汚染されたシャルトリューズ海における魚の大量死の謎

この記事はもともと Hakai に掲載されたもので、 Climate Deskとのコラボレーションの一環です 。

死んだ魚は至る所に見られ、町近くのビーチには点在し、周囲の海岸線にまで広がっていた。2021年10月に数百匹、あるいは数千匹ものニシンが打ち上げられた大量死は、アラスカ州コッツェビューの住民の心に深く刻まれている。キキクタグルミウト族の漁師で長老でもあるボブ・シェーファー氏は、「文字通り、ビーチ一面に魚がいた」と語る。

劇的な死にもかかわらず、原因は見つからなかった。「原因は全く分かりません」と、コッツェビュー先住民村の環境プログラムディレクター、アレックス・ホワイティング氏は語る。彼は、この大量死は、過去15年間注目してきた問題の兆候ではないかと考えている。それは、アラスカの辺鄙なこの町周辺の海域で、藍藻とも呼ばれる有毒シアノバクテリアの大発生だ。

コッツェビューは、アラスカ州西海岸の北約40キロメートル、北極圏の北約40キロメートルに位置しています。1800年代にロシアの探検家オットー・フォン・コッツェビューがこの地に自分の名前をつける以前、この地域は「ほぼ島のような場所」を意味するキキクタクルクと呼ばれていました。全長2キロメートルの集落の片側はチュクチ海の支流であるコッツェビュー湾に、もう片側はラグーンに接しています。主な交通手段は飛行機、ボート、四輪バイクです。町から出る唯一の道路は、ラグーンを迂回して再び町に戻るだけです。

町の中心部にあるアラスカ・コマーシャル・カンパニーは、シリアルからリンゴ、2口サイズのブラウニーまで、アメリカ本土48州で人気の食品を販売しています。しかし、町の多くの人々にとって、真の食料品店は海です。コッツェビューの人口の約4分の3を占めるアラスカ先住民は、毎年数百キロもの食料を海から汲み上げています。

「僕たちは海の人間なんだ」とシェーファーは言う。2022年9月の霧雨の朝、まだ少し明るい時間帯、私たち二人はシェーファーの漁船の小さなキャビンにぎゅうぎゅう詰めになっている。夏の間ずっとコッツェビュー湾に係留されていた水質監視装置に向かって船を進めている。船首では、ニューヨーク・コロンビア大学ホワイティング校の微生物海洋学者アジット・スブラマニアムとシェーファーの息子ヴィンスが、冷たい雨から身を守るために襟を立てて鼻を突っ込んでいる。シェーファーをはじめとする多くの人々が頼りにしている魚を毒化している可能性のあるシアノバクテリアについて、この夏に必要な情報を収集するためにここにいるのだ。

藻類の巨大なコロニーは目新しいものではなく、多くの場合有益です。例えば春には、光と栄養分の増加により植物プランクトンが大量に発生し、魚や無脊椎動物の栄養源となる微生物スープを作り出します。しかし、多くの藻類とは異なり、シアノバクテリアは危険な場合があります。一部の種はシアノトキシンを産生し、ヒトや他の動物に肝臓や神経系の損傷、さらには癌を引き起こす可能性があります。

多くの地域社会がシアノバクテリアの被害に遭っています。多くのシアノバクテリアは海洋環境で生存できますが、淡水域で発生するブルームの方がより注目を集める傾向があり、その影響は小川や河川から海に流れ込み、汽水域にも広がります。例えば東アフリカでは、ビクトリア湖のブルームが魚の大量死の原因とされています。人体にも被害が及びます。1996年には、ブラジルの血液透析センターで治療を受けた患者26人が死亡し、調査の結果、同センターの水道水からシアノトキシンが検出されました。曝露を受けた人は、発熱、頭痛、嘔吐などの症状を示すことが多いです。

植物プランクトンブルームが分解すると、生態系全体に打撃を与える可能性があります。腐敗したシアノバクテリアは水中の酸素を奪い、魚やその他の海洋生物を窒息させます。バルト海の汽水域では、シアノバクテリアブルームが深海の酸素欠乏を招き、タラ漁業に悪影響を及ぼしています。

気候変動が北極圏の様相を大きく変えつつある中、シアノトキシンがアラスカの人々や野生生物にどのような影響を与えるのか、あるいは影響を与えるのかどうかさえも、誰にも分からない。「大げさに騒ぎ立てないようにしています」と、アラスカ有害藻類ブルーム・ネットワークのコーディネーター、トーマス・ファルジア氏は語る。同ネットワークは、アラスカ州全域で発生する有害藻類ブルームの調査、監視、啓発活動を行っている。「しかし、現状では、私たちはまだ十分に備えができていないのが現状です」。ホワイティング氏とスブラマニアム氏は、コッツェビュー湖でシアノバクテリアのブルームが発生している理由を解明し、健康被害が発生した場合に地域住民に警告を発できる迅速な対応システムを構築することで、この状況を変えたいと考えている。

