水を汲むだけの環境調査 ～環境DNA技術の紹介～
環境研究会 第87回特別講演会（2018年11月度）報告
日 時 ： 2018年11月19日（月） 18:30～20:40
場 所 ： アーバネックス備後町ビル３階ホール
講演 水を汲むだけの環境調査 ～環境DNA技術の紹介～
講演者 ： 源 利文 准教授 理学博士 神戸大学大学院 人間発達環境学研究科
本公演では、魚類、両生類等水生生物の調査に於いて簡便で迅速な調査が可能な、環境DNA技術に関してご講演をいただきました。
環境中に放出された生物の皮膚片、糞、体表の粘液などにはＤＮＡが含まれており、「環境ＤＮＡ」と呼びます。採水したサンプル中に含まれるDNAの種類や量から生物の分布や数を調べるのが環境DNA技術です。ある特定の単一種を検出する「特異的検出」と、多種をまとめて検出する「メタバーコーディング」の二つの手法があります。
単一種の検出においては、絶滅危惧種である「カワバタモロコ（図1）」の検出において、兵庫県のため池では約30か所で生息が確認されていますが、分布が未知のため池８２ヶ所について調査した結果、７ヶ所で「カワバタモロコ」のDNAが検出されました。DNAが検出された7カ所で捕獲調査の結果、6ヶ所で「カワバタモロコ」が捕獲され、新規の生息地の発見に繋がりました。
図１ カワバタモロコ (Wikipediaより)
また、特別天然記念物の「オオサンショウウオ」は夜行性であるため、従来の調査法では夜間に河川の上流域を2～3kmも歩いて固体を確認し調査するので大変です。環境DNA技術で13水系366地点について21日間で「オオサンショウウオ」の広域調査を実施し、127地点でDNAが検出されました。検出地点の気温、降水量、日照時間などの環境条件からオオサショウウオの生息地を予測したところ、既存のオオサンショウウオの分布情報と整合性がみられました。
多種をまとめて検出する手法では、沖縄の美ら海水族館の水槽で飼育されている168種のうち93.3％の検出例が有名です。兵庫県の川の225点の調査結果では在来種15科43種、外来種7科15種を検出しました。ニホンウナギが調査個所の80地点で検出されるなど、予想以上の在来種の検出がありました。
図2 美ら海水族館の水槽から 魚種のDNA検出結果
環境DNAの応用可能性としては、高頻度に多地点で多種をまとめて定量する大規模な生態調査、環境DNAの時系列データを用いた動態予測や赤潮など有害生物の対策などの水産業への応用、水系感染症生の検出による予防などが考えられています。
環境アセス等の環境調査で行う生物調査は手間暇がかかって大変なものですが、水を汲むだけで魚類、両生類等水生生物の調査が簡便にできる環境DNAの技術は初めて知ることが多く、今後広く適用可能性があると思いました。
講演後の質疑応答では、参加者から次のような質問が出ました。
Ｑ１．種の特定はどのようにして行うのか？
Ａ１．世界中の研究者が種の特定のためにミトコンドリアのＤＮＡのデータベースを作成しており、そのデータベースと照合することで種の特定を行う。
Ｑ２．魚群探知機との比較で差異があった短鎖ＤＮＡと長鎖ＤＮＡとはどれくらいか？
Ａ２．短鎖ＤＮＡは130塩基位で長鎖はその10倍から1万塩基位である。
Ｑ３．環境ＤＮＡでどの魚種がどこにいるのかがわかるのか？
Ａ３．イワシの遺伝子が表層に多く、アジが中下層に多いという傾向がわかった。
Ｑ４．外来種の対策に利用できるか？
Ａ４．在来種の存在を脅かす外来種は例外的に日本の環境に適用したものである。通常、外来種は日本の環境に適応して繁殖することは無いので在来種の脅威にならない。
Ｑ５．河川の調査を実施しているが、流れている水への適用（精度等）ができるのか？
Ａ５．流れている水では正確にはわからない。
Ｑ６．環境アセスでは希少種の存在が認められないと対策がとられないので、アセスへの環境ＤＮＡの手法の適用が急務と考えるが、今後の適用予定はあるのか？
Ａ６．環境省は3年後、国土交通省は5年後を目途に考えている。
Ｑ７．簡便な手法と思えるが標準化に時間がかかるのはなぜか？
Ａ７．微量のＤＮＡを大量に増幅する手法を用いるのでサンプル以外のＤＮＡの汚染（コンタミ）防止をどうするかということが課題で時間がかかっている。
Ｑ８．繁殖行動を予知できると説明があったが、オスとメスの比率はわかるのか？
Ａ８. オスとメスは、Ｘ染色体とＹ染色体を調べればわかるが、魚類では雌雄が逆転することがあるので雄雌の比率の特定は困難である。
コメント 本日の環境ＤＮＡの手法は興味深いものであった。大分以前の話であるが、大和川の環境調査を行った際、大和川の水生生物に詳しい先生の協力を得られなかったため、水中の生態系の調査ができなかった経験がある。
(文責：濱崎 彰弘/佐々木 一恵 監修：源 利文)