サンゴとサンゴの出会い:選択的交配により世界のサンゴ礁が海洋温度上昇に耐えられるようになるかもしれない

サンゴとサンゴの出会い:選択的繁殖により世界のサンゴ礁が海洋温度上昇に耐えられるようになるかもしれない 生物学

たった一世代の選択的交配で、サンゴが極端な温度変化に耐えられるようになることが、今回の研究で明らかになりました。この発見は、海の温暖化によって危機に瀕しているサンゴ礁に救いの手を差し伸べるものです。

Science Advances誌に掲載された私たちの研究によると、世界で最も暑い海に生息するサンゴは、そのような温度を経験したことのないサンゴと交配しても、熱耐性に関連する有益な遺伝子を子孫に伝えることができるといいます。

サンゴの選択的交配

世界中のサンゴは、経験する温度や、高温に耐えてストレスを感じたり、死んだりしない能力に大きな違いがあります。ペルシャ湾では、サンゴは遺伝的に極端な水温に適応しており、夏には 34℃以上の状態が数週間続き、 日中の平均温度は 36℃にもなります。

この水温は、サンゴが生育する他の地域よりも 2~4℃高く、ペルシャ湾以外のサンゴ礁の今世紀末の予測値と同程度です。

そこで、私たちは、このような極端な水温にさらされていないサンゴの個体群に、有益な遺伝子の変異体を移すことができないかと考えました。そこで、ペルシャ湾で採取したPlatygyra daedalea(ヒラノウサンゴ)というサンゴの断片を、夏の気温が低いインド洋の同種のサンゴと交配させました。

世界各地で見られる脳の形をしたサンゴ、ヒラノウサンゴ。

世界各地で見られる脳の形をしたサンゴ、ヒラノウサンゴ。©Emily Howells

このようにして生まれた子孫(12,000個以上のサンゴの幼生)が、親の所在地の夏の最高気温である33℃と36℃に耐えられるかどうか、ヒートストレスを与えて調べました。

すぐに得られる効果

インド洋に生息する母親とペルシャ湾に生息する父親を交配させると、すぐに耐熱性が向上することがわかりました。これらのサンゴは、インド洋産の純血種に比べて、高温下での生存率が 84%増加し、ペルシャ湾産の純血種と同程度の耐性を持つことが分かりました。

ゲノム解析の結果、耐熱性の向上はペルシャ湾産のサンゴから有益な遺伝子を受け継いだことによるものである ことが確認されました。ペルシャ湾産のサンゴの父親の多くは、熱ストレスに強い子孫を残しており、これらの父親とその子孫は、 熱耐性の向上に関連する重要な遺伝子変異を持っていました。

逆に、インド洋の父親の多くは、熱ストレスに耐えられない子孫を作り、熱耐性に関連する遺伝子変異を持つ可能性は低かった。

弱肉強食の時代

心強いことに、熱耐性に関連する遺伝子変異はペルシャ湾のサンゴだけではありませんでした。インド洋に生息する 2 匹の父親が、熱ストレス下で予想外に高い生存率の子孫を残しましたが、 ペルシャ湾のサンゴに多く見られる耐性関連の遺伝子変異を持っていました。

これは、世界の海が高温になっていく中で、自然淘汰が可能な遺伝的変異を持つ個体群があることを示唆しています。選択的交配によって、このプロセスを加速できるかもしれません。

私たちは現在、グレートバリアリーフと西オーストラリアに生息する同じ種類のサンゴの耐熱性の遺伝的基盤を評価しています。どのような遺伝子変異が熱耐性に関連しているのか、それらの変異がサンゴ礁内やサンゴ礁間でどのように分布しているのか、ペルシャ湾のサンゴがこのような極端な温度に耐えることができる遺伝子変異と同じなのかどうかを調べています。

これらの知識は、オーストラリアのサンゴが急速な温暖化に適応する可能性を理解するのに役立ちます。

今回の研究では、選択的交配によって海洋温暖化に対するサンゴの回復力が大幅に向上することが示されましたが、温度耐性と他の重要な形質との間にトレードオフがあるのかどうか、また、そのような交配に大きな遺伝的リスクが伴うのかどうかは、まだ分かっていません。

ヒラノウサンゴの幼生。

ヒラノウサンゴの幼生。耐熱性遺伝子の遺伝的メリットが生涯を通じて持続するかどうかは、まだ不明である。 ©Emily Howells, Author provided

私たちの研究は、サンゴがサンゴ礁に定着した後、サンゴと共生する藻類を除いたサンゴの幼生を対象としています。ですから、耐熱性の遺伝子改良が、サンゴが藻類と一緒に生活する後の段階でも継続しているかどうかを調べることも重要になります。

もちろん、海の温暖化からサンゴを守るためには、さまざまな面での対策が必要で、特効薬はありません。また、海の温暖化を抑えるために必要な温室効果ガスの早急な削減に代わるものでもありません。
The Conversation
著者情報:エミリー・ハウエルズ氏1サザンクロス大学海洋生物学上級研究員/デビッド・アブレゴ氏2サザンクロス大学 国立海洋科学センター講師
This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

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