物自体を見ることなく、ワタリガニ、シロナガスクジラ、またはネス湖の怪物を区別できる方法を考案しました。
はっきりと言うと、ゲメルはネス湖でプレシオサウルスを見つける可能性に賭けていません。 しかし、彼はeDNAの力に賭けて、新しい保全戦略を考案し、現代の最も永続的な生態学的ミステリーのいくつかを解決するのを手伝ってくれます。
この技術の可能性は広大です。クロアチアでは、科学者たちが洞窟を使って、洞窟ドラゴンまたはオルムとして知られる盲目の無色の水生サンショウウオを探しています。 アメリカ南東部では、eDNAは、ヘルベンダーとして知られている巨大で秘密の両生類が過去の範囲でどれだけ減少したかを教えています。 アジアでは、研究者たちはeDNAを使って、日本のウミガメのようなクラゲを研究できることを証明したばかりです。 そしてオーストラリアでは、科学者たちは、同様のアッセイが絶滅危ed種のマッコーリーパーチでの産卵活動の研究に使用できることを発見しました。
「ネス湖の怪物を探している男として知られたくはありません」とゲメルは言います。 「しかし、eDNAについて人々に話してもらうのは素晴らしいフックだと思います。」
2016年5月10日、中国中央部の湖北省武漢にある中国科学院の水生生物研究所の長江フィンレスネズミイルカ。現在の科学者によると、フィンレスネズミイルカの個体数は1, 000匹未満です。 （新華/アラミー） eDNAがどのように見えるかを理解するために、パンを作っていると想像してください。カウンターに小麦粉を散らしているだけです。 しばらくパンをこねた後、残ったちりが少し残っていますか？ これは基本的に、彼がハドソン川から取り出した1リットルの水から抽出できるものだと、ロックフェラー大学人間環境プログラムの上級研究員であるマーク・ストックルは言います。 eDNAだけが白く漂白されていません。 茶褐色です。
そして、ネリーほど仮説的ではない動物にとって、そのマックブラウンの素材は本当の可能性を秘めています。 科学文献に目を通すと、重要な種の行動と個体群動態をよりよく理解するために、世界中でeDNAがすでに使用されていることがわかります。
一例としては、長江のフィンレスネズミイルカが研究が難しいことで有名です。 まず第一に、現存する動物は1, 050頭未満であり、この種は国際自然保護連合によって絶滅の危機にstatusした状態になっています。 さらに、ネズミイルカ（その名前が示すように）には背びれがありません。つまり、呼吸を開始するときに表面をかろうじて壊し、皮膚は生息する水と同じ濃い灰色の色合いです。
「正直に言うと、野生では見たことがありません」と、アムステルダム大学生物多様性および生態系ダイナミクス研究所の生物学者、キャスリン・スチュワートは言います。 しかし、eDNAのおかげで、スチュワートがこの不可解な種を研究するのを止めることはできません。 「eDNAを利用することで、包括的で正確なサンプリングに必要なコストと時間を削減できます。これは、特に優先順位付けと資金が低いことが多い開発途上国では常に保全作業の懸念事項です」と彼女は言います。
最終的には、ネズミイルカの減少に最も貢献している要因を迅速に把握することが目標です。 IUCNによると、この種は、次の3世代で「極めて高い」絶滅のリスクにさらされています。」ダム、えらの網、船の往来の増加は、すべて良い賭けのように見えますが、動物の追跡が難しいことを考えると、種の最後のホールドアウトがどこにあるのか、そして海洋哺乳類が繁栄していた広大な川よりもこれらのエリアをより住みやすいものにしている理由を理解するのは不可能に近い。
現在、スチュワートは、eDNAが種が存在するかどうかを明らかにするだけでなく、特定の水域にその種がどれだけ豊富にあるかを明らかにする方法の開発に取り組んでいます。 これらの結果は、他の情報（特定の餌生物種の存在、または人間の生息地が密集している地域への近さ）と関連付けて、長江のフィンレスポルシェが最もよく耐えられる条件を判断できます。