ホワイティング氏のシアノバクテリアに関する物語は2008年に始まりました。ある日、仕事から自転車で帰宅途中、彼は衝撃的な光景に遭遇しました。コッツェビュー湾が黄緑色に染まっていたのです。自然界に存在するとは考えられない色です。彼の最初の考えは「この色は一体どこから来たのだろう？」でした。

しかし、地球上のシアノバクテリアの歴史は約19億年前に遡ります。光合成を進化させた最初の生物として、シアノバクテリアは地球の大気に酸素をもたらし、私たちのような複雑な生命体のための道を切り開いたとされています。

シアノバクテリアは長い歴史の中で、栄養レベルや塩分濃度などの環境変化によって他の微生物が死滅しても、猛烈に増殖できる能力を進化させてきました。「雑草の一種と考えてください」と、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の植物プランクトン生態学者、ラファエル・クデラ氏は言います。例えば、ほとんどの微生物は成長と繁殖のために複雑な形態の窒素を必要としますが、その窒素は限られた量しか利用できない場合もあります。しかし、コッツェビュー湾に生息するシアノバクテリアは、空気中に事実上無限に存在する単純な形態の窒素を利用できます。

シアノトキシンはシアノバクテリアの繁殖を助けるもう一つの手段である可能性が高いが、研究者たちはこれらの微生物に毒素がどのように役立つのか正確には解明していない。一部の科学者は、シアノバクテリアを捕食する大型プランクトンや魚などの生物をシアノトキシンが阻害すると考えている。ノースカロライナ大学チャペルヒル校の水生生態学者ハンス・パール氏は、別の仮説を支持している。それは、毒素がシアノバクテリアを光合成の際の有害な収斂性副産物から守っているというものだ。

コッツェビュー湾で最初のブルームが観測された頃、科学者たちは気候変動によってシアノバクテリアのブルームの発生頻度が増加する可能性が高いこと、そしてさらに、長年研究の焦点となってきた淡水域から隣接する汽水域へとブルームが広がる可能性があることに気づき始めていました。コッツェビュー湾のブルームは、近くの湖で発生し、その後海に流れ込むと考えられます。

しかし、2008年当時、コッツェビューにはシアノバクテリアに関する最新の科学情報が届いていませんでした。そこでアラスカ州魚類野生生物局の職員が、その淡水に石油とその副産物が含まれているかどうか検査しました。検査結果は陰性で、ホワイティングは途方に暮れました。「全く分かりませんでした」と彼は言います。シアノバクテリアの可能性を示唆したのは、当時イーストカロライナ大学に在籍し、現在は国立科学財団に所属する生物学者リサ・クラフでした。ホワイティングは以前、クラフと共同研究を行っていました。翌年、水サンプルの分析でクラフの考えが正しいことが確認されました。

2017年、スブラマニアム氏は海氷の動態を研究する研究チームの一員としてコッツェビュー氷床を訪れました。ホワイティング氏は、スブラマニアム氏が長年シアノバクテリアに興味を持っていたことを知り、「すぐに意気投合しました」とスブラマニアム氏は言います。

2021年の魚の大量死は、コッツェビュー湾の微生物生態系が町にどのような影響を与えるかを理解しようとするホワイティング氏とスブラマニアム氏の熱意を一層高めた。病理学者は死んだ魚の鰓に損傷を発見した。これは珪藻類（藻類の一種）の硬くてとげのある殻が原因と考えられるが、魚の大量死の原因は依然として不明だ。町民の多くが魚を食料源の一つとして頼りにしていることから、スブラマニアム氏は不安を抱いている。「魚の死因が分からなければ、『魚を食べて安全か』という問いに取り組むのは非常に難しい」と彼は言う。

激しく揺れるシェーファーの漁船のデッキにしゃがみ込み、彼らのコラボレーションの最新エピソードを見守る。ホワイティングは、もし水に落ちても着ているワンピースの浮力スーツが命を救ってくれると安心させてくれるが、その考えを確かめる気はなかった。代わりに、片手で船を、もう片方の手で動画撮影用のスマートフォンを握りしめ、ホワイティング、スブラマニアム、そしてヴィンス・シェーファーが海に係留した白と黄色の装置を引き上げ、船を揺らすのを待つ。すると、フラフープほどの直径を持つ金属球が姿を現した。そこからシアノバクテリアセンサーを内蔵した1メートルほどのチューブが突き出ていた。

