海水温の上昇により、世界のサンゴが死滅しつつあります。
選択的育種は命綱となり、これまで耐えられなかった温度でも生き延びられるようにする可能性があります。
中には36℃もの高温に耐えられるサンゴもいます。
私たちの新たな研究によると、選択的育種を一世代行うだけで、サンゴは極端な高温により強く耐えられるようになります。この発見は、海洋の温暖化によって脅かされているサンゴ礁に救いの手を差し伸べる可能性があります。世界の海洋の温暖化によって脅かされている。
私たちの研究は、『Science Advances』誌に掲載されたにおいて、世界で最も高温の海域に生息するサンゴが、そのような高温を経験したことのないサンゴと交配した場合でも、耐熱性に関連する有益な遺伝子を子孫に伝えられることが示されました。
世界各地のサンゴは、経験する水温も、ストレスを受けたり死滅したりすることなく高温に耐える能力も、大きく異なります。ペルシア湾では、サンゴが極端な水温に対して遺伝的に適応しており、夏季に34℃を超える状態が数週間続いても耐え、日平均で最高36℃まで耐えています。
これらの水温は、サンゴが生息する他のどの地域よりも2～4℃高く、ペルシア湾以外のサンゴ礁における今世紀末の予測値と同等です。
このことから、耐熱性に有益な遺伝子変異を、これらの極端な高温を経験したことのないサンゴの個体群に移すことができるのかという疑問が生じました。これを確かめるため、ペルシア湾から『Platygyra daedalea』のサンゴの断片を採取し、夏季の水温がはるかに低いインド洋の同種のサンゴと交配させました。Platygyra daedaleaの同種サンゴと交配させました。
その後、得られた子孫（サンゴ幼生1万2,000個体以上）に高温ストレスを与え、両親のそれぞれの生息地の夏季最高気温である33℃と36℃に耐えられるかを調べました。
即時の効果
インド洋の母親とペルシア湾の父親を交配させたところ、耐熱性が即座に伝わることがわかりました。これらのサンゴは、純血のインド洋のサンゴと比べて高温下での生存率が84％向上し、純血のペルシア湾のサンゴと同程度の耐性を示しました。
ゲノム解析により、耐熱性の向上は、ペルシア湾のサンゴに由来する有益な遺伝子変異を受け継いだことによるものであることが確認されました。ペルシア湾の父親の多くは、高温ストレスに対してより強く耐えられる子孫を産み、これらの父親とその子孫は、より高い耐熱性と関連する重要な変異を持っていました。
逆に、インド洋の父親の多くは、高温ストレスを生き延びる能力が低い子孫を産み、耐熱性と関連する遺伝子変異を持つ可能性も低いことがわかりました。
適者生存
喜ばしいことに、耐熱性と関連する遺伝子変異はペルシア湾のサンゴだけに見られるものではありませんでした。インド洋の父親2匹からは、高温ストレス下で予想以上に高い生存率を示す子孫が生まれ、ペルシア湾のサンゴに多く見られる耐性関連の遺伝子変異の一部を持っていました。
このことから、海洋の温暖化が進むなかで自然選択が作用しうる遺伝的多様性を持つ個体群が存在することが示唆されます。選択的育種は、この過程を加速させられる可能性があります。
現在、グレートバリアリーフと西オーストラリアに生息する同種のサンゴについて、耐熱性の遺伝的基盤を評価しているところです。どのような遺伝子変異が耐熱性と関連しているのか、これらの変異がサンゴ礁の内部および間でどのように分布しているのか、そしてそれらがペルシア湾のサンゴを極端な高温下でも生き延びさせる変異と同じものなのかを明らかにしたいと考えています。
この知見は、オーストラリアのサンゴが急速な温暖化に適応する可能性を理解する助けとなるでしょう。
本研究により、選択的育種が海洋温暖化に対するサンゴの耐性を大幅に高めうることが示された一方で、耐熱性と他の重要な形質との間にトレードオフがあるかどうか、またこのような育種に重大な遺伝的リスクが伴うかどうかは、まだわかっていません。
本研究は、サンゴが礁に定着した後にサンゴと密接に共生する藻類を含まない幼生を用いて行いました。そのため、サンゴが藻類と共生する後の生活段階においても、耐熱性の遺伝的改良が維持されるかを調べることも重要です。
もちろん、海洋温暖化の脅威からサンゴを守るには、多方面からの取り組みが必要であり、特効薬はありません。選択的育種は特定のサンゴ個体群に一時的な猶予をもたらすかもしれませんが、生態系全体を守るには不十分であり、海洋の温暖化を抑えるために必要な温室効果ガスの緊急削減の代わりにもなりません。
