気候変動により陸と海の両方で生息環境が変化する中、ある日ビーチに行ったら、見覚えのない海の生物の周りに、記憶とはまったく異なる場所にいることに気づくかもしれません。
日本最大規模の海洋環境DNA（eDNA）研究の一環として、沖縄科学技術大学院大学（OIST）の研究者らは、これまでの記録が示唆していたよりもさらに北の冷涼な海域に100種以上の魚が生息している可能性があるという証拠を発見した。これらの観測により、魚の生息可能範囲をこれまで以上に詳細に追跡できるようになり、地球温暖化や気候変動に直面する中で特に重要になります。現在、ジャーナル「Diversity and Distributions」に掲載されているその結果は、eDNAサンプリングが、日本および世界全体に経済的、社会的、環境的影響を与える海の景観の変化についてどのように洞察を与えることができるかを浮き彫りにしています。
気候変動により魚が冷たい水域に移動し、地元住民に影響を与える
気候変動はすでに世界中で自然の生息地を根本的に変えており、今後数十年にわたってその変化は続き、特に沿岸の海洋生物が危険にさらされている。気候変動に伴う海水温の上昇の主な影響の 1 つは、海洋生物がより冷たい水を求めて生息可能な範囲に変化をもたらすことです。経済と文化が海と深く結びついている日本は、このような大規模な移民の劇的な結果を経験する用意ができている。
OISTの海洋気候変動ユニットの責任者で、この研究の主任著者であるティモシー・ラバシ氏は、地元の人々はすでにこうした影響を感じていると説明し、「日本中の漁師たちは、数十年前と比べて、自分たちが釣る魚の種類に違いがあることにすでに気づいている。これが問題なのは、これらの地域の人々は、これらの新しい種類の魚を買ったり、調理したり、食べたりすることに慣れていない可能性があり、同時に、それらの魚は、文化的または歴史的に重要と思われる料理を作ることができないからである」と説明する。そして、新しい種類の魚が突然流入してくるということは、それらを捕獲するために新しい技術、道具、知識が必要になることを意味しており、特に家族経営の小規模な漁業にとっては困難です。」
しかし、現地での経験を除けば、どの地域や種が影響を受けるかを正確に理解することは依然として課題です。種の範囲を追跡するための典型的な手法には、市民科学観察ネットワーク、フィールドでのサンプリング、標本収集、最適な生息地の予測などが含まれますが、完璧な手法はありません。未検証のデータ、高額な時間と金銭的コスト、予測の不確実性が多いため、海洋生物学者や生態学者は、海洋生物の生息地の変化を理解し、モデル化するためのより良い方法を探してきました。
この研究は、eDNAサンプリングを使用して以前のデータを補完することを目的とした新しい技術を国規模で適用した最初の研究です。警察の刑事が犯罪現場で微量の DNA を探して犯人を特定できるのと同じように、科学者は最近、さまざまな海洋生態系に存在する動物の DNA の小さな断片のカタログ化を開始しました。汚染を避けるために注意を払う必要がありますが、これにより研究者は、特定の場所に存在する可能性のある数千の種のスナップショットを、一般的な調査方法よりもはるかに少ない投資時間で、必要な海水のバケツ 1 つだけで得ることができます。収集後、海水中の DNA が抽出され、配列決定され、遺伝物質の起源を特定する参照 DNA 構造と比較されます。
eDNA分析のための水サンプルを収集する準備をするボートに乗るアイシェ・ハルカ・オオシマ・アシュクバシュ。
© 河合絵里奈
日本における過去の海洋研究により、魚の生息範囲の変化の追跡が可能になった
OIST博士課程を卒業し、研究の筆頭著者であるアイシェ・ハルカ・大島・アシュクバシュ氏は、日本は海洋範囲の変動の影響に関して最も脆弱な国の1つであるだけでなく、そのような研究が実施できる世界で唯一の場所の1つでもあると述べ、「この方法を日本で適用する利点の1つは、MiFishプライマーとして知られるeDNA解析に必要な参照DNA配列が日本で開発されたという事実であった。研究者は大量の研究を行ってきた」と述べた。地元の海洋動物の配列を解明し、日本国内での種検出の範囲と精度を高める取り組みを行っています。」
「私たちはここOISTにあるすべての必要なDNA配列決定施設にアクセスできます。そして同じくらい重要なことに、私たちが協力できる日本中の海洋観測所とそのスタッフのネットワークにアクセスできるのです。」と大島・アシュクバシュ氏は続けます。
MiFish の参照データを入手したとしても、日本の海岸線に沿った魚の分布を特徴づけるために十分な情報を得るには、地元の漁業、環境機関、科学者との協力が鍵でした。この研究のために、Oshima Açıkbaşらは新たに収集した約1000のeDNAサンプルを提供した。これまでのサンプリング作業と組み合わせることで、2017 年から 2024 年までの 7 年間にわたり、日本の海岸線に沿った 316 のユニークな場所で採取された 2,672 個のサンプルが得られました。
以前のデータベースの内容とAçıkbaşらによって採取された新しいサンプルを含む、この研究に関与した日本全国のサンプリング場所の地図。
© 大島アジクバシュほか
その結果、これまでに記録されたものよりさらに北の場所に出現した126種を含む、数千の異なる魚種が特定されました。これら 126 種の中には、アカダイ (D. maruadsi) やツマハタ (E. fasciatus) などの商業的に重要な魚や、「イソヤケ」として知られる現象で藻場に回復不能な損傷を与える疑いのあるクロアイゴ (S. fuscescens) などの種も含まれています。
日本の既存の配列決定データベースがこの研究の基礎であったのと同様に、より多くの eDNA データが利用可能になるにつれて、この技術の価値は増大します。そして、特定の場所での DNA の有無に基づく記述的な測定を超えて、オオシマ・アジクバシュのような研究者は、DNA が特定の場所に存在し、他の場所には存在しない理由と方法についての予測モデリングを探求しようとしています。しかし、さらなる開発がなくても、これらのデータと結果は、海岸線、漁業、日本の遺産を保護するための将来の政策を形成する上で大きな役割を果たすことが期待されています。
