The green menace: non-native green seaweed detected in Western Antarctica using molecular tools
本研究は、標本DNAバーコーディングと環境DNAメタバーコーディングを組み合わせることで、西南極における緑藻類の分子学的ベースラインを確立し、潜在的な固有種であるウルバ属の系統を明らかにすると同時に、船舶や漂流によって運ばれた世界的な非在来種系統を検出しており、それによって当該海域における生物学的侵入に対する脆弱性の高まりを浮き彫りにしている。
原論文は CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) でライセンスされています。 これは査読を受けていないプレプリントのAI生成解説です。医学的助言ではありません。この内容に基づいて健康上の判断をしないでください。 免責事項の全文を読む
海洋は静止した背景ではありません。それは生命が移動するダイナミックな高速道路であり、時には人間の船の助けを借り、時には漂流する破片に乗って移動します。何十年もの間、科学者たちは「外来種」――新しい場所に乗り込み、地元の種を駆逐して生態系を乱す植物や動物――を懸念してきました。これは温帯や熱帯の海では大きな問題ですが、南極の氷に覆われた海域は、ほとんどの外国の生命が生き残れないほどの凍てつく温度によって、長い間要塞であると考えられてきました。しかし、気候が温暖化するにつれ、その氷の障壁は薄くなりつつあります。西南極半島は地球上で最も急速に温暖化している場所の一つであり、かつて外部の者を阻んでいた氷は後退しています。これは重大な問いを投げかけます。すなわち、急速に成長し容易に適応する非在来性の海藻が、隙間から忍び込み、南極に根を下ろし始めているのではないか、という問いです。これに答えるために、研究者たちはまず、そこに正確に何が存在しているのかを知る必要があります。長い間、南極における海藻の特定は、霧がかかった鏡の中で人物を認識しようとするようなものでした。科学者たちは植物の形や色に頼ってきましたが、多くの種が非常に似ているため、地元の種を外国の種と間違えやすいのです。明確な遺伝子地図がなければ、岩の上に現れた新しい緑の塊が、地元の住民なのか、それとも招かれざぬ訪問者なのかを判別することは不可能でした。
研究チームは、顕微鏡で実際の海藻標本を観察することと、水や浮遊物に遺された遺伝的な「指紋」を読み取るという2つの強力なツールを組み合わせることで、この霧を晴らそうとしました。彼らは、日和見的な侵入者として知られる緑藻類に焦点を当て、西南極半島とその周辺の亜南極諸島周辺の海域を対象としました。単に見た目で推測するのではなく、彼らは海藻からDNAを抽出し、観光船や研究ステーション、そして漂流物の近くで採取された水サンプルからDNAを取り出しました。これにより、地元の南極の植物と、より暖かい海域からやってきた世界的な旅人とを分かつ、目に見えない遺伝的な違いを見極めることができました。その目的は、南極に属するものとは何かについての信頼できる遺伝子ライブラリを構築し、環境をスキャンして、定着しようとしている新たな到着者の兆候がないかを調べることでした。
研究者たちは、南極半島の氷に満ちた海域や、チリ、ニュージーランド、フォークランド諸島のようなより暖かい地域から、数百のサンプルを収集しました。彼らは、DNAのリファレンスライブラリを作成するために成体の海藻標本を集め、さらに浮遊するプラスチック、漂流する海藻、そして船舶の船体などを拭き取りました。また、数リットルの海水を通過させ、近くに生息する生物が放出した微細な遺伝物質をも捕らえました。これらのサンプルから得られたDNAをグローバルなデータベースと比較することで、どの種が実際に存在するかを正確に特定することができました。その結果、隔離と侵入に関する驚くべき物語が明らかになりました。南極海において、彼らはその地域に固有と思われる単一の明確な系統を発見しました。彼らはこのグループを Ulva sp. "Antarctica" と名付けました。この植物は、亜南極や温帯で見られるいかなる海藻とも遺伝的に異なっており、これは隔離された環境の中で進化した真の在来種であることを示唆しています。この発見は、一般的な広域分布種である Ulva intestinalis が南極に存在すると主張していた古い記録を覆すものです。研究者たちは、以前はあの一般的な種であると考えられていたものが、実際にはこのユニークな南極の在来種であったことを突き止めました。
しかし、物語は在来の住民だけで終わりません。水や浮遊物の遺伝子スキャンは、異なる物語を語っていました。南極の海は、かつて考えられていたほど外国の訪問者によって空っぽではないことが明らかになったのです。研究者たちは、北半球や世界の他の地域に生息していることが知られている数種類の緑藻類のDNAを検出しました。これらには、それぞれ黒海や中国を起源とする Ulva maeotica や Ulva shanxiensis といった種が含まれていました。これらの外国由来のDNAの痕跡は、船の船体、浮遊プラスチック、さらには潮流に乗って漂う在来の海藻からも発見されました。これは、胞子（新しい生命を始めることができる海藻の微小な生殖細胞や断片）が、海運や自然な漂流によって南極に到着していることを示唆しています。研究者たちは、これらの外国種がまだ海底に大規模で確立された個体群を形成している証拠は見つけられませんでしたが、その存在は、それらが頻繁に到着していることを示しています。また、一部の南極の在向性種、具体的にはユニークな Ulva sp. "Antarctica" が亜南極海域の船の船体で見つかったことは、種の移動が南北両方向に起こり得ることを示唆しています。
この研究は、変遷期にある地域の姿を描き出しています。冷たい海水は依然としてフィルターとして機能しており、これらの外国からの到着物の多くが冬を越して永久的な居住者となるのを防いでいます。「侵略の連続体（インベーション・コンティニュアム）」、すなわち種が稀な到着から恒久的な居住者へと移行するプロセスは、ほとんどのこれらの緑藻類にとって初期段階で停滞しているようです。彼らは到着していますが、まだ支配してはいません。しかし、これらの外国由来のDNA信号の存在は警告です。気候が温暖化し続けるにつれ、現在これらの種を抑制している熱的な障壁は弱まる可能性があります。研究者たちは、北極と南極の両方に生息する両極種（アンフィポーラル種）のいくつかがすでにこの地域に定着していることを発見しており、これは扉がより広く開かれつつあることを示唆しています。ユニークな南極の在来種である Ulva sp. "Antarctica" の発見は、極めて重要なベースラインとなります。それは、この地域が保護されるべき独自の生物多様性を備えていることを証明しています。同時に、外国由来の遺伝物質の検出は、南極がもはや世界の海洋から孤立していないことを示しています。研究は、本格的な侵略はまだ起こっていないものの、非在来性の緑藻類の到着は現実であると結論付けています。問題は、彼らが到着するかどうかではなく、温暖化する気候によって彼らが定着し、南極の生態系を変えてしまうまで、あとどれくらいの時間がかかるかということなのです。
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