野生生物は、「鼻水カワウソ」、「悪魔の犬」、「グランパス」などの奇妙な別名を持つ赤ちゃんワニほどの長さのフリルがあり、ザリガニをむさぼり食うサンショウウオであるヘルベンダーほど奇妙ではありません。巨大な両生類は、米国東部全体の岩の多い川床に忍び寄ります。少なくとも、農業、森林伐採、およびダムが水質とその範囲の多くの生息地を台無しにするまで、そうでした。最近の科学者たちは、鼻水ラッコがいまだに歩き回っている場所を特定できていません.
「彼らは大きな岩の下に隠れるのが好きで、夜行性で、川底に完全に溶け込んでいます」とロヨラ大学の生物学教授であるアンディ・アダムスは言います。 「それらを研究している人でさえ、それらを見ることはめったにありません。」
この生物の希少性と秘密主義の習性により、保護のジレンマが生じています。彼らがどこにいるのかもわからない場合、機関はどのようにヘルベンダーを保護できますか?答え:環境 DNA (eDNA) は、水生生物に革命をもたらす科学的手法です。
何十年もの間、鼻水ラッコを探すために、科学者は川床を這い回り、岩をひっくり返すのに長い日を費やす必要がありました。対照的に、eDNA は研究者にとっても被験者にとっても非常に便利です。実験室に数クォートの水を持ち帰って、標的生物の DNA の痕跡をテストしてください。これは、脱落した皮膚、生殖物質、さらには糞便に由来する可能性があります。 .生きているヘルベンダーに目を向けて、彼らが存続していることを知る必要はもうありません。代わりに、分子のフィンガープリントを見つけることで十分な証拠になります.
この秋、Adams 氏とサスケハノック野生生物協会は、eDNA を使用して、メリーランド州のサスケハナ川とその支流でヘルベンダーを探し始めました。 「私たちは、ヘルベンダーがどこにいるのかだけでなく、何人いるのかを突き止めようとしています」と、スミソニアン研究所の野生生物学者キンバリー テレルは言います。 「このツールを使って、実際にどの程度資源量を見積もることができるでしょうか?」
ヘルベンダーは、eDNA で追跡される唯一の種ではありません。この技術は 2008 年以来、イモリからチヌーク サーモン、そして最も有名なアジアのコイまでの動物を検出するために使用されてきました。科学者たちは、侵略者の前進を追跡するために eDNA に目を向けました。ネイチャー コンサーバンシーの水生生物学者であるリンゼイ チャダートンは、「煙探知器のようなものです」と述べています。 「そこに何かがあるという最初の兆候です。」
それでも、従来の eDNA 技術はかなり鈍い手段です。環境 DNA 調査は、数コピーの DNA を数百万に増幅する方法であるポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) に依存しています。 PCR は分子生物学の最も重要な方法の 1 つであり、非常に基礎的なものであるため、Kary Mullis がノーベル賞を受賞しました (そして、少なくとも 1 つの本当にチーズのような歌に影響を与えました)。しかし、eDNA の同定に関して言えば、従来の PCR (別名エンドポイント PCR または ePCR) には欠点があります。 かなり DNAが浮遊しています。アジアのコイをホストすることが知られているいくつかのサイトは、その遺伝物質について陰性であるとテストされています.
その不正確さは論争につながる可能性があります。昨年、アジアのコイの DNA の痕跡がミシガン湖で発見されました。これは、コイが原住民を締め出しかねないことを恐れる州および連邦機関にとって、長い間恐れられてきた悪夢でした。しかし、Chadderton はサンプルが生きた魚から得られたのではないかと疑っているが、他の科学者は、遺伝物質が間接的な源、おそらく鳥の糞の噴煙、または漁師のボートの船体に由来する可能性があると考えている.そして、これらは不可能なシナリオではありません。ある研究では、コイの DNA がスライムやワシの糞の中で最大 1 か月間生存できることがわかりました。
幸いなことに、定量的 PCR または qPCR と呼ばれる従来の PCR に代わる新しい方法が、いつか問題を解決するかもしれません。 qPCR により、科学者は、サイクルが完了した後ではなく、増幅プロセスをそのまま追跡できます。増幅をリアルタイムで観察することにより、研究者はサンプル中の DNA 量に関する貴重な情報を得ることができます。 「eDNA は本質的に間接的です。生物がここにいたかどうかを推測しているだけです」と、ノートルダム大学の博士課程の学生で、侵入種の遺伝子検出を研究している Cameron Turner は言います。 「しかし、qPCR は少なくとも、より決定的な答えの可能性を提供します。」
その可能性は、今月初めにアジアのコイの特定のqPCRテストを発表したTurnerのような研究者にとって魅力的です. qPCR と従来の PCR を比較したところ、新しい方法では池のコイに気付く可能性が 22 倍高いことがわかりました。方法論をさらに微調整することで、Turner は水中の 5 倍以上の DNA を検出できるようになりました。改良は最終的に五大湖のような疑わしいケースを解決するのに役立つかもしれません.ターナー氏は次のように述べています。「DNA の量を測定できるようになったので、これらのレベルではおそらく生きている生物がいると言えるいくつかのしきい値を確立できるかもしれません。」
Andy Adams の Susqehanna River のサンプルも qPCR で処理され、コイだけでなくヘルベンダーにも有効であることが証明されています。アダムズと彼のチームは、この秋の初めに 3 つの支流を調査しました。産卵中の鼻水ラッコが精子と卵で川を満たしているときです。川の水をろ過して生物学的物質の束を捕らえた後、アダムズは紙フィルターを丸めて防腐剤の入ったバイアルに詰め込み、分析のためにバッファロー州立大学の研究室に送りました. 「この状態でヘルベンダーがどこにいるかを知ることは非常に重要です」と Adams 氏は言います。
強力かもしれませんが、qPCR にも限界があります。たとえば、川に住むヘルベンダーの数を知っても、個体群の健康状態や生息地の質に関する重要かつ詳細な質問には答えられません。キンバリー・テレル氏は、「数匹の動物がぶら下がっているだけの劣化した低品質のストリームがあるか、自然に低密度である健康な人口を持つクリーンなストリームがあるかもしれません」と述べています. 「eDNA は、これら 2 つのシナリオを区別できない可能性があります。」今のところ、いくつかの質問には、古き良きロック フリッピングによって最もよく答えられるものがあります。
ベン・ゴールドファーブは、シアトルを拠点とする環境ジャーナリストであり、 ハイ カントリー ニュース。彼は @ben_a_goldfarb でツイートしています。
