新たな研究で、すでに100か国以上に数千か所設置されている大気質モニタリングシステムが、環境DNA（eDNA）をすでに捕集・保存している可能性が示された。
eDNAとは、生物から放出され、環境中で見つかる遺伝物質のことだ。
科学者はeDNAを分析することで、その地域にどのような生物がいるかを特定できる。
この20年間、研究者たちはこのデータを使い、世界各地の幅広い生物多様性を追跡する方法を編み出してきた。
しかし現在、この方法で生物多様性を監視する世界規模のインフラ網は存在しない。
『Current Biology』に掲載されたCurrent Biology新たな研究によると、すでに100か国以上に数千か所設置されている大気質モニタリングシステムが、環境DNA（eDNA）をすでに捕集・保存している可能性がある。
この可能性を世界規模でさらに分析し、既存データをより適切に保存することが「急務」だと、研究は指摘している。
研究に参加していないある専門家はCarbon Briefに、今回の知見は「非常に重要で、時宜を得たものだ」と語った。
一方、別の専門家は、この研究によってeDNA分析の可能性に対する「過剰な期待」が生まれる恐れがあると警告している。
生物多様性のCSI
現在、生物多様性は人類史上最速のペースで失われつつある。
WWFの2022年の報告書によると、世界の野生生物の個体数は1970年から2016年にかけて平均69%減少した。気候変動は、生物多様性損失の主な要因の一つだ。
2022年12月、約200か国がモントリオールで、生物多様性の損失を2030年までに「食い止め、反転させる」ための一連の目標とターゲットに合意した。しかし、これらの目標を達成するには、個体数の変化を把握するための監視システムを整備する必要がある。
科学者が利用できる手段の一つが、環境DNAだ。
環境DNAは「野生生物の鑑識」のようなものだと、デビッド・ダフィー博士（フロリダ大学で野生生物の疾病ゲノミクスを研究する助教）は語る。彼はCarbon Briefにこう話した。フロリダ大学。彼はCarbon Briefにこう話した。
本質的に、あらゆる種が微量のDNAを絶えず環境中に放出しています。
［eDNAとは］生物から環境中に放出されたDNAを回収し、分析することです。空気、土壌［や］水のサンプルなどから回収できることが示されています。
このDNAは、皮膚細胞、毛、糞、鱗など、さまざまな形で放出される。ダフィーによると、ほかの観察項目とともに、種の分布域の変化を測るうえで有用な手段となる。
この手法は当初、土壌や水中に存在する過去および現在の生物多様性を分析するために使われた。ここ数十年で進歩し、ここ数年の間に科学者たちは、eDNAが空気中からも発見され、採取できることを明らかにした。
空気中からのeDNA採取を先駆けた研究者の一部は、エリザベス・クレア教授（ヨーク大学）を含め、このデータを集めるさまざまな方法を検討した。
今回の研究では、多くの国ですでに実施されている定期的な大気質モニタリングの過程で副次的に空気中のeDNAを捕集できるか、また、サンプル中の遺伝物質を数日後、あるいは数週間後に取り出せるかを検証した。
こうしたモニターの中には、研究者がeDNAを採取する際に使うものと同様のろ過方法で、大気汚染の濃度を測定するものがある。
研究者たちは、英国にある2つの大気質観測所から17点のフィルターサンプルを調べた。1か所はロンドン郊外、もう1か所はエディンバラ郊外にある。これらの観測所では、フィルターで粒子状物質を採取し、その後、空気中の汚染レベルを測るためにフィルターを分析する。これは大気質検査で一般的な手法だ。
サンプルの採取期間はさまざまだった。ロンドンのデータは、1時間、1日、1週間にわたってフィルターから採取された。エディンバラのサンプルはより長期間採取され、分析まで8か月間保管された。
サンプルを調べたところ、2か所にわたって植物、菌類、昆虫、哺乳類、鳥類、魚類、両生類など、180種の生物の痕跡が見つかった。この結果は、これらの地域で確認されている生物の種類に関する過去のデータと一致している。
「生態学的意義」
著者らは、この研究の知見は「陸上の生物多様性を監視する方法を一変させる」と記している。
世界大気質指数プロジェクトは、データベースを管理しており、132か国の主要都市2,000か所にある大気質観測所15,000か所の情報を掲載している。ただし研究によると、どの観測所がeDNA採取法に対応しているかを判断するために必要な情報は、このデータベースに含まれていない。
この地図は、ヨーロッパ、カナダ、米国で粒子状物質を採取している大気質観測所の位置を示している。
クレアによると、大気汚染モニターは「実にさまざまな種類の生物を一度に」捉える可能性がある。彼女はCarbon Briefにこう話した。
私たちのケースでは、菌類や植物から昆虫、鳥類、哺乳類、さらにはイモリまで、あらゆるもののDNAがこれらのフィルターに現れました。
生物多様性は通常、分類群ごとに非常に細かく、比較的小さな範囲で研究されます。問題は、生物多様性の損失のモデル化から、生物多様性保全に関する国際協定への対応まで、あらゆることに必要なのは、非常に大規模な測定だということです。
生物多様性の測定を本来の目的として設計された大規模インフラは、世界のどこにもありません。
研究の著者らは、大気汚染モニターはすでに生物多様性データを集めており、サンプルの「生態学的意義」が「見過ごされている」と主張する。
過大な主張
マティアス・オブスト博士（ヨーテボリ大学准教授で、スウェーデンeDNA研究所のメンバー）は、今回の知見には期待できる点があると考える一方、少ないサンプル数を根拠に研究が「かなり踏み込んだ主張」をしていると指摘する。彼はCarbon Briefにこう話した。
