
動物の糞のDNA分析:レバノン山における生態系回復のための最先端ツール

捕食者と被食者の動態と食物網の季節変動を理解することで、生態系機能に関する重要な洞察が得られる。地中海性気候変動のホットスポットであるレバノンでは、従来、森林再生はマツやスギなどの単収植に頼ってきた。より効果的なアプローチとしては、野生生物、特に種子散布者をサポートする樹種を植林し、自然再生を促進することである。私たちのソリューションは、DNAバーコーディングとメタバーコーディングを応用して動物の糞を分析し、野生動物によって消費・散布された植物種を特定する。これにより、季節を超えた種子の散布パターンや動物の食餌が明らかになり、森林管理者が生態系の回復を促進する在来植物を選択する際の指針となる。動物と植物の相互作用を取り入れることで、私たちのアプローチは環境、社会、経済の重要な課題に対処し、生物多様性、森林回復力、回復の成果を向上させる。
テックフォーネイチャー賞
このプロジェクトは、非侵襲的な環境DNA(eDNA)サンプリングと、メタバーコーディング(複数のDNAマーカーを同時に増幅して配列する技術)を用いた高度な遺伝子スキャット分析を組み合わせたものである。一度に1つの種を対象とすることが多い従来のスキャット分析とは異なり、私たちのメタバーコーディング・アプローチは包括的な食餌プロファイリングを可能にし、動物の身元とその動物が摂取した全種類の両方を明らかにする。この研究を支援するため、レバノンおよび東地中海に生息する動植物種の初のオープンアクセスリファレンスライブラリーを開発・公開し、地域の生物多様性データにおける重大なギャップを解消し、同定精度を向上させた。
私たちは18種の哺乳類(その多くが固有種または絶滅危惧種)を同定し、肉食動物が重要な種子散布者として浮上した。よく消費される植物科は、セリ科、キク科、マメ科、イネ科、バラ科などであった。これらの調査結果は、生態系の回復力を高める野生生物支持種を特定することで、生態系回復の指針となっている。成果はレバノンの農務省および環境省と共有され、生物多様性国家行動計画に組み込まれ、査読付きの科学論文3本に掲載された。
生物多様性保全のためのDNAバーコーディングとメタバーコーディングの利用を民主化するため、私たちはBBI CBDの資金を受け、セント・ジョセフ大学の研究チームが主導する地域トレーニングプログラムを開始します。チュニジア、コートジボワール、ヨルダン、レバノンの研究者を対象に、分子生物学の基礎知識がない人も含めて研修を行います。さらに、生物多様性と環境分野の利害関係者を対象とした全国会議を開催し、DNAバーコーディングとメタバーコーディングが、侵入種の同定、食品不正の検出、生物多様性のモニタリング、新種の発見、生態系の健全性評価をどのようにサポートできるかを紹介します。BCIチームを含むセント・ジョセフ大学の研究室「遺伝子から生態系までの生物多様性保全」は、DNAバーコーディングとメタバーコーディングの国内および地域的なハブとして位置づけられています。BCIは、さまざまなプロジェクトに対する技術サービスと、研究所、大学、保全活動家に対するトレーニングの両方を提供し、地域の専門知識と長期的な持続可能性を強化している。また、保全・復元戦略において動物が果たす生態学的役割の重要性を強調するため、学校、大学、農業コミュニティ、そして専門家の間で、一般向けの意識向上キャンペーンが実施されている。
FERI(CBD)とMEPI(アメリカ大使館)の助成金:レバノン山における生態学的復元のためのDNAバーコーディングとメタバーコーディング技術の早期導入と研究の開始を可能にした、必要不可欠な初期資金を提供。彼らの支援により、在来種の最初の参照ライブラリーを構築するための基礎が築かれた。
セント・ジョセフ大学研究評議会:レバノン初のDNA参照ライブラリーの開発を可能にし、プロジェクトの成功に不可欠な広範なフィールドワーク、研究室での分析、データ解釈を促進する重要な財政支援を提供。
BBI-CBD(生物多様性条約を支援するための生物多様性バーコード):現在、生物多様性保全のためのDNAバーコーディングとメタバーコーディングの利用を民主化することを目的とした地域トレーニング・プログラムに資金を提供している。この支援は、レバノンだけでなく、他の地中海沿岸諸国やアフリカ諸国にまで私たちの影響を拡大するのに役立っています。