このセンサーのおかげで、ホワイティング氏とスブラマニアム氏は、多くの研究者が直面する制約を克服することができました。シアノバクテリアの大量発生は激しいものの、一時的なものなので、「適切なタイミングで観測できなければ、観測できない」のです。研究者がしばしば頼りにする単発の測定とは対照的に、このセンサーは6月に設置されてから9月の肌寒い朝まで、10分ごとにデータを記録していました。彼らは、シアノバクテリアにのみ存在するフィコシアニンと呼ばれる蛍光化合物のレベルを測定することで、これらの種の個体数と、塩分濃度、水温、そして他のプランクトンの存在といった水質の変化との相関関係を明らかにしたいと考えています。

研究者たちは、アラスカ州の人々の健康を守る可能性と、世界中で藻類ブルームが発生する理由を解明するのに役立つ可能性があるため、この研究に熱心に取り組んでいます。「このような高解像度の画像は非常に貴重です」と、スウェーデン農業科学大学の水生生物学者で、バルト海でシアノバクテリアを研究しているマリン・オロフソン氏は述べています。フィコシアニンの測定値と毒素の測定値を組み合わせることで、コッツェビュー湖が直面する危険をより包括的に把握したいと考えていますが、現在、スブラマニアム博士が優先しているのは、どの種のシアノバクテリアが最も多く、何が藻類ブルームを引き起こすのかを解明することです。

アラスカ有害藻類ブルームネットワークのファルジア氏は、アラスカの他の地域でも同様の手法を用いて、シアノバクテリアがどこでいつ繁殖しているかを全体的に把握できる可能性に期待を寄せている。「センサーが1つの場所で機能することを示すことは、間違いなく最初のステップです」と彼は言う。

シアノバクテリアの異常発生場所と発生源の特定は、戦いの半分に過ぎない。残る問題は、それらに対してどう対処するかだ。バルト海では、工業型農業からの肥料流出が異常発生を悪化させており、近隣諸国は流出抑制に多大な努力を払っており、成果を上げているとオロフソン氏は言う。しかし、コッツェビューは農業地帯ではなく、一部の科学者は永久凍土の融解によって異常発生を促進する栄養素が放出されるのではないかと仮説を立てている。気候危機を逆転させる以外に、これを防ぐためにできることはほとんどない。過酸化水素などの化学物質は、シアノバクテリアを殺し、生態系に広範囲に影響を与えることなく異常発生を一時的に緩和する方法として有望性を示しているが、これまでのところ、化学処理による恒久的な解決策は見つかっていない。

代わりにホワイティング氏は、ブルームによって水や食品が有毒になった場合に町に通報できる迅速な対応システムの構築を望んでいる。しかし、そのためにはコッツェビューの研究インフラの整備が必要となる。現在、スブラマニアム氏はセラウィク国立野生生物保護区事務所の厨房でサンプルを準備し、それを国中の研究者に送っている。研究者による分析には数日、時には数ヶ月かかることもある。作業をより安全かつ迅速にするため、ホワイティング氏とスブラマニアム氏はコッツェビューに研究所を設立するための資金を申請し、できれば社内でサンプルを処理できる技術者を雇用する予定だ。研究所の開設は「おそらくここで起こりうる最高の出来事でしょう」とシェーファー氏は言う。スブラマニアム氏は、彼らの努力が来年中に実を結ぶことを期待している。

一方、アラスカの他の地域でもシアノバクテリアの異常発生への関心が高まっている。ノートンサウンド・ヘルス・コーポレーションの研修コーディネーター兼環境プランナーであるエマ・ペイト氏は、地元の部族が河川や小川で藻類の増加に気づいたことを受けて、モニタリングプログラムを開始した。アラスカ北岸のウトキアグヴィクでも、地元住民がシアノバクテリアのサンプル採取を開始しているとファルジア氏は言う。

ホワイティング氏は、この研究がアラスカの人々の水質に関する理解における重大な欠陥を埋めるものになると考えている。規制当局は、シアノバクテリアがもたらす潜在的な脅威からアラスカの人々を守るためのシステムをまだ考案していないため、「誰かが何らかの対策を講じる必要があります」とホワイティング氏は語る。「私たちはただ暗闇の中でうろつき、大勢の人が死ぬのを待っているわけにはいきません」。北極圏の人々が数千年もの間、凍てつくツンドラで繁栄してきたこの自給自足の精神が、再びその役割を担うことになるかもしれない。

この記事の取材は、Council for the Advancement of Science Writing Taylor/Blakeslee Mentored Science Journalism Project Fellowship の資金援助を受けて行われました。