「環境DNA分析」で水環境・資源の保全に貢献

龍谷大学先端理工学部で実践する研究と教育

水中に浮遊する魚のDNAを読み解き、生息場所や数を推定する「環境DNA分析」。革新的なモニタリング手法として、環境保全や産業への応用が期待されている。この研究に携わる龍谷大学先端理工学部の山中裕樹准教授は、新規技術開発とともに先端技術を身に付け社会に貢献する人材の育成にも尽力している。

水産業に革新をもたらす「環境DNA分析」

水環境の保全や水産資源の保持は、人類が地球規模で取り組むべき重要な課題であり、国連が定めた「SDGs(持続可能な開発目標)」の中にも、海洋資源の保全や食料の安定確保が掲げられている。これらの解決に貢献するかもしれないとして、今、「環境DNA分析」への関心が高まっている。

「『環境DNA』とは、土や水、空気など環境中に含まれるDNAを指します。例えば海や川の水中には、そこに生息する生き物から剥がれ落ちた表皮や排泄物、体液が浮遊しています。その水を採取して濾過し、DNAを抽出、解析すると、いつ、どの場所にどんな種がどれだけいるかを推定できます」。そう説明するのは、龍谷大学先端理工学部の山中裕樹准教授だ。

龍谷大学 先端理工学部
環境生態工学課程
山中裕樹 准教授

山中准教授が、魚の生態を追跡するのにDNA解析を応用することを思いついたのは、大学院を修了し、魚類研究者としてスタートを切ったばかりの頃だった。「それまでも微生物などの目に見えない生物の存在を突き止めるためにDNA解析が用いられていましたが、水中に魚のような大きな生き物のDNAが含まれていることには誰も目を向けていませんでした」と言う。水の中に見えない魚の足跡を見いだした、まさしく山中准教授らの慧眼が画期的な分析手法の開発を生んだ。

初期の研究では、水から抽出した環境DNAの中から、特定の魚のDNAだけを増幅して検出し、その有無や量を測定する分析方法が主に用いられていたが、やがて魚全般のDNAを網羅的に増幅・解読したうえでデータベースと照らし合わせて種の同定ができる技術が開発されたことで、解析技術は大きく進展。1つの試料から複数の種のDNAを一挙に検出できるようになり、その水域にどんな種類の魚が生息しているのかを把握できるようになった。「環境DNA解析によって、魚を捕獲して1匹ずつ分析する従来の方法とは、比較にならないほど時間も労力も軽減されました。何より水環境や生態系への影響を最小限に抑えることができます。現在は魚だけでなく、哺乳類などの分析もできるようになってきました。いずれはコップ1杯の水からその水域の生態系を明らかにすることも可能になるでしょう」と山中准教授は未来を描く。

環境DNA分析にひときわ関心が集まる理由は、産業への応用可能性にある。とくに水産業にもたらす影響は計り知れない。「この手法を活用すれば、魚が生息している時期や場所を推定し、いつ、どんな魚がどこでよく捕れるのか、漁場や漁獲量を予測することができるようになるかもしれません」と山中准教授。加えて水産資源の保全という観点でも、環境DNAの果たす役割は大きいという。魚の種類や量を時系列で追うことで、その種の増減を把握できる。絶滅や激減が危惧される種を特定し、漁獲量や場所を調整できれば、持続可能な漁業、ひいては水環境の保護にもつながる。

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