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残渣を保存するシーケンス

イルミナとサンディエゴ動物園野生生物アライアンスは、樹木の頂上に立って、ゲノムデータを活用して種を保全しようと努めています

残渣を保存するシーケンス
2021年10月29日

1960年代、稀少な霊長類の保護を目的として、サンディエゴ動物園はマダガスカル産の赤くラフされた残骸(varecia rubra)を使った繁殖プログラムを開始しました。また、社内研究活動の確立後、この動物園ではその創立者集団とその子孫の細胞を凍結し、凍結動物園と呼ばれる施設に保管することを選択しました。ヒトゲノムプロジェクト、次世代シーケンサー、またはパソコンの普及まで、動物園のチームは生きた細胞やその他の遺伝物質を貯蔵することを考えていました。サンディエゴ動物園だけが持っているものです。サンディエゴ動物園野生生物連盟(SDZWA)のポスドク研究員であるTim Eppley氏は述べています。“彼らがサンプル収集を始めたのは、彼らが彼らとあまりできないときだったのは本当に驚くべきことです。”

今日、SDZWA、イルミナのiConserveプログラム、スペインの大学とマダガスカルの大学が協力し、初めての完全で高品質の赤くくくくぼんだ嗅覚ゲノムを組み立て、遺伝子の多様性と集団のつながりが時間の経過とともにどのように変化したかを評価しています。このユニークなプロジェクトは、地球上で最も危険にさらされている哺乳類群を保護するために何ができるかを理解するのに役立ちます。

International Union for Conservation of Nature(IUCN)によると、既知の113種のレマー種の98%が絶滅の危機に瀕しています。集団番号は完全にはわかっていませんが、レムルファミリーの少数の種には正確な数があります。例えば、北部のスポーツの残骸はわずか19個しか残っておらず、非常に小さな地域に住んでいます。

レマーは、東アフリカの海岸から800マイル離れたインド洋の島、マダガスカルに特有の病気です。“マダガスカルは、すべてがユニークで地球上のどこにも存在しないため、しばしば第8大陸と呼ばれます。”とEppley氏は述べています。しかし、マダガスカルの原生林の残りは10%未満です。これは、かつてそこにあったものを表す非常に小さな断片です。

赤いラフドレマーとマダガスカルの樹木は、互いに依存関係にあります。その食事は主に果物ベースのため、残骸は森林の木に依存します。その結果、残骸は種子を播種するだけでなく、猫の種子もより生存可能になります。レマーは森の庭師の役割を果たします。彼らはマダガスカルの多くの植物種に対して本当に重要な役割を担っています。

Photo: Tim Eppley | The San Diego Zoo (above)

しかし、レマーは自身の環境において多くの課題に直面しています。レマーは女性が支配する社会です。旅をすると、女性が先導します。狩猟者が罠を仕掛けると、女性がいち早く罠に巻き込まれます。その結果、これらの集団ではセックススキューが生じます。多くの男性がいると、集団の成長には役立たないとEppley氏は言います。さらに、大半の粘液は、1年のうち48~72時間の期間中にのみ妊娠することができます。サイクロンやその他の気象現象によって熟した果物が台無しになった場合、その年は再現できない可能性があります。“1つの天気予報であっても、すべてを打ち消すことができます。”

ゲノミクスを使用して保全に影響を与える
SDZWAは、レマー種に関してこれまでに行われた最も包括的な研究をリードしています。彼らは1959年から現在までに生まれた73のワイルドまたはキャプティブのレムラー(ほとんどがレッドラフ)からサンプルを収集しました。サンプルは、提携大学である凍結動物園とマダガスカル国立公園から採取され、血液、組織、凍結細胞、または猫の形をしています。

今年初め、動物園はシーケンスのためにサンプルをイルミナのラボに送付しました。その後、スペインのバルセロナにあるInstitut de Biologia Evolutivaにデータが送られ、そこでポンプオファブラ大学の博士号取得候補であるMarc Palmada Floresがゲノムアセンブリを構築しています。“このゲノムアセンブリが、この特定の種類のレムアの保存にどのように利用されているかを本当に楽しみにしています。そして、リシーケンスデータが種の状態をより良く理解するためのツールとして役立つ、よりリアルなフィールド研究を開始することを、私は心待ちにしています。”とFlores氏は述べています。

