アマゾンへの液体窒素タンクの搬入が鳥類学の遺伝革命を引き起こすのにどのように役立ったか

国立自然史博物館

約40年前、スミソニアン博物館の動物学者ゲイリー・グレイブスは、博物館のDNAコレクションの中核を形成する組織サンプルをジャングルで収集しました。

ジャック・タミシア

1986年、鳥類学者のゲイリー・グレイブスとスミソニアン博物館の生物学者のチームは鳥を求めてブラジルのアマゾン流域の人里離れた地域に降り立った。 次の7週間で、グレイブスはマラリアに感染し、ピラニアがたくさん生息する支流に浸かり、何世紀にもわたってこの地域の探検家を悩ませてきた他の多くの困難に耐えました。

しかし、鳥たちはそれをすべて価値のあるものにしてくれました。 アマゾンの熱帯雨林には、色とりどりのコンゴウインコ、ハシブトオオハシ、光り輝くキヌバネドリ、巨大なオウギワシなど、1,500 種以上の鳥類が生息しています。 グレイブス氏は、遠征中に遭遇したさまざまな鳥から心臓、肝臓、筋肉のサンプルを収集しました。 蒸し暑い荒野で組織サンプルを冷たく保つために、彼はアマゾンに持ち込んだ液体窒素のタンクに組織サンプルを保管しました。

現在、国立自然史博物館の鳥類の学芸員を務めるグレイブス氏は、ジャングルから遺伝子データの宝庫を採取していた。 彼は、電荷を利用してサイズごとにタンパク質を分離する当時最先端の技術であるタンパク質電気泳動を使用して組織抽出物を分析することを計画していました。 1986 年には、DNA を配列決定するための詳細な実験技術はまだ発明されていませんでした。

手頃な価格で正確なゲノム配列決定技術の欠如により、これらのサンプルの真の価値が数十年にわたって不明瞭になってきました。 しかし、DNA 配列決定プロセスが改善されるにつれて、グレイブスと彼の同僚は、ついにその運命の遠征で収集されたサンプルの科学的可能性を認識できるようになりました。 ago は最終的にそのようなことに役立つでしょう」と Graves 氏は言いました。

現在、地球上で国立自然史博物館ほど大きな DNA の保管庫は存在しないかもしれません。

2015 年に B10K プロジェクトが開始されて以来、グレイブス氏と同僚は、約 363 種の鳥類のゲノムを概説する大量の論文を発表し、その数も増えています。 これらの各遺伝子データセットは、世界中の研究者が独自の研究に使用できるように公開されています。 B10Kの研究者らは、この広大な遺伝的アーカイブを構築する中で、鳥が過去の環境変化にどのように反応したかについて大規模な質問をすることができ、これは羽毛のある動物が将来どのように生き残るかについての手がかりを提供する可能性がある。

過去数か月の間に、グレイブスと彼の同僚は、遺伝学を使用して263種の異なる鳥が過去100万年にわたる気候変動にどのように反応したかを推測する一対の論文を全米科学・自然アカデミー紀要に発表した。 研究チームは、さまざまな鳥種の体の大きさ、卵の数、くちばしの長さなどの特定の特徴を測定しました。 次に彼らは、その遺伝データを使用して、各鳥の個体数が過去 100 万年にわたってどのように変動したかをモデル化しました。

グレイブス氏によると、これにより特定の気候条件下でどの形質が有益であるかを観察できるようになったという。 「これは、遠い過去に観察されたレベルまで地球が加熱または冷却した場合に何が予想されるか、そしてそれがこれらの鳥のコミュニティにどのような影響を与える可能性があるかについて洞察を得る方法です」とグレイブス氏は述べた。 「過去に何が起こったのかを知ることができれば、将来何が起こるかを予測できるかもしれません。」 たとえば、約13万年前の激しい温暖化の影響で、体の大きな鳥たちは汗を流さなければならなかったが、それが主に小型の鳥たちに恩恵をもたらしたことが判明した。

グレイブスにとって、これらの遺伝的データセットを利用して答えられる疑問は無限にあります。 現在、さらに 2,000 種を超える種のゲノムが配列決定パイプラインにあり、彼の共同チームはさらに多くの種をこれらのモデルに組み込んで、世界中のノガンからキンカチョウに至るまでのあらゆるものの将来のための枠組みを提供することを計画しています。