iBOL(International Barcode of Life Initiative):プロジェクトの第2段階として、現在進行中の昆虫のバーコード化を支援。彼らのパートナーシップにより、私たちのデータが世界の生物多様性データベースに貢献し、国際的な保全活動への地域統合が強化される。
コンテクスト
対処すべき課題
私たちのソリューションは、気候変動が自然生態系に与える影響に関連する、レバノンの緊急の環境・社会・経済的課題に対処するものです。地中海の気候変動ホットスポットであるレバノンは、頻繁な火災、土地の放棄、生物多様性の喪失に直面しており、森林の回復力を弱めている。松や杉を中心とした従来の森林再生は生物多様性に欠け、自然再生に不可欠な野生生物をサポートできていない。このプロジェクトでは、野生生物を惹きつけ、サポートする在来植物を選択することで森林再生を多様化し、自立的で気候変動に強い森林を作り出している。社会的にも、劣化した森林は、水の調節や土壌の安定といった重要な生態系サービスを低下させ、地域社会に影響を与えます。生物多様性を回復することで、こうしたサービスが強化され、地域社会に恩恵をもたらし、地域の自然との密接なつながりが育まれます。経済的には、より健全で生物多様性の高い森林は、将来的な修復コストを削減し、エコツーリズムの可能性を高め、持続可能な収入機会を創出します。
所在地
プロセス
プロセスの概要
私たちのソリューションの成功は、相互に結びついた6つの構成要素に起因しています。高度なDNAバーコーディングとメタバーコーディング技術により、正確で非侵襲的な生物多様性データを提供します。これはレバノン初の在来種のオープンアクセス・リファレンス・ライブラリーによって支えられており、現在は昆虫、鳥類、菌類にまで拡大している。スミソニアン、iBOL、セント・ジョセフ大学との戦略的パートナーシップにより、科学的厳密性と地域のリーダーシップが確保されている。フィールドとラボのプロトコルは地域の生態学的条件に合わせ、データの妥当性を高めている。省庁、NGO、実務家との協力により、調査結果を政策や修復の実践に反映させ、啓発キャンペーンにより地域社会の関与を促進している。最後に、BBI-CBDが資金提供する能力開発プログラムは、地域の保全活動家を育成し、分子ツールを民主化し、長期的な持続可能性を確保する。これらの要素を組み合わせることで、気候変動の影響を受けやすい地中海の生態系における効果的な生物多様性回復のための、拡張可能で科学的根拠に基づいた枠組みが構築される。
ビルディング・ブロック
地域密着型レファレンス・ライブラリーの開発
在来の動植物種の包括的でオープンアクセスなDNAリファレンス・ライブラリーの構築は、私たちのソリューションの基礎となるものでした。世界的なデータベースでは東地中海の多くの種をカバーしていないことを認識し、植物、哺乳類を網羅するレバノン初のライブラリーを構築し、現在は昆虫、鳥類、菌類にまで拡大している。このリファレンス・データベースはDNA配列照合の精度を向上させ、環境サンプルに存在する生物種の正確な同定を可能にします。また、重要な地域データのギャップを埋め、生態学的研究、生物多様性のモニタリング、保全計画を容易にします。このライブラリーをオープンに公開することで、透明性、コラボレーション、そして同様の生物多様性ホットスポットにおける適応の可能性を促進する。
実現可能な要因
セント・ジョセフ大学からの強力な組織的支援、地元の分類学者との協力、そして標本へのアクセスが不可欠であった。初期助成金による資金調達により、配列決定作業が可能になった。オープンデータ原則へのコミットメントにより、幅広いアクセシビリティが確保された。iBOLの支援により、世界的なデータベースへの統合が促進され、有用性と可視性が高まった。
教訓
信頼性の高いリファレンス・ライブラリーを構築するには、分子科学者と分類学者の間で重要な調整が必要である。正確な種の同定は、質の高い検証済みバウチャー標本とメタデータに大きく依存する。このプロセスは時間がかかるが、有意義なメタバーコーディングの結果を得るためには不可欠である。ライブラリをオープンに共有することで、関心と協力が生まれたが、継続的な更新と、より多くの分類群をカバーするための拡張の必要性も浮き彫りになった。地元の専門家を巻き込むことで、オーナーシップが育まれ、データの科学的信頼性が高まり、国家リソースとしてのライブラリーの持続可能性が確保された。
