都市が都市の野生生物の進化の道筋をどのように変えるか

ムンシ＝サウスは次に、ドブネズミ（Rattus norvegicus）に注目した。ドブネズミはニューヨーク市に生息し、特に嫌われている。この齧歯動物は植民地時代からアメリカ中を飛び回っていたが、その遺伝学的理由がほとんど知られていないことにムンシ＝サウスは衝撃を受けた。「1940年代から50年代にかけて、ボルチモアではジョンズ・ホプキンス大学を中心にネズミ研究の黄金時代がありました。主に公衆衛生のために行われたのです」と彼は言う。「彼らは私たちには許されないようなことをしました。例えば、ある場所からネズミを50匹も捕まえて別の場所に捨てて、何が起こるかを調べるといったことです。そして、それは基本的にネズミ戦争を引き起こしたのです」。しかし近年、ネズミが、それが豊富に生息する都市と同期して進化しているかどうかについて、じっくり考える人はいなかった。

2013年にブロンクスのフォーダム大学に移って間もなく、ムンシ＝サウスはニューヨークで最も薄汚い隅々に罠を仕掛け始めた。地下鉄のプラットホーム、雨水溝、ピザ店の外の油でぬかるんだ歩道などだ。（シロアシネズミとは異なり、ドブネズミは凶暴すぎるため、生きたまま捕獲することはできない。）わずか数年で、彼が利用できる遺伝子解析ツールは飛躍的に進歩した。個々のネズミの全ゲノムを手頃な価格で解読できるようになり、連邦政府の資金提供を受けたプロジェクトの一環としてまとめられたドブネズミ（ Rattus norvegicus）の参照ゲノムと結果を比較することも可能になった。ムンシ＝サウスと共同研究者たちは、ニューヨークのネズミの嗅覚センサーを制御する遺伝子が自然選択によって劇的に変化したという証拠を発見した。研究者たちは、遺伝子のDNA配列の変化が、絶えず変化する匂いの集中砲火を浴びているニューヨークの地下道を進むネズミの能力に関連していると考えている。

ネズミが人間のどんな脅威にも対処できるほど急速に進化しているという概念は一般大衆を魅了し、ムンシ＝サウスは同分野の第一人者となった。都市が野生動物の遺伝学を驚くべき速さで揺るがしている現状を説明するためにパネルディスカッションに登場し、最も注目を集める科学者と言えるだろう。しかし、彼は、普段はありふれた動物と思われている動物に焦点を当てた研究者コミュニティの中で、最も目立つ存在に過ぎない。

そのため、ムンシ＝サウス氏が2017年にサイエンス誌に「都市環境における生命の進化」と題するレビュー論文を共同執筆したとき、彼は都市に生息するさまざまな生物を対象とした、最近および進行中のプロジェクトを100件以上リストアップすることができた。人工光に対する致命的な魅力を捨てた蛾、交通騒音の中でもコミュニケーションできるフィンチ、人間の周りでそれほど緊張しない遺伝子変異を持つ白鳥などだ。

ムンシ＝サウスに、なぜ都市進化が急に注目を集めているのかと尋ねた時、私は彼がDNAシーケンシング技術の普及を挙げるだろうと予想していた。資金難に苦しむ、彼のような小規模で型破りな研究室にとっては、これは明らかな恩恵だ。しかし、彼の主な説明はむしろ陰鬱なものだった。彼は、暗い環境の未来への一種の諦め、特に理想主義的な時代の記憶を持たず、人間の活動以外によって引き起こされた進化の事例を研究することにほとんど意味を見出せない若い生物学者たちの諦めを感じているのだ。「屈服とは呼びたくないが、変化した世界への一種の和解と言えるだろう」と彼は言う。

昨年2月の心地よく晴れた朝、エリザベス・カーレンは私を北ブロンクスに連れて行ってくれました。ハトを捕まえるためです。カリフォルニア出身で、現在はフォーダム大学のムンシ＝サウス研究室で博士課程に在籍するカーレンは、過去4年間、ニューヨークで最もよく見られる鳥類の一つであるハトの遺伝学を研究してきました。この研究では、何百羽ものハトを捕獲し、血液サンプルを採取する必要があります。

