海の天使と悪魔: プランクトンは人間生物学の秘密を解き明かすことができるでしょうか? |海洋生物

○グリーンランドの西海岸から、北極の夕暮れの中、全長 17 メートル (56 フィート) のアルミニウム製の帆船が狭い岩だらけのフィヨルドを進んでいきます。船上の研究チームは、９日間にわたるラブラドル海横断の過酷な航海でまだ目がかすんでおり、プランクトンを集めるために網を下ろした。ここに生息する小さな海洋生物の DNA 配列を解析したのはこれが初めてです。

明らかな興奮を持って網を眺めているのは、フロリダ大学ホイットニー海洋研究所の神経科学者、レオニード・モロズ教授だ。 「これが、生命が始まったときの世界の様子です」と彼は、オーシャンゲノムアトラスプロジェクト（Ogap）を共同設立した遠征隊のリーダーで友人のピーター・モルナーに語った。

モロズ氏はグリーンランドの氷河渓谷に向かって身振りで示す。ここの急速な温暖化は、複雑な生命体が出現し始めた6億年前の状況を再現している。 「私たちは今、深い生物学的時間を航海しています」と彼は言います。

モロズ氏とモルナール氏の使命は、私たち自身と地球の健康状態について詳しく知るために、海の最小の生物の 80% を分類、観察、配列、地図化することです。

プランクトンと人間には、一見すると共通点はあまりありません。しかし、海洋生物を研究することで、私たち自身の脳と体についての画期的な理解がもたらされました。クラゲの放電を観察することで、心臓を再起動する方法がわかりました。ウミウシは記憶がどのように形成されるのかを教えてくれました。イカは、信号が脳のさまざまな部分にどのように広がるかを教えてくれました。カブトガニは視覚受容器がどのように機能するかを実証しました。

モロズ氏とモルナール氏の調査旅行の珍しい点は、彼らが船内でプランクトンの秘密を解明していることだ。 エンジンではなく帆船–動力船 – そしてこの取り組みに取り組んでいるのは彼らだけではありません。

「大型の海洋調査船には10万ドルの費用がかかる場合があります」 [£77,000] フランス国立科学研究センターの海洋学者であり、タラ海洋財団の科学顧問でもあるクリス・ボウラー氏は言う。

過去 2 年間、彼は海洋微生物を研究する研究活動であるマイクロバイオーム ミッションのために、全長 33 メートルのスクーナー船上でプランクトンのサンプルを収集してきました。 「ヨットで働くほうが 50 倍安いです」とボウラー氏は言います。

このコスト削減により、研究者は時間の余裕を得ることができます。これは、人間の健康に関する答えを明らかにする遺伝的共通点やパターンを見つけるために不可欠です。ボウラー氏は、これらの微生物が互いに相互作用し、またその周囲の世界を分析し観察することが重要であると述べています。生物は非常に壊れやすいため、陸上の研究室ではそのようなことは起こりません。

低炭素で入手しやすく、海岸近くでの操縦が容易な帆船は「振動しないので、船上で非常に正確な作業が可能です」と、9,000海里以上のオギャップ航海で船長を務めたモルナー氏は言う。

微細な海洋生物が私たち自身の発展について教えてくれる理由は、収斂進化です。これは、鳥、カブトムシ、蝶、コウモリがすべてどのようにして飛行に適応したかのように、無関係な生物が問題に対して同じ解決策に到達するときです。ただし、異なる時期にわずかに異なる方法で適応しました。重複するソリューションは、タンパク質の折り方から脳の形成方法まで、あらゆるものに共通の構成要素を提供します。

「今日ここに生息するすべての生物は、それを成功に導いたあらゆる適応の記録簿です」とモロズ氏は言います。 「脳は宇宙で最も複雑な構造の一つです。しかし、脳の仕組みに関する私たちの知識の 70% は海洋生物のおかげです。これらがなければ、今日の医薬品の多くは存在しなかっただろう。」

彼がプランクトンを研究する理由は、プランクトンの「航海日誌」が最も長く、単細胞の海洋生物の中には 30 億年以上存在しているものがあるからです。つまり、彼らは私たちよりも隠喩的なトリックをたくさん持っているということです。

「これらの海洋生物の一部のグループは老化せず、決してガンを発症せず、損傷しても完全に再生できます。彼らは私たちよりも多くのタスクをうまく実行できます」とモロズ氏は言います。

人間の医学を次のレベルに引き上げる 1 つの方法は、これらの生物からヒントを得ることです。しかし、まずはそれらを特定する必要があります。オギャップの崇高な使命は、10 年前には不可能だったでしょう。急速な技術進歩により機器のサイズは縮小され、衛星通信と AI により結果の分析にかかる時間は数か月から数分に短縮されました。

たとえばグリーンランドでは、オガップ氏が海洋生物を帆船の中で数日間生かしながら、人生のさまざまな段階で海洋生物のDNA配列を解析した。 「私たちは、高解像度のビデオを撮影しながら、彼らが再生し、腐敗し、修復し、さらには死ぬことさえ見ることができました」とモルナー氏は言います。

その後、チームはスターリンク経由でデータを大学にアップロードし、科学者たちは AI を使用して生物の DNA のパターン認識を調べました。 「文字通り 1 時間以内に、帆船で結果が得られます」とモルナー氏は言います。 「この種の作品は、10 年前には単なる SF でした。」

この技術は新しいものではありますが、帆船を使って探検することは何千年も前から行われてきた人類の取り組みです。

「科学的な疑問に答えるための航海には長い歴史があります」とオギャップがグリーンランド探検に使用した帆船アークティックアースのオーナー、デビッド・コノバー氏は言う。クック船長の太平洋における人類学的発見から、ビーグル号での自然選択に関するダーウィンの画期的な観察まで、 帆船は、さまざまな種類の研究者に、世界の遠く離れた地域に行き、周囲の環境と深く関わるという贅沢を与えてくれました。

「海にいる時間が長くなればなるほど、発見に対してよりオープンになります」とコノバー氏は言います。

今重要なのは、未知の海洋生物の宝庫を、永久に消滅する前に観察することです。 「明日の朝、あなたがコーヒーを飲み終えるまでに、20から100種の生物種が、自然が提供してくれた素晴らしい解決策も含めて永久に消滅することになるでしょう。これは生物医学にとって大きな損失です」とモローズ氏は言う。

小さな単細胞の海洋生物の驚異を記録し続けるため、オギャップ氏は次に南米の先端にあるパタゴニアに向かいます。最終的には、Ogap のゲノム アトラスがデジタル化されて自由に利用できるようになり、海洋生物多様性のベースラインと新薬開発のための貴重な洞察が提供されることになります。

「毎日が驚きです」とモローズ氏は言います。 「これらすべての航海で最も素晴らしい部分は、興奮と発見のレベルです。とても豊かです。ノンストップだよ。」