高度なDNAバーコーディングとメタバーコーディング技術:
DNAバーコーディングとメタバーコーディングは、動物の糞のような小さな生物サンプルから種を正確に同定できる最先端の分子技術である。バーコーディングは標準的な遺伝子領域の配列を決定することで単一の種を対象とし、メタバーコーディングは複数のDNAマーカーを同時に増幅することで、複雑な混合種の包括的な分析を可能にする。これらの方法は、侵襲的なサンプリングを行うことなく、動物の食餌、捕食者と被食者の関係、種子の散布パターンに関する詳細な洞察を提供する。我々のソリューションでは、これらの技術をレバノンの生態学的状況に適応させ、ハイスループットな生物多様性評価を可能にし、動植物間の重要な相互作用を明らかにした。このアプローチは、従来の生態学的調査の限界を克服し、特にベースラインデータの乏しい地域における生物多様性の変化をモニタリングするための新たな可能性を開くものである。
実現可能な要因
ハイスループットシーケンス技術へのアクセス、分子生物学の専門知識、地域の参照ライブラリーの利用可能性により、成功裏に実施することができた。スミソニアン協会のような国際的な専門家との協力により、手法の厳密性が確保された。地域の条件やサンプルの種類に合わせたプロトコルの開発は、信頼性の高い結果を得るために極めて重要であった。FERIとMEPIからの資金援助は、分子ワークフローの確立と規模拡大に必要なリソースを提供した。
教訓
DNAメタバーコーディングのプロトコルを地域の生態学的条件に合わせてカスタマイズすることが、データの精度を最大限に高めるために不可欠であることを学んだ。正確な種の同定には、事前に包括的な参照ライブラリを確立しておくことが重要である。分子生物学の専門家や国際的なパートナーとの早期の連携により、技術移転が促進され、品質管理が向上した。また、糞の採取など非侵襲的なサンプリング方法は豊富なデータを得ることができるが、汚染を避けるために厳格なプロトコルが必要であることもわかった。最後に、これらの分子ツールを伝統的な生態学的知識と統合することで、修復のための解釈と実用的な応用が強化された。
戦略的な国際・学術パートナーシップ
スミソニアン協会、iBOL、セント・ジョセフ大学とのパートナーシップは、私たちのプロジェクトの成功の中心的役割を果たした。スミソニアンはメタバーコーディングの方法論と品質保証に関する高度な専門知識を提供し、DNA解析の厳密な適用を可能にした。iBOLは、特に昆虫を対象としたバーコーディングの取り組みの拡大を支援し、私たちの地域データを世界的な生物多様性イニシアティブにつなげた。セント・ジョセフ大学が研究の実施と能力開発を主導し、地域のオーナーシップと継続性を確保している。これらの共同研究は、グローバルな知識と地域の生態学的・制度的背景を組み合わせることで、技術革新と拡張性を可能にしている。
実現可能な要因
長期的な協力関係、科学的目標の共有、相互の信頼関係が鍵となった。国際的な資金援助と技術支援が知識交換を促進した。地元の専門研究チームの存在が、コミュニケーションと実施を促進した。オープンデータとキャパシティ・ビルディングに対する共通のコミットメントがパートナーシップを強化した。
教訓
強力なパートナーシップには、継続的なコミュニケーション、現地の状況の尊重、明確な役割が必要である。国際的な協力関係は技術移転を加速させるが、持続可能性を確保するためには、現地の能力開発と結びつけなければならない。私たちは、グローバルな科学水準と地域の生態学的現実とのバランスをとることの重要性を学んだ。正式な協定と共同計画は、期待に沿う助けとなった。分子生物学から生態学、政策に至るまで、多様な専門知識を統合することで、プロジェクトの影響力が高まった。最後に、このようなパートナーシップは将来の研究の道を開き、保全ネットワークを拡大した。
ステークホルダーの参画と知識の動員
レバノンの環境・農務省、地元のNGO、実務者、地域社会との有意義な関わりによって、科学的な洞察が政策や修復の実践に確実に反映されるようにした。調査結果を明確かつ協力的に伝えることで、生物多様性国家行動計画への分子データの統合を支援した。学校、大学、農家、土地管理者を対象とした啓発キャンペーンでは、森林再生において動物が果たす生態学的役割についての理解を深めた。このような知識の動員は地域のオーナーシップを築き、エビデンスに基づく意思決定を促進し、長期的な生態系の回復力を科学と社会のニーズの橋渡しをしている。
