環境DNAは森林の池の水から陸生哺乳類の検出を可能にする
Environmental DNA enables detection of terrestrial mammals from forest pond water
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はじめに
環境DNA (environmental DNA; eDNA) は、水生生物のモニタリング手法として急速に普及してきました。一方で、生活の大半を陸上で過ごす哺乳類に対しては、これまで適用例が限られていました。
本記事で紹介する研究は、「陸生哺乳類も水を利用する」という生態的特性に着目し、森林内の池や水場の水を用いて哺乳類相を推定する試みです。従来のカメラトラップや痕跡調査を補完する新たな手法として、注目されています
森林内のため池から陸生哺乳類を検出する試み
この研究では、森林内に点在するため池をサンプリング地点とし、採水した水から環境DNAメタバーコーディングを行っています。多くの陸生哺乳類は飲水のために水場を利用するため、その際に体毛や唾液、糞尿など由来のDNAが水中に残されます。
MiMammalプライマー
使用されたMiMammal-U/E/B（通称マイマンマル）プライマーは、哺乳類のミトコンドリアDNAの12S rRNA領域を標的に設計されています。 NCBIに登録されている多数の哺乳類配列をもとに設計されており、広範な分類群を検出可能です。リバースプライマーにはMiFish-Uと共通の配列が用いられており、この領域が生物にとって保存性の高い重要な遺伝子領域であることを示唆しています。
野外適用の結果
北海道北部の2か所のため池から、500 mLの水サンプルを複数回採取して解析した結果、
- シカ
- ハタネズミ
- アライグマ
- トガリネズミ
など、各調査地点に共通する複数種の陸生哺乳類が検出されました。
これまで環境DNAメタバーコーディングは水生・半水棲生物に偏っていましたが、本研究は森林性哺乳類の多様性調査にも応用可能であることを示しています。
ボルネオ島の天然塩場での応用例
Tropical-forest mammals as detected by environmental DNA at natural saltlicks in Borneo
同様のアプローチは、ボルネオ島の天然の塩場（ソルトリック）でも適用されています。塩場は、植物から十分なナトリウムを摂取できない哺乳類が集中的に訪れる場所です。
この研究では、水量の少ない塩場から100–150 mLという少量の水を採取・濾過して分析しています。その結果、
- オランウータン
- バンテン
- アジアゾウ
- センザンコウ
といった、低密度で生息する絶滅危惧種の検出にも成功しています。検出種数自体は10種程度ですが、保全上の意義は非常に大きい結果です。
アマゾン・大西洋岸森林での広域調査
ブラジルのアマゾンおよび大西洋岸森林を対象とした研究では、環境DNAメタバーコーディングの広域適用可能性が検証されています。
- 水サンプル：500 mL x 3反復
- 堆積物：25 mL x 3反復
という設計でMiMammalプライマーを用いた解析を行い、108サンプルから14科の哺乳類を検出しました。そのうち13種は97%以上の相同性で種レベル同定が可能でした。アマゾンでは、ここでも複数の絶滅危惧種が検出されています。
哺乳類の約1/4が絶滅危機にあるとされる中、非侵襲的かつ広域的に適用可能な手法として、環境DNAの潜在力が示されています。
河川を利用した景観レベルでのモニタリング
別の研究では、河川水および堆積物由来の環境DNAを用いて、陸生・半水棲哺乳類の景観レベルでのモニタリングが試みられました。
また、従来手法（糞便調査やカメラトラップ）と比較し、占有モデルを用いて検出確率を評価した結果、
- 数回（3–6回）の採水
- 数週間〜数十週間のカメラトラップ設置
と同程度の検出効率が、特定の種では環境DNAで得られることが示されました。種によっては検出確率が95%以上に達しています。
まとめ
陸生哺乳類は「陸上に生息するが、水に依存する」という特性を持っています。この性質を活用し、水場を介して哺乳類相を推定する環境DNAアプローチが、実際の野外研究で本格的に使われ始めています。
実務的な調査では単独利用よりも、
- カメラトラップ
- 目視・痕跡調査
との併用が現実的ですが、調査労力の削減や検出感度の向上に大きく貢献する可能性があります。ヒト由来DNAのコンタミネーションは課題ですが、ブロッキングプライマーなどによる対策も進んでいます。
今後、哺乳類を対象とした環境DNA研究がどこまで実用化されていくのか、引き続き注目していきたい分野です。
※本記事中の画像は、紹介したオープンアクセス論文のCC BYライセンス画像、自身で作成したものを使用しています。