A red ruffed lemur in Masoala, Madagascar. | Photo: Tim Eppley

Floresは、赤色のラフドレマー用の新しい高品質リファレンスゲノム、および白黒のラフドレマー用のドラフトリファレンスゲノム、および追加の6つのレマー種を組み立てています。

リファレンスゲノムが完成したら、SDZWAの研究者であるAryn Wilder博士に送られます。Aryn Wilder博士は、比較ゲノム解析のために高カバレッジゲノムリシーケンスデータも使用します。“サンプルの一部は50年以上前に採取されました”と、Wilder氏は述べています。“また、森林破壊が拡大する前の健康な集団に存在する多様性を反映している可能性があります。” Wilderは、その情報が、ゲノムびらんがどの程度発生したかのバロメーターとなることを望んでいます。これは、残りの多様性の保持を最大化するために限られたリソースを誘導するのに役立ちます。データは、非侵襲的サンプル(例:糞便サンプル)用のキャプチャーアレイを設計するための手がかりでもあり、これらの種に関する行動や生態学的問題に対処するために使用できます。

リファレンスゲノムは、動物園での育種実践にも役立ちます。“このデータは、捕食性集団を管理するための家系を精緻化するのに役立ちます”とWilder氏は述べています。“家系図は、繁殖を最小限に抑え、遺伝的多様性を維持するための繁殖ペアの選択に役立ちます。”

遺跡を祝う
World Lemur Day(2021年10月29日)は、2014年にマダガスカルのAntananarivoで開催されるフェスティバルから始まりました。今日では、遺跡の窮地を啓発し、島にエコツーリストを惹きつけるために、世界中で称賛されています。

Tim Eppleyは3週間後にマダガスカルに戻ります。そこでは、地元の大学と協力するだけでなく、遺跡を数え、色分けし、糞便を回収し、生息環境を評価するため、人々のチームを管理します。彼らはさまざまな領域の樹木の多様性を研究し、狩猟のプレッシャーを理解しようとします。時には罠や銃の貝殻に気付くこともあります。

Eppleyの仕事の大部分は、マダガスカルのGroupe d’ étude et de recherche sur les primates(GERP)などの現地機関との協力です。マラガシーの学生は、調査が実施されたことのない非常に離れた場所にチームを誘導します。これらのチームは、最寄りの村の人々を雇用し、データ収集技術について訓練し、雇用と短期的な経済的救済を提供します。Eppley氏は、人口の90%が1日1.90ドル未満の生活を送っているため、これまで以上にお金がかかると述べています。

貧困と政情不安のために、森林は急速に消滅しています。地元の人々は、森林が純水、灌漑、動物保護のために重要であることを理解しています。彼らはむしろ森を持っているでしょうが、多くの人々は、米を育てるのに土地が必要だったり、土壌を探すために土地を浄化したりするため、これらの森を壊さなければならない状況に追い込まれています。釣り用の殻やボートを作るのに木材が必要です。そのため、これらの分野で経済的な代替案を考案する必要があります。

Photo: Tim Eppley

そして、マラガシーが観光客を連れてくる土地を保護するには、強力な経済的インセンティブがあります。Eppley氏は、マラガシーが集まって動機づけになり、野生生物が恩恵を受けると信じています。記憶者にとっての私の希望は、人々が成長し続け、廊下やバッファーゾーンを作り、これらの森を育てることで、記憶者がより多くの住む場所を持てるようにすることです。そうすることで、地元の人々はこれらの地域を守ることができます。なぜなら、そうすることで観光客が増えてしまうからです。Madagascarに対する私の希望は、コスタリカで見られたような変化があることです

そのシフトには15年以上かかり、村もかかりました。

イルミナのiConserveプログラムのようなイニシアチブは、環境と野生生物の保護を促進するために、グローバルコミュニティを結集するために設立されました。

“ゲノミクスは、生物多様性の保護と地球の健康確保に役立つ、今世紀のツールとなりました。”と、イルミナラボラトリーサービスのアソシエイトディレクター、Karine A. Viaud-Martinez氏は述べています。“イル ミナは、重要なプロジェクトを前進させ、 ツールやデータが誰でも利用できることを保証する独自の立場にあると考えています。”

iConserveの作業の一部は、さまざまな種の比較ゲノミクスにおける研究の促進で構成されており、野生集団やキャプティブ集団における生物多様性を分類するための構造を提供します。これにより、最終的には、生物種の保全と管理に関する意思決定をサポートします。

 

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