カーレンと私は、ウェスト・キングスブリッジ・ロード沿いの三角形のアスファルト舗装の脇に陣取った。通りの向かいには小切手換金所と肉屋があった。ハトの群れが、地元の老人たちが歩道に残した古くなったパンくずをついばもうと降りてくるたびに、カーレンは懐中電灯型の網銃を群れに向けて発射した。数羽のハトは必ずナイロン製の網に絡まってしまうので、カーレンはひざまずいてハトを一羽ずつほどき、足の指の間の静脈から小瓶一杯分の血を採取した。針で​​刺したハトが一つ一つ血栓をつくと、彼女はハトを羽ばたかせ、廃墟となった赤レンガ造りの武器庫の軒先へと飛ばした。

網を展開する大きな音に、通行人が驚かされることが何度かありました。ある時、食料品を詰めたカートを押した困惑した女性が、私たちのところにやって来て、少なからず疑念を抱きながら、一体何をしているのかと尋ねてきました。カーレンはすぐに、私たちの心を和ませるような返答を用意していました。「私は科学者で、ニューヨークのハトがどのように進化しているのかを調べているんです。」そして、すでに血液サンプルを採取したハトをカーレンに抱かせ、放してあげました。おとなしいハトを両手で抱きかかえると、女性の顔には恍惚とした笑みが広がりました。カーレンが後に指摘するように、人は野生動物に触れるという滅多にない機会に恵まれると、ある種の原始的な喜びを感じるものです。

トランクにかなりの量のハトの血を詰めたカーレンは、州間高速道路87号線を北上しながら、しばしばけなされる「翼の生えたネズミ」への執着のルーツを語りました。生物学への愛は、家族とのキャンプ旅行中にバハ・カリフォルニアの潮だまりで見たヒトデやヤドカリに魅了された幼少期にまでさかのぼります。しかし、カリフォルニア州立工科大学サンルイスオビスポ校で学士号を取得してから5年後の2012年4月まで、彼女はその情熱を生涯の仕事にする方法を明確に理解していませんでした。その時、彼女はジェイソン・ムンシ＝サウスが公共ラジオ番組「サイエンス・フライデー」で自身の研究について話しているのを聞きました。そのエピソードが終わる頃には、カーレンは都市進化が自分の天職であると決めていました。それは、人間の支配によって抑圧されることのない自然界の独創的な仕組みを探求する方法でした。

カーレンは生物学の修士号を取得するため、大学に戻りました。明確な目標は、ムンシ＝サウスの研究室に参加するために必要な技術力を身につけることでした。2015年にフォーダム大学の博士課程に入学した際、彼女はニューヨーク市の動物を専門分野として選ぶよう求められました。ムンシ＝サウスの他の学生たちは、すでにネズミ、サンショウウオ、クイーンズ周辺に潜むコヨーテなど、優れた動物を捕まえていました。しかし、鳥類を捕まえた者は誰もいませんでした。

都市部のハトの進化的適応に関する研究はこれまでも多少行われてきたが、カーレンのような研究者にとっては、その研究分野はほぼ未開拓だった。「ハトの行動範囲や寿命といった基本的な事柄は、みんなもう知っていると思っているようですが、実はそうではありません」と、現在35歳のカーレンは語る。コートの下には「I STAND WITH REFUGEES（難民と共に立ち上がろう）」と書かれたTシャツを着ており、擦り切れた黒いズボンは糞で汚れても構わないという。彼女は自然史博物館のアーカイブで保存されたハトを見つけるのさえ難しく、現代のハトと数十年前のハトを比較する作業が複雑になっていると付け加えた。

カーレンと私はカジノの駐車場に立ち寄り、最後の数羽のハトから血液を採取した後、郊外の町アーモンクの牧歌的な旧邸宅にあるフォーダム大学の生物学研究ステーションに向かった。そこでカーレンは、ddRADと呼ばれる手法を用いて血液サンプルのDNA配列を解析する。ddRADは、特殊な酵素を用いて生物のゲノムの最も重要な部分を分離する技術だ。カーレンの現在の最優先事項は、ワシントンD.C.とボストンの間に生息する無数のコロンバ・リビアの個体群の近縁関係を解明することだ。いわば、北東回廊の野生ハトに関する23andMeのようなものだ。

しかし、彼女の長期的な目標は、ハトの最近の遺伝的適応を解明することです。彼女が熱心に解明しようとしている謎の一つは、都会のハトが最近、健康被害を被ることなく精製糖を処理する能力を進化させたかどうかです。この特性は、廃棄されたクッキーやドーナツを多く含む食事でハトが生き延びられる理由を説明するでしょう。（カーレンは既に市販の血糖値測定器を用いて、予想に反して、甘いものを食べるニューヨークのハトは高血糖を発症しないことを突き止めています。）

