エリザベス・クレアの空中eDNAプロジェクトは、空中DNAを使用して環境内に存在する種を明らかにする方法を実証し、2023年ギズモード・サイエンスフェアの優勝者となりました。
質問
空気中から DNA を採取するだけで近くの動物を特定できますか?
結果
研究チームは、実験室にあるハダカデバネズミの生息地のトンネルから空気を採取し、ネズミのDNA（そして当然のことながら、人間のDNAも）を発見しました。この技術のより大規模な検証は、英国の野外動物園で行われました。研究チームは、空気サンプルに含まれる微量の遺伝物質から、多数の動物園の動物を特定することに成功しました。
なぜ彼らはそれをしたのか
「これはまだ法医学的保全生態学の領域です。研究室で扱った中で最も微量のDNAを扱っています。つまり、汚染のリスクが最も高く、シグナルを失ってしまう可能性も非常に高いということです」と、カナダのヨーク大学の分子生態学者でプロジェクトリーダーを務めるエリザベス・クレア氏は述べた。「自分の研究室の近くで文字通り呼吸することについて、これほど心配したことはありませんでした。」
「空中DNAの本当に素晴らしい点は、陸上生態系を高スループットかつ自動化できる可能性があるということです。これはこれまで不可能だったことです」と、英国クイーン・メアリー大学の生物学者、ジョアン・リトルフェア氏は述べています。「世界の多くの地域では、問題の規模の大きさ、あるいは一部の種が希少であったり、非常に見つけにくかったり、夜行性で観察が困難であったりするため、生物学的モニタリングに非常に苦労しています。しかし、空中DNAを観察すれば、生物学における様々な分類群を効率的にモニタリングできます。これは、保全にとって様々な刺激的な意味合いを持つでしょう。」
Airborne DNAが勝者である理由
空中eDNA（環境DNAの略）は、科学者が環境とそこを移動する生物を理解する方法を根本的に変える可能性があります。環境DNAの採取方法は既に存在し、研究者は海洋環境では水サンプル、陸地環境では土壌サンプルを採取することができます。この大気サンプル採取技術はまだ初期段階ですが、環境DNA研究を前進させる革新的な方法です。他の研究チームも空中eDNAの研究を行っており、このアプローチが再現可能であることを示しています。この方法が完成すれば、生物学者は直接観察することなく、ある地域における複数の種の個体群をモニタリングし、繁殖期、異常気象、その他の要因によって個体群がどのように変動するかを学ぶことができるようになります。
次は何？
クレア氏のチームをはじめとする研究者たちは、様々な環境における空中eDNAの収集とサンプリングの応用と限界について、今後も検証を続けていく予定です。大気サンプルからどれほどの情報が得られるか、例えば、大気中のDNAの量が環境中の種のバイオマスと相関しているかどうかなどを理解するには、さらなる研究が必要です。また、この手法を様々な場所で適用し、コウモリのねぐら、ハダカデバネズミの巣穴、動物園と同様に、熱帯や乾燥地帯の屋外環境でも同様に機能するかどうかを理解する必要があります。空中DNAの採取が普及すれば、絶滅が危惧されている動物の生存を証明したり、外来種の拡散状況を明らかにしたりするために活用できる可能性があります。
チーム
エリザベス・クレア（ヨーク大学）; キャサリン・アダムス（ハマートン動物園）; フランシス・ベネット（ロンドン大学クイーン・メアリー校）; アンドリュー・ブリスコー（ネイチャーメトリクス）; ロージー・ドリンクウォーター（ミュンヘン・ルートヴィヒ・マクシミリアン大学）; ケイトリン・ダイアー（ロンドン大学クイーン・メアリー校）; クロエ・エコノモウ（シンジェンタ）; クリス・フォークス（ロンドン大学クイーン・メアリー校）; ブロック・フェントン（ウエスタン大学）; チャールズ・フランシス（カナダ野生生物局）; エマ・フレーリッヒ（ノーザンアリゾナ大学フラッグスタッフ校）; ニーナ・ギャレット（ヨーク大学）; ジェームズ・ギルバート（ロンドン大学クイーン・メアリー校）; ナタリア・イワノバ（ネイチャーメトリクス北米）; ジョアン・リトルフェア（ロンドン大学クイーン・メアリー校）ナンシー・シモンズ（アメリカ自然史博物館）、フェイス・ウォーカー（北アリゾナ大学フラッグスタッフ校）、ジョナサン・ワトキンス（クイーンズランド工科大学）。
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