eDNAの力：DNAメタバーコーディングが生物多様性モニタリングを革新する方法

要約

本記事では、環境DNA（eDNA）とDNAメタバーコーディングの力について探求し、科学者が生物多様性を監視する方法を革新する方法を探ります。eDNAを通じて、研究者は目に見えない最も難捕な種を検出できます。DNAメタバーコーディングは、環境からサンプルを取り、酵素を使用して細胞タンパク質を分解してDNAを放出し、それを純化して参照データベースと比較して存在する種を特定する方法です。この方法により、過去10年間に数万種類の発見があり、侵略的種の追跡、生物多様性の監視、そして長く絶滅した種のストーリーを語ることができます。

eDNAとDNAメタバーコーディングとは何か？

科学者は遠隔地にいる難捕な動物を監視するために何年もカメラトラップを使用してきましたが、これらのトラップは常に決定的な証拠を提供していませんでした。しかし、過去10年間で、研究者は最も難捕な種を検出できる方法を開発しました。その1つがDNAメタバーコーディングで、環境からサンプルを取り、酵素を使用して細胞タンパク質を分解してDNAを放出し、それを純化して参照データベースと比較して存在する種を特定する方法です。

DNAメタバーコーディングはどのように機能するのか？

DNAメタバーコーディングは、土壌のコア、水の試験管、糞便、昆虫トラップ、またはヒルの胃からの血液などの環境サンプルから始まります。研究者は、サンプルをブレンドして細胞タンパク質を分解してDNAを放出し、それを純化することでDNA以外のものをすべて取り除きます。その結果、サンプルのすべてのDNAのスープが得られます。科学者は、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を適用し、ユニバーサルプライマーと呼ばれる人工DNAストランドを使用します。これらのプライマーは、種によって類似したDNA配列に結合し、種固有の遺伝的バーコードを増幅します。次に、ハイスループットシーケンシングが数百万のDNAフラグメントを同時に読み取ります。最後に、研究者は参照データベースと比較して、存在する種の数と種を特定するか、または新種を発見したかどうかを確認します。

DNAメタバーコーディングの応用

DNAメタバーコーディングにより、過去10年間に数万種類の発見がありました。カナダオオヤマネコのような難捕な動物を検出し、侵略的種を特定するのに役立ちます。ヨセミテでは、研究者がeDNAを使用して侵略的なウシガエルを追跡し、除去しました。これらの両生類の痕跡が残らなくなった後、絶滅した絶滞したカリフォルニア赤脚カエルを再導入しました。DNAメタバーコーディングは、生物多様性を監視するためにも使用できます。従来の方法では、1ヘクタールの熱帯雨林のすべての昆虫を分類することに数十年かかることがあります。しかし、昆虫トラップからのDNAは数か月でこれらの結果を得ることができます。1つの研究では、中国の雲南省内の隣接する森林と植林地の昆虫を比較しました。すぐに、植林地がより少なく、森林の昆虫グループが不均等に影響を受けたことがわかりました。バッタはクリアされた地域で繁栄し、専門の森林甲虫は減少しました。eDNAを使用することで、科学者は複雑な生態系の相互作用を調べることができます。花を訪れる何千もの昆虫を追跡することは不可能です。代わりに、研究者は花や昆虫に残されたDNAを研究し、受粉ネットワークをマップ化することができます。eDNAは、長く絶滅した種のストーリーを語ることさえできます。研究者は、北極の永久凍土を深く掘り下げ、50,000年前のDNAを発見し、それをウールリー・マンモスの胃の中で見つかった栄養豊富な植物に合わせました。eDNAを使用することで、彼らは最後の氷河期にアークティックステップに栄養の少ない草が侵入し、マンモスの減少に貢献した可能性があることも発見しました。