「明らかに、さまざまな種や環境に合わせたeDNA技術の最適化に取り組む多くの苦労があります」とスチュワートは言います。「しかし、ほとんどの場合、それは保全生物学にとって大きな前進です。
ニューヨークのハドソン川は生物多様性の要塞のようには見えないかもしれませんが、eDNA研究者にとって特に興味深い挑戦的な生態系です。 （Gavin Hellier / Alamy） DNAはコントラストの分子です。 いくつかの点で、それは印象的なほど頑丈で、固体岩に埋もれて数十万年生き延びたり、深海の熱水噴出孔の近くにある沸点近くの温度に耐えることができます（ただし、 ジュラシックパークのファンは、probablyに包まれた昆虫では生き残れないでしょう何百万年も）。 他の方法で、それは非常に壊れやすいです：DNAは日光、乱流、および特定の化学物質によっても分解される可能性があります。
しかし、それを理解するとき、どの品質が勝ちますか？
それが、ロックフェラー大学のストックルと彼の同僚が昨年答えようと試みた質問です。 チームは、ニューヨーク市の2つの川から毎週水サンプルを収集するのに6か月を費やし、そこに含まれるeDNAがそこに住む魚種について何を教えてくれるかを調べました。 ビッグアップルは、地球上で最も原始的でカラフルな水生生息地の1つとしてはあまり注目されていないかもしれませんが、Stoeckle氏は、淡水と海水が合流することでeDNAテストの特に興味深い、挑戦的な研究エリアが生まれると述べています。
Stoeckleは知りたいと思っていました：港をサンプリングすると、山の源流や川岸から沿岸の河口、外洋、深海に目がくらむような種が戻ってくるほど堅牢なDNAですか？ または、DNAが非常に壊れやすいので、DNAを収集または分析する前に消失または分解したのでしょうか？ 結局のところ、答えは中間にあります。
「適切な種類の魚を見つけただけでなく、適切なタイミングで見つけました」とストックルは言います。 「冬、漁師が水にラインを張る価値がないとあなたに言うとき、魚のeDNAはほとんどまたはまったく得られません。 その後、4月と5月から、平均サンプルで10から15種を採取する夏の半ば頃まで、魚のDNAの回収が着実に増加します。」
言い換えると、今年4月に雑誌PLOSONEに掲載されたストックルの発見は、ニューヨークの港での魚の回遊についてすでに知っていることを再確認しました。たとえば、ブラックシーバスは冬に沖に移動し、春に港に戻ります。
そしてそれは重要です。 この研究では、ワニのDNAが下水道（またはネッシー！）から染み出していれば、おそらくもっと多くの見出しが出ていただろうが、これらの結果は予想通りはるかに重要です。 それは、eDNAはまだ比較的新しいツールであり、真剣に考えようとするなら、いつか代わる可能性のあるメソッドから収集された信頼性の高いデータに対して較正する必要があるからです。
しかし、おそらくeDNAが提供する最大の約束は？ 科学者が非常に安価な価格で非常にクールな科学を実施する可能性。
ストックルの収集場所の1つであるニューヨーク市のイーストリバーの眺め。 （マーク・ストックル） 魚の移動について私たちが知っていることのほとんどは、大量のネットを落とし、何が起きているかを調べるか、ソーラーpingを使用して下で起こっていることのスナップショットを作成することです。 科学者は小さな川や川では、帯電した杖を使用して魚や他の水生生物を気絶させ、最も卑劣な生物でも比較的徹底した調査を行うことができます。 しかし、これらの方法はすべて、時間とお金という2つの大きな量を必要とします。
「海洋生物の調査を行うすべての人は、サンプリングの頻度と密度を増やしたいと思っています」と、海洋生物センサスの創設者およびリーダーの一人であるジェシー・アウスベルは言います。 しかし、Ausubel氏によると、船を借りるのに1日1万ドルから150, 000ドルかかるため、科学者がネットを落としたりソナーデバイスをオンにしたりすることができる回数が大幅に制限されます。