実現可能な要因
政府機関やNGOとの強固な関係が信頼を育んだ。明確でわかりやすいコミュニケーション資料とワークショップが理解を促進した。地元コミュニティの参加により、妥当性が確保された。制度的支援により、国家計画への統合が可能になった。資金援助により、アウトリーチ活動や啓発活動が可能になった。
教訓
効果的な利害関係者の関与には、継続的な対話と、多様な聴衆に合わせたコミュニケーション戦略が必要である。私たちは、科学的な厳密さとわかりやすい言葉を組み合わせることで、科学と政策と実践のギャップを埋めることができることを発見した。省庁やNGOを早期に取り込むことで、結果の取り込みが促進される。行動変容を促し、生態系の回復において見過ごされがちな動物の役割を強調するためには、啓発キャンペーンが不可欠である。持続的な協力関係は、調査結果が政策や土地管理の決定に影響を与えることを確実にする。また、参加型アプローチがコミュニティに力を与え、解決策が社会的に受け入れられ、持続可能なものになることも学んだ。
キャパシティ・ビルディングと地域研修プログラム
持続可能な生物多様性保全のためには、DNA バーコーディングとメタバーコーディングの地域的・地 域的専門知識の構築が不可欠です。BBI-CBDの資金援助により、私たちのトレーニングプログラムは、レバノン、チュニジア、コートジボワール、ヨルダンの保全実務者を対象としています。これらの実践的なワークショップでは、サンプルの収集、実験室の技術、データ解析、解釈について学び、参加者がそれぞれの状況において分子ツールを独自に応用できるようにします。キャパシティビルディングは、革新的な技術へのアクセスを民主化し、地域の協力を促進し、プロジェクトのライフサイクルを超えた継続性を保証する。
実現可能な要因
BBI-CBDからの資金援助と、セント・ジョセフ大学による組織的なバックアップが、プログラム開発を可能にした。経験豊富なトレーナーと、多様なバックグラウンドに対応したカリキュラム。地域ごとに参加者を選抜することで、国を超えた知識交換を促進。継続的なサポートとフォローアップにより、学習成果を強化。
教訓
キャパシティビルディングを成功させるには、参加者のさまざまな専門知識に対応できる柔軟な研修モデルが必要であることを学んだ。理論的な知識と実践を組み合わせることで、研修の定着率が高まる。地域ネットワークの構築は、相互学習と協力を促進する。効果を持続させるためには、フォローアップ支援とリフレッシュ・セッションが重要である。研修は、実社会での応用を可能にするために、利用しやすいリソースやツールと組み合わせる必要がある。研修生を将来のトレーナーとして参加させることは、生物多様性モニタリングにおける国や地域の自給自足に貢献し、効果を倍増させる。
影響
環境への影響動物の糞を分析することで、レバノンの18種の哺乳類の食餌を特定し、地域の食物網と種子散布パターンに関する重要な洞察を得た。この理解により、生態系回復において優先すべき5つの主要な植物ファミリーを選択することができ、これらの種が野生生物によって確実に消費・分散され、自然再生と生物多様性を支えることができるようになった。さらに、52種のレバノンの在来植物のDNAバーコードの参照ライブラリーを構築し、在来植物の個体群を強化するための現在進行中および将来の復元プロジェクトのための貴重なリソースを作成した。
社会的インパクト地元コミュニティは、水の調節機能の向上、土壌の安定性、自然の美しさなど、復元された森林が提供する生態系サービスの向上から恩恵を受け、土地との文化的なつながりを強化している。地元のNGOが科学的知見に基づいた復元戦略を実施することで、私たちのプロジェクトはコミュニティ内にスチュワードシップとエンパワーメントの意識を育み、持続可能な土地利用の実践を促している。
経済効果:生物多様性のある森林を復元することで、砂防、防火、生息地の復元に関連する将来のコストを削減することができる。さらに、回復力のある生態系はエコツーリズムの可能性を高め、地域社会に持続可能な収入の機会をもたらす。
受益者
生物多様性全般:
このソリューションは、種の相互作用、特に種子散布と捕食者と被食者の動態に関する生態学的理解を深めることにより、生物多様性に直接利益をもたらす。生態系の機能を支える重要な動植物種を特定することで、このプロジェクトは森林の回復力を高め、絶滅危惧種の回復を支援し、地中海の気候変動ホットスポットにおける在来の生物多様性を強化する。