野外調査所の入り口近くの上り坂のカーブを曲がったとき、カーレンはスバルのブレーキを踏み、リアウィンドウ越しにおいしそうなロードキルの塊をちらりと見た。「クリスティンのために取りに戻った方がいいかしら？」と彼女は尋ねた。「だって、親友のために死んだアライグマを拾えないなんて、一体何の友達なの？」

彼女が思い描いていた友人とは、セントルイスのワシントン大学で博士研究員として働く35歳のクリスティン・ウィンチェルだ。都市進化研究の第一人者だ。5年前の学会で初めて出会ったカーレンとは、直接会うことは滅多にないが、毎日何度もテキストメッセージをやり取りしている。トロントでトウワタに生息する昆虫を研究するリンジー・マイルズと共に、若手研究者による発見を紹介する都市進化研究運動の旗艦ブログ「 Life in the City」の共同編集者でもある。カーレンは、役に立つかもしれないロードキルを見つけると、すくい上げて冷凍保存し、ウィンチェルが最終的に遺伝子解析を行うようにしている。（フィールドステーションのそばにあった「ゴミパンダ」は、潰れすぎて価値がないことがわかったので、そのままにしていた。）

マサチューセッツ大学ボストン校の博士課程に在籍していたウィンチェルは、プエルトリコ原産のトカゲの一種、アノリス・クリスタテルス（Anolis cristatellus）に着目しました。彼女は、手つかずの森林と、サンファン、アレシボ、マヤグエスといった人口密集地域の両方でトカゲを採集しました。彼女はすぐに、都市に生息するトカゲはどれも、森林に生息するトカゲに比べて四肢が著しく長く、足の裏の肉球が大きいことに気づきました。これは、都市に適応した多くのトカゲとは異なり、肉眼で確認できる形態学的差異です。

これらの違いが移動にどのような影響を与えるかを調べるため、ウィンチェルは1.5メートルの直線状のレーストラックをいくつか作った。トラックは、塗装されたコンクリートやアルミシートなど、プエルトリコで一般的な建築資材で作られた。そして、これらの表面にトカゲを放つと、都会のトカゲは田舎のトカゲに文句なしに勝利した。形態学的変化によって、都会のトカゲは明らかにより速いスプリンターになっていた。これは、広大な土地を走り回るトカゲにとって野良猫や暑さの影響を受けやすい都市環境において、非常に重要な適応能力の優位性となる。

トカゲのレースは巧妙だったかもしれないが、都会のトカゲが実際に進化したことを証明するものではなかった。ウィンチェルはレースを行う前から、その変化には遺伝的要素があり、したがって遺伝性があることを示す方法を開発した。適応は多くの場合、可塑性、つまり個体が生涯を通じて刺激に応じて変化する能力、つまり遺伝子レベルでは不変のままであることによってもたらされる。（筋肉に負荷をかけることで驚異的な体格を作り上げているボディビルダーを思い浮かべてほしい。彼らの子孫はその外見を受け継がないのだ。）

都市進化の研究者の中には、刺激的な研究結果を大々的に宣伝するあまり、他の科学者たちが可塑性と自然選択を区別していないのではないかと懸念する者もいる。「形質だけを観察するだけで実験を行わなければ、その形質が遺伝的根拠に基づいているかどうかを理解する機会が得られません」と、ワシントン大学とカリフォルニア大学バークレー校の共同ポスドクで、アカアシガエルが汚染された雨水池での生活にどう適応しているかを研究しているマックス・ランバート氏は言う。「そして、この分野が都市進化だけに焦点を当てていると過大評価することは、進化とは何かを一般の人々に理解してもらう上でマイナスになります」

進化と可塑性の違いを意識して、ウィンチェルはいわゆる「コモンガーデン実験」を実施した。プエルトリコから成体のトカゲを集め、ボストンの研究室で飼育し、都会と田舎のトカゲから卵を取り出し、孵卵器で孵化させた。赤ちゃんが孵化すると、隔離されたケージに分けた。ケージ内の環境は同一で、例えば、ケージごとにカメのつるを1本と直径約3/4インチの木の棒を入れ、1日12時間紫外線を当てた。ビタミンをまぶした生きたコオロギを餌としてトカゲを1年間飼育した後、ウィンチェルはトカゲの脚とつま先を調べた。2016年にEvolution誌に発表した測定と観察結果から、都会のトカゲはまさに急速な進化の産物であることが確認された。