「その結果、私たちが知っていることには大きなギャップがあります」と、ロックフェラー大学の人間環境プログラムのディレクターであり、ストックルが所属するグループを率いるアウスベルは言います。
幸いなことに、DNAシーケンシングテクノロジーの最近の進歩により、eDNAアッセイに関連するコストはサンプルあたり約50ドルになりました。 これは、科学者がサンプルを収集し、従来の監視方法を使用するよりもはるかに頻繁に調査を実施できることを意味します。 そして、その物理的特性に基づいて種を特定するのとは異なり（経験が必要でありながら誤ったデータを生成する可能性があるトリッキーなスキル）、eDNAサンプルは、少しのトレーニングと滅菌容器を持っている人なら誰でも比較的簡単に収集できます。
最後に、トロール、ソナー、またはエレクトロフィッシングとは異なり、eDNAサンプリングは実質的に影響がありません。 これにより、すでにロープ上にある種の調査にこの技術が特に魅力的になります。 スチュワートにとって、これはeDNAを使用することの最も優れた点の1つです。それにより、彼女は生息地にさらに船の往来を追加することなく、長江のネズミについて質問することができます。
スチュワートは、eDNAは発展途上国にとって特に重要である可能性があると指摘しています。なぜなら、eDNAは多くの場合固有種が多く、種の損失のリスクが高い一方で、保全に投資するリソースが少ないためです。 「可能な限り多くの生物多様性を保護したいのですが、現実には、どこでどのように保全に資金を供給するかについて厳しい決定を下す必要があるということです」と彼女は言います。 また、eDNAを使用すると、これらの限られた資金をさらに活用できます。
さらに、既知の動物を保護するだけでなく、eDNAは生物学者が鼻の下を泳いでいる隠れた種を発見するのにも役立ちます。 コーネル大学の生物学者であり、アトキンソンセンターフォーサステナブルフューチャーのデイビッドロッジは、アフリカの大規模でありながらほとんど調査されていないタンガニーカ湖のような生態系でこの技術を使用する可能性を指摘しています。 研究者たちは湖にさまざまなカワスズメ科の魚がたくさんいることを知っていますが、まだ発見されていない種がはるかに多い可能性があります。
「今までに説明されていない暗黒の多様性を発見すると信じています」と、ロッジは今月初めに、保護志向の市民、科学者、活動家の集まりであるスミソニアンの地球楽観論サミットで述べました。
Stoeckleによれば、カキのヒキガエルは、ニューヨークの港でよく見られる「魅力的でugい」種です。 （バリア島自然主義者） 一方、Gemmellのような人々はこのアイデアに関心を寄せています。 Gemmellは、eDNAを使用してNessieを探すことに関するいくつかのツイートの後、過去2週間にニュージーランドで行った実際のeDNAの仕事に、2年間の水サンプルの忠実な収集とテストよりも興味があったと言います。
ちなみに、実際のeDNAの作業では、eDNAを使用して、侵略的な海藻や被嚢動物がニュージーランドの水路に定着する前に検出します。 今のところ、私たちは実際にそのような生き物に気付いたのは、それらがいったん定着した後だけです。 しかし、水路の定期的なeDNAテストでそのような生物の存在が十分早く発見された場合、攻撃を開始し、侵入が始まる前に侵入を根絶できる可能性があります。
残念ながら、スコットランドのモンスター狩りは、誰かが資金を調達したいと思うまで待たなければならないでしょう。 しかし、Stoeckle氏はこのアイデアが大好きであり、なぜ機能しないのかについて技術的な制限はないと述べています。 「唯一の問題は、ネス湖の怪物が実際に存在するかどうかです」とストックルは言います。
そして、もし彼女がそうしなかったら？ これは、eDNAを使用する科学者でさえ解決できない問題です。