レバノンの国家保全目標
レバノンの生物多様性保全に関する国家目標:レバノンの生物多様性保全に関する国家目標は、レバノンの環境・農業両省と共有され、レバノンの生物多様性国家行動計画に組み込まれています。このプロジェクトは、データの利用可能性、修復計画、モニタリングの枠組みを強化することによって、生物多様性条約(CBD)の下での目標を含む、国内および国際的な保全目標を支援しています。
地域コミュニティ
再生地周辺に住むコミュニティは、生態系サービスの向上(保水、浸食防止、大気質など)や、エコツーリズムや持続可能な農業などの新たな経済的機会から恩恵を受けている。また、教育的なアウトリーチや意識向上キャンペーンによって、環境スチュワードシップや土地との文化的な結びつきも強化されている。
実務者と自然保護団体
このプロジェクトは、野生生物を惹きつけ再生を促進するために、どの在来植物種を優先的に植えるべきかなど、科学的根拠に基づいた生態系回復のベストプラクティスを実践者に提供した。現在、NGOや政府機関、森林再生に携わる人々は、レバノン初のDNAレファレンス・ライブラリーを利用することができ、今後予定されている私たちのチームが主導するトレーニングや能力開発セッションに招待される。
さらに、ソリューションの拡張性について説明してください。他の地域やエコシステムに複製または拡大できますか?
そう、私たちのソリューションは拡張性が高く、生態系の回復目標を支援するために国内外に拡大することができる。DNAメタバーコーディングとオーダーメイドの森林再生戦略を統合することで、この科学的根拠に基づいたアプローチは、幅広い生態系や生物多様性のホットスポットに適応することができる。スケーラビリティは主に2つの側面で作用する:第一に、地域レベルでは、セント・ジョセフ大学の研究室「遺伝子から生態系までの生物多様性保全」が、東地中海全域の国々のサンプルを処理し、生物多様性データを作成する中心的ハブとして機能し、その土地に適応した再生戦略を導くことができる。第二に、チュニジア、ヨルダン、コートジボワールなどの国々の科学者や実務者が、独自のDNA分析を行えるように、BBI-CBDが資金を提供するトレーニングプログラムを実施することで、長期的な自立と地元の専門知識を促進することができる。さらに、このアプローチは、対象種を菌類、鳥類、昆虫類、その他の原生分類群にまで拡大することで、生物学的にスケールアップすることができ、生物多様性の評価と生態系のモニタリングを強化することができる。この二重のアプローチにより、技術的な普及と生物学的な広がりの両方が保証され、CBDや国連生態系回復の10年といった世界的な目標に沿った強力なモデルとなる。
グローバル生物多様性フレームワーク(GBF)
持続可能な開発目標
ストーリー

レバノンでは、科学に基づいた解決策をフィールドワークで実践している組織はほとんどなく、統一されたガバナンスがないため、修復戦略は断片的で調整されていない。地元のNGOは多くの場合、省庁やその他の関係者とコミュニケーションを取ることなく森林再生や生態系の修復を行っており、まとまりのある持続可能な影響を生み出すことが難しい。気候変動が生物多様性と生態系に深刻な脅威をもたらす中、私たちは、森林再生はより戦略的なものでなければならず、野生生物を惹きつけ、自然再生をサポートする植物種を使用し、気候変動による圧力に強い自立した森林を構築しなければならない、という重大な必要性を認識しました。
金融危機、政情不安、そして環境問題の中、私たちは邁進した。スミソニアン協会との協力が転機となり、彼らは地域の生態系を分析するためにDNAメタバーコーディング技術をカスタマイズするよう指導してくれた。そして私たちは、生物多様性と地域の野生生物の相互作用の両方を確実にサポートするための、科学主導のアプローチを開発した。
混乱にもかかわらず、私たちのチームはレバノンの生物多様性の保全研究と遺伝的特性解析の拠点となった。他の組織や地元の利害関係者が科学的根拠に基づくアプローチの重要性を認識するのを目の当たりにして、私たちは大きな刺激を受けました。今日、私たちは単に木を植えるだけでなく、持続可能な生態系を育成し、レバノンの強靭な環境未来への基盤を築いているのです。