セントルイス、ボストン、ニューヨークでリスとアライグマの進化を調査する予定のウィンチェル氏は、自身の研究が、憂鬱な環境ニュースに苦しむ人々にとって、数少ない希望の源となるかもしれないと考えている。「動物が人間の時間スケールで適応できるとは考えられていなかったのです」と彼女は言う。「だからこそ、一部の動物が人間と同じ状況にうまく対処していることに、人々は興奮しているのです」。生き残った動物たちは、数は比較的少ないものの、厳しい未来にどう備えるべきかについて多くのことを教えてくれる遺伝子を持っている。

記録的な熱波や北極の氷の融解が進むにつれ、気候危機の深刻さが明らかになるにつれ、人類は自らが引き起こした被害の多くが取り返しのつかないものであるという事実を受け入れつつある。これは、動物界の相当数の生物が永久に姿を消すことを受け入れることを意味する。国連が5月に発表した報告書によると、少なくとも100万種が差し迫った絶滅の危機に瀕しており、両生類の40%と海洋哺乳類の3分の1が含まれる。たとえすべての国が魔法のように協力し、生物多様性を守るために前例のない対策を講じたとしても、何千もの種にとっては手遅れだろう。

多くの科学者たちと同様に、都市進化の研究者たちは、自分たちの研究がどのようにしてこの新たな環境の現実を少しでも楽にしてくれるのかという問いに取り組んでいる。少なくとも表面的には、彼らの研究は主に理論的な問題、特に複雑な生物の進化が、通常の化学反応のように再現可能な現象なのかどうかという問題に焦点を当てているように見える。都市は、この問いを検証するための、偶然にも世界規模のアドホックな実験室ネットワークを提供している。世界中のオフィスビルは同じガラスパネルと鉄骨で作られ、夜空は同じ人工照明で照らされ、音の風景は同じ車の騒音で鳴り響き、食品廃棄物は同じKFCとサブウェイから発生している。

都市におけるこうした同一性により、研究者たちは、同じ種の孤立した個体群が、類似した環境に置かれた場合に同様の適応を発達させるかどうかを解明することが可能になっています。「都市は私たちに、驚くほど大規模で世界規模の進化実験の機会を与えてくれます。そこには、同じ要因を経験している何千もの生命体がいます」と、トロント大学ミシサガ校の進化生態学研究室を率いるマーク・ジョンソン氏は述べています。

しかし、一般の人々が本能的にその熱意を共有しないとしても無理はない。一見すると、進化の再現可能性に関する数十年にわたる論争に決着がついたとしても、気候変動後の私たちの生活が地獄のようなものではなくなるようには思えないからだ。

しかし、都市進化の研究者たちは、知的好奇心を満たすため、一部の種が都市生活にうまく適応できるようにする根本的な遺伝的特性も明らかにしつつある。これは、ますます暑くなり、人間で溢れかえる世界における進化の勝者と敗者を予測する力を与えてくれるかもしれない知性だ。例えば、アンドリュー・ホワイトヘッドは、米国の4都市のメダカが同じ毒素耐性を獲得したと結論付けた際、この種の進化的成功は高度な遺伝的多様性によるものだと説明した。つまり、メダカのゲノムには、通常は発現しない豊富な遺伝情報が自然に含まれているということだ。つまり、芳香族炭化水素受容体を脱感作する鍵は、おそらく既にメダカのDNAの中に存在しており、自然選択によってそれが表面化したに過ぎないのだ。

「環境が急激に変化し、適応度に課題をもたらすような変化をした場合、それに適応的に対応できる種は、必要な遺伝的多様性を既に備えている種です」とホワイトヘッド氏は言う。「環境はまさに今変化しています。移住者を待つことはできません。新たな突然変異を待つこともできません。」

生物がゲノムに秘めている最大の強みは、言うまでもなく、耐熱能力でしょう。今世紀末までに地球の気温は最大9度（摂氏約9度）上昇すると予想されており、生き残る可能性が最も高い種は、高温に耐える特性を獲得した種となるでしょう。今日の都市は、周囲よりも通常2～5度高い温度ですが、この灼熱の地球において、進化が野生生物をどのように変化させるかを垣間見ることができます。

都会を愛する地味なドングリアリは、これから起こる遺伝子の大変動を予感させる存在の一つだ。ケース・ウェスタン・リザーブ大学のサラ・ダイアモンドとライアン・マーティンという二人の研究者は、クリーブランドとテネシー州ノックスビルで採集したドングリアリが、田舎の生息地よりもはるかに暖かい環境でも繁殖できることを発見した。彼らは、より強力な熱ショックタンパク質を生成する遺伝子を持つ都会のアリが自然選択によって優位に立った可能性があると仮説を立てている。もし彼らが、この突然有用な形質に関連する遺伝子マーカーを解明できれば、気温上昇時に適応できる可能性のある種と、絶滅の危機に瀕している種を判別できるかもしれない。