この研究は気に入っています。素晴らしいです。ただ、発表の仕方が気に入っているかは、あまり自信がありません。かなり誇張していると思います。
これが世界的な――彼らの言うところの――生物多様性監視プログラムにつながるという結論は、私は信じません。話が大きすぎます。
彼は、この研究によって手法の可能性に関する「期待や過剰な期待」が生まれ、実現が難しくなる恐れがあると述べる。
クレアによると、彼女とほかの研究者たちは、「これはまったく新しい資源だという期待を広めたい。これらの中に何があるのか、私たちにも分からない」と考えている。
クレアはCarbon Briefに、チーム内では限られたデータで今すぐ研究を発表するか、さらにサンプルを分析するまで待つかを話し合ったと語る。しかし、このようなデータが存在する可能性を「人々に早く知らせる」必要があると感じたという。彼女はこう付け加えた。
ほとんどの国では、測定が終わるとすぐに、文字どおりこれらの［フィルター］を毎日捨てています。
今この研究を行う理由の一つは、そうするのをやめる説得力のある理由を人々に示すことです。現時点で、生態学的価値の可能性を理解しているのは私たちだけです。保管している国もありますが、私たちが知る限り、そうしている国は多くありません。
私たちが小規模な予備研究を発表して伝えようとしているのは……［フィルターの］生態学的価値の全容が分かるまでは、捨てるのをやめてほしいということです。まだ気づいていない価値があるものを、捨ててしまうかもしれないからです。
クレアによると、サンプル中のeDNAをより適切に保存するため、簡単にできる対策もある。例えば、濡れた状態ではなく乾燥した状態で保管することや、室温ではなく冷凍庫で保管することだ。
場所が重要
メラニー・コルブ博士（メキシコ国立自治大学の研究者）は、この研究がeDNAの「非常に高い汎用性」を裏付ける証拠をさらに加えたと語る。彼女はCarbon Briefにこう話した。
この点で、この論文の提案は非常に効率的です。まったく新しい種類の情報を得るために、サンプリングや監視の追加リソースが必要ないからです。
しかし、コルブや、この研究についてCarbon Briefの取材に応じたほかの専門家は、既存の大気汚染モニターの設置場所についても懸念を示した。
コルブによると、市民のために大気質を監視している人口密集地域は、「必ずしも生物多様性を最も監視する必要がある地域とは限らない」。
今回の知見は、生物多様性監視の手法を一部で前進させる可能性がある一方、コルブは、「グローバルサウスに存在する偏りを減らすどころか、むしろ深める」恐れがあると考えている。彼女はこう付け加えた。
特定の状況では大きな進歩ですが、生物多様性の大半が存在し、その損失が急速に進んでいる地域、地方、国にとってはそうではありません。
オブストも同様の懸念を示し、生物多様性の研究のために人口の少ない地域へモニターを設置する費用を誰が負担するのかと問いかける。
クレアは、大気質モニターはすでに都市部と農村部の両方に設置されていると指摘する。その多くは国立公園や、「生物学的に非常に価値が高いと考えられる場所」にあるという。彼女はこう付け加えた。
公開データから分かる限り、すべてが都市部に集中しているわけではありません。実際、興味深い配置になっていて、生態学的にかなり価値がある可能性があります。
試料を取り出しやすいものもあれば、そうでないものもありますが、どれも非常に限られた粒子径の範囲で採取しています。そのサイズ範囲で採取している限り、［eDNA］を捕集している可能性はほぼ確実です。あとは、フィルター上の試料を実際にどう取り出すかが問題になります。
クレアによると、研究チームは発表前に、生物多様性に富むグローバルサウスの国々の専門家と、今回の知見がもたらす可能性について話し合った。
今後の可能性
ダフィーによると、この「独創的な」研究は、空気を通じてeDNAを採取する「さまざまな可能性を切り開く」。彼はCarbon Briefにこう話した。
どの動植物グループにも専門家を配置しなくても、何が存在し、時間とともにどう変化しているかを把握できます……その種のDNAを調べれば、一度のアッセイで、何がいるかを特定できます。
ダフィーは最近、環境DNAとともにヒトの遺伝情報を収集する利点や倫理的懸念を検討した研究に参加した。彼はこう述べる。
今回の研究にも確実に関係しています。モニターが混入物としてヒトのDNAを拾っている可能性は十分にあります。
デボラ・ドーソン博士（シェフィールド大学の遺伝学研究施設の責任者）は、今回の知見は「刺激的」であり、eDNA採取法の「大きな可能性」を示していると語る。彼女はCarbon Briefにこう話した。
大気汚染モニターを生物多様性の研究に利用できるという認識と証明は、非常に重要で、時宜を得た発見です。
ドーソンは、今回の知見を発展させ、「地球上のさまざまな地域で生物多様性を定期的かつ体系的に記録・比較する標準手順を定め、気候変動によって英国や世界各地で予想される変化を監視する」ことが重要だと強調する。
研究およびCarbon Briefの取材に応じた専門家によると、eDNAが大気汚染モニターに捕集されるまでに空気中をどれほど移動できるのか、正確なところはまだ分かっていない。この範囲は粒子とフィルターのサイズによって決まる。
また研究は、フィルターが回収され適切に保管されるまでの間に、eDNAが時間とともにどのように分解するかについて、さらなる研究が必要だと指摘する。
クレアによると、このeDNA監視法は、生物多様性について「測定できる範囲をまったく新しい規模へと広げる」可能性がある。
気候変動によって移動する個体群の追跡、新たな種の到来、1回の測定では見落とされる可能性のある希少種の検出などが考えられる。彼女はCarbon Briefにこう話した。
これは、種の有無だけでなく、個体群の移動を理解しようとするうえで、計り知れない可能性を秘めた資源です。
