科学者は生物多様性研究のための DNA サンプルを収集するためにフンコロガシを入手します

ペルーのマヌ生物圏保護区は世界最大の熱帯雨林保護区であり、地球上で最も生物多様性に富んだ場所の 1 つです。 マヌはユネスコの保護地域で、コネチカット州とデラウェア州を合わせた大きさで、アマゾン川流域とアンデス山脈が交わる地域をカバーしています。 この組み合わせにより一連のユニークな生態系が形成され、科学的に知られていない種が毎年発見されています。 この地域の遠隔地は生物多様性の保全に役立ってきましたが、その研究に惹かれる科学者が直面する課題はさらに大きくなります。

密なジャングルで研究のために野生動物を捕獲することは、特に研究者が森林や水路を通ってマヌ内を移動しなければならない長距離を考慮すると、非現実的です。 これは、閉じ込められた動物をある程度の危険にさらすことになる、高額な費用のかかる計画です。 希少な絶滅危惧種の動物を捕獲することはさらに難しく、動物にとっては重大なリスクが伴います。

ただし、カブトムシの捕獲には同じ課題はありません。 捕まえやすく、持ち運びも簡単で、そして最も重要なことに、多くの動物のDNAが体内や表面に残っています。 生物学者が研究したい動物はどれも森に足跡や糞を残しており、カブトムシはそれらを掃除することで生計を立てています。

DNAコレクターとしてのカブトムシ

熱帯雨林にはカブトムシがたくさん生息しており、アレハンドロ・ロペラ＝トロ氏のチームが研究している種は絶滅の危機に瀕していない。 この研究は、カブトムシが殺されることを意味しますが、全体として生態系への影響は最小限です。

ペルーの生物学者でチームメンバーのパトリシア・レイエス氏は、「影響は各種の個体数と生殖サイクルに依存します。 カブトムシの数が減ると、鳥、爬虫類、その他の昆虫などの捕食者に影響が出る可能性があります。 森林の健全性は、有機物を分解し種子を散布する甲虫の機能にかかっています。 これまでのところ生態系への影響は見つかっていないにもかかわらず、私たちは依然としてカブトムシの個体採取数を制限し、採取が禁止されている敏感な地域を特定しています。 私たちは将来起こり得る影響を軽減するために、持続可能な収集方法を推進しています。」

研究者のためにカブトムシに DNA を収集する作業をさせるには、いくつかの調整が必要でした。 通常、カブトムシを研究するために使用されるトラップは、カブトムシを化学溶液の中に落とし、これによってカブトムシを殺し、収集するまで保存します。 しかし、これらのトラップはカブトムシの胃の内容物を汚染し、DNA を使用できなくします。 ロペラトロの罠はカブトムシを生かし続け、カブトムシが苦労して集めた繊細な DNA 鎖を保護します。 彼と彼のチームはまた、森に出て生きたカブトムシを手作業で収集し、それぞれのカブトムシが収集された時間と場所を注意深く記録します。 チームは2022年7月から、海抜500メートルから3,500メートルまでの高度勾配を上下しながら、マヌの多様な生態系全体でフンコロガシを収集してきた。

マヌ生物学ステーションのチームは、ナノポア技術を使用してカブトムシの胃で見つかった DNA の配列を解読し、そこにどんな動物が存在しているかを解明することを目標としています。 フンコロガシの摂食習慣はより大きな動物が残した糞便に依存しているため、彼らは特にフンコロガシをターゲットにしました。 Nanopore minION デバイスの主な利点は、長い DNA をオンサイトで分離できることです。 Nanopore の Web サイトによると、「長いナノポア シークエンシングの読み取りにより種の同定が強化され、リアルタイムのデータ分析により、現場でも研究室でも結果に即座にアクセスできます。」

生物学者のジュリアナ・モラレス氏は、ナノポアにはまだ高い確率でエラーがあることを認めていますが、この新しいテクノロジーが改良されるにつれて、その問題は継続的に減少しています。 マヌ生物学ステーションのチームにとって、誤差の範囲は、熱帯雨林で使用できるデバイスを手に入れるために喜んで支払う代償です。 彼らは特定の 1 つの種を研究しているのではなく、その地域に存在する種のデータベースを構築しているため、種を識別するためにすべてのヌクレオチドを正確に取得する必要はありません。 ただし、一般的なケナガザルとキハダケナガザルを区別するのに十分な長さの毛糸が必要です。

研究者らは、Nanopore minION デバイスを使用してオンサイトで DNA を配列することを好みますが、分析するサンプルが 12 個以上ある場合は、それらをカナダのオンタリオ州にあるグエルフ大学に送ります。 ペルーのジャングルからサンプルをカナダに送るのは物流上の悪夢だが、それだけの価値はあるとロペラ・トロ氏は言う。 「グエルフ大学は 1 日に何百もの DNA サンプルを処理できます。 1日10サンプルを処理できればラッキーです。 [Manu] 研究室」

76 個のサンプルからなる最新のバッチでは、11 属 27 種の甲虫の胃の内容物が分析されました。 これらの76個のサンプルから、ホエザル、クモザル、アカヒメジカ、ヨイザル、ペッカリー、ネズミフクロネズミ、アカウズラ、および2種のアルマジロのDNAが特定された。 奇妙なことに、カブトムシは約12種類の果物も食べており、そのうちの1つはシンゴニウムと呼ばれる熱帯植物の花粉を食べていました。

その影響は膨大になる可能性があります。 「ジャガーの排泄物を食べたフンコロガシは、ジャガーのDNAだけでなく、ジャガーが何を食べていたかも知ることができるでしょう」とロペラトロ氏は語った。 「ジャガーがペッカリーを殺し、ペッカリーの80パーセントを食べると、カブトムシは残りの20パーセントの一部を食べるでしょう。 カブトムシがジャガーの足跡や唾液の上を歩いた場合、カブトムシにジャガーの DNA の痕跡が残っている可能性があります。 カブトムシの胃の内容物と外側を分析します。 これらの小さな昆虫を研究することで答えられる選択肢、機会、疑問は無限にあります。 ジャングルで何が起こっているのか、より大きな全体像を見ることができます。」