ダイアモンド氏は、進化予測がより賢明な保全活動の選択につながることを期待している。「どの分類群が都市化に最も脆弱であるかがわかれば、生物多様性が悪影響を受ける前に対策を講じることができます」と彼女は言う。それは、都市内に戦略的に緑地を建設するといった単純なことかもしれない。しかし、極端な場合には、一部の種を保護するには、個体群全体を根こそぎにして遠く離れた土地に移送するしか選択肢がないかもしれない。

都市進化研究が、巨大都市で繁栄する能力を欠く種を救うために活用できるという考えには、興味深い裏返しがあります。ガラスと鋼鉄に囲まれた生活にうまく適応するように遺伝的に準備された動物を特定できれば、その知識を活用して、より住みやすい世界を設計できるかもしれません。なぜなら、特定の種は、巧妙な方法で調整されれば、環境を癒す可能性を秘めているからです。

カキを例にとってみましょう。カキの摂食過程には、1日に最大50ガロン（約240リットル）もの水から有害なバクテリアや汚染物質を濾過することが含まれます。かつてアメリカの都市部の河川や湾にはゼラチン質の軟体動物であるカキが豊富に生息していましたが、数十年前には貝類愛好家によって大量に消費されてしまいました。ニューヨークのような場所に巨大なカキ養殖場を設けることが環境保護の観点から賢明かもしれないと誰かが気づいた頃には、カキの個体数を容易に回復させるには遅すぎました。水中の景観は数十年にわたる浚渫と投棄によって荒廃し、カキに致命的な病気を引き起こす人為的な汚染物質で飽和状態になっていたのです。

解決策の一つは、DNAに手を加えてカキを強くすることです。より直接的な方法としては、動物のヌクレオチドを自由に追加、削除、あるいは混ぜ合わせることができると期待される遺伝子編集技術「Crispr」を使うことです。しかし、このアプローチは今のところ仮説の域を出ません。カキに求める特性、例えば耐病性や繁殖周期の短縮などは、単純な切断や接合では作り出せないほど複雑である可能性もあります。

幸いなことに、より繊細な選択肢がすぐに利用可能だ。それは、都市進化研究者が現在蓄積している遺伝学的知見を活用するものだ。ゲノムを深く掘り下げ、私たちが切望する特定の形質を最も発達させる可能性の高い種を特定できれば、それらの動物を、自然淘汰によって長期生存者へと形作られるという厄介な作業を担う環境に配置できる。

「例えば、巨大な養殖場を育て、水をろ過し、高潮から私たちを守るのに最も効果的なカキを選抜できるかもしれません」とジェイソン・ムンシ＝サウスは言う。「私たちは、こうした都市に適応した遺伝子型を探し出し、空気を浄化したり、気温を下げたり、何らかのサービスを提供したりするために活用できるかどうか検証したいと考えています。」

都市設計における特定の選択は、私たちが選択した方向に進化を促し、その効果を発揮させることができます。例えば、雨水と有毒化学物質が集まる人工池に適応したカエルの繁殖を促すことは、私たちにとって最善の利益となります。これらの両生類は、病気を媒介する蚊などの昆虫を捕食しますが、地球温暖化に伴い、この脅威は増大する可能性があります。そのため、汚染耐性のあるカエルが豊富な池と、まだ定着していない池を繋ぐことは賢明な選択と言えるでしょう。例えば、道路の下に狭いトンネルを掘るといった方法があります。コウモリは害虫駆除の能力があるため、都市部では貴重な存在です。特定の種類の人工光を好んだり、音響環境が狩りの邪魔にならないようにしたりすることで、コウモリが都市部に適応するように促すことができるでしょうか。

確かに、わずか数十億年で孤立した細胞をクジラやキリンへと進化させた驚異的なメカニズムを、私たちがすぐに習得できると信じるためには、ある程度の傲慢さが必要です。しかし、私たちが陥ってしまった恐ろしい環境の窮状が示すように、傲慢さこそがホモ・サピエンスが最も得意とするものです。

BRENDAN I. KOERNER (@brendankoerner) は、第 26.11 号で致命傷となったスワッティング事件について書きました。

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