科学者らがついに鳥を殺してきた猛毒を特定

25年間、アメリカ南部では謎の殺人鬼が徘徊し、100羽以上のワシをはじめ数千羽もの鳥の死を引き起こしてきました。最初の犠牲者は1994年の秋から1995年の冬にかけて、アーカンソー州デグレイ湖付近で29羽のハクトウワシが死亡しているのが発見されました。当初、鳥たちは無傷のように見えました。しかし、解剖の結果、科学者たちは脳と脊髄に病変を発見し、鳥類空胞性脊髄症（AVM）と命名しました。魚類野生生物局の研究者たちは、この衰弱性疾患の原因となり得る病気やDDTなどの毒素を調査しましたが、何も発見できませんでした。

謎は未解決のままだった。

数年後、この殺人鬼はカロライナ、ジョージア、そしてテキサスに再び現れた。ハクトウワシに加え、カナダガン、オオバン、マガモといった水鳥も襲うようになった。まず、鳥たちは飛べなくなった。よろめきながら歩き回り、翼は垂れ下がり、緊張病のような、あるいは麻痺したような姿になった。そして、わずか5日で、彼らは死んでしまった。

ドイツ、チェコ共和国、米国の国際研究者チームが本日サイエンス誌に発表した論文で、ついに犯人を特定した。それは、侵入植物、日和見細菌、湖や貯水池の化学汚染の致命的な組み合わせによって生成される可能性のある、これまで知られていなかったアエトクトノトキシンと呼ばれる神経毒である。

この新たな毒素を見つけるために、科学者たちは刑事のように協力し、犯罪現場を評価し、容疑者を尋問しなければなりませんでした。ジョージア大学の水生科学教授であるスーザン・ワイルド氏がこの謎の調査を始めたのは、2001年、ジョージア州とサウスカロライナ州の州境にある人工貯水池、J・ストロム・サーモンド湖で17羽のハクトウワシが死んだ時でした。「以前にもハクトウワシの死は見ていましたが、今回は私が博士論文の研究をした貯水池でした」とワイルド氏は言います。「興味深い謎でしたが、身につまされる思いでした。私が研究していた貯水池で、たくさんのハクトウワシが飛び交うのを見たことがあるからです。」

ワイルドが1990年代半ばに博士論文のためのデータを収集していた当時、貯水池にはほとんど植物が生えていなかった。しかし、数年後に再び訪れてみると、湖はハイドリラと呼ばれる外来植物に覆われていた。ハイドリラは育てやすく、水槽の植物として人気を博していた。（ハイドリラがアメリカに初めて持ち込まれたのは1950年代、水槽から大きく成長しきれず、フロリダの水路に誰かが投棄したのがきっかけだったという噂がある。それ以来、ハイドリラはアメリカで最も有害な水生雑草の一つとなり、ワシントン州からウィスコンシン州、そしてカロライナ州に至るまで、淡水湖で繁殖している。）ワイルドは、ワシの大量死とこの新しい植物の存在に何か関連があるのではないかと考え始めた。

しかし、ワイルドは容疑者全員を尋問しなければならなかった。彼女はまず、水と湖底の堆積物を採取してバクテリアを探したが、何も見つからなかった。しかし、ハイドリラの葉を調べ始めると、それまで知られていなかったシアノバクテリアのコロニーを発見した。彼女はそれを「ハイドリラに生えるワシ殺し」という意味のAetokthonos hydrillicolaと名付けた。

シアノバクテリア（藍藻）は、湖や魚介類を汚染する有毒なブルーム（大発生）を引き起こすことで知られています。ワイルドは、この植物の葉で毒素が生成され、湖を泳ぐ草食鳥類に食べられたのではないかと仮説を立てました。毒が鳥類の神経系に作用し始めると、鳥類は緊張性麻痺に陥り、毎年巣作りのために南へ渡るハクトウワシの格好の餌食となります。ハクトウワシが感染した獲物を食べると、鳥類の筋肉と胃に蓄積された毒素がすべてハクトウワシに移行しました。

しかし、容疑者が正しいことを確信するために、ワイルドは実験室でアエトクトノス・ヒドリリコラを培養し、どのような毒素を生成するのか調べる必要があった。しかし、言うは易く行うは難しだった。細菌の培養は極めて難しいことで知られている。しかも、貯水池の水を模倣した環境で培養する必要があった。「実験室であの環境を再現するのは、なかなか難しいんです」とワイルドは言う。培養した細菌は、より速く、より容易に増殖する他の細菌にコロニー化され続けた。「汚染と培養開始に多くの苦労をしました」と彼女は言う。

ちょうどその時、ティモ・ニーダーマイヤーから電話がかかってきた。ドイツのマルティン・ルター大学ハレ＝ヴィッテンベルク校でシアノバクテリアを研究するニーダーマイヤーは、ワイルドの研究を偶然目にし、この新種に興味をそそられた。彼のチームはワイルドに、コロニー化したヒドリラの葉のサンプルをいくつか送ってもらい、研究室でバクテリアを培養する方法を編み出した。それでもバクテリアの成長は驚くほど遅く、検査を行うのに十分なバクテリアが集まるまで18ヶ月も待たなければならなかった。しかし、チームは正しい方向に向かっているように見えた。

待ち焦がれ、待ち焦がれ、ついにニーダーマイヤーは十分な数の細菌を集め、それらがどのような毒素を産生しているかを調べるための分析を行った。しかし、何も見つからなかった。「もちろん、本当にイライラしました」とニーダーマイヤーは言う。「どうすればいいのか、全く分からなかったんです。」

この時までに、彼らはすでに成果の出ないプロジェクトに多くの時間を費やしていた。「5、6年も努力したのに、ほとんど成果は出ませんでした。ただ無駄に耕作しただけです」と彼は言う。

科学者たちは再び団結しなければならなかった。一つの理論に固執しすぎるのは避けたかったのだ。「仮説に固執しすぎて、『いや、それは間違っている』と指摘するデータに正直に向き合えなくなるのは避けたい」とワイルドは言う。「しかし、重要なのは、否定的なデータが必ずしも仮説が間違っていることを意味するわけではないということです。単に、その試験で仮説を実証できなかったというだけです。だから私たちは何度も何度も試行錯誤を繰り返しました。」

今回、ニーダーマイヤー氏はワイルド氏にヒドリラの葉と茎を丸ごと送るよう依頼した。葉からバクテリアを削り取るのではなく、葉全体をそのまま残した。彼とチームは、葉の個々の分子を見ることができる画像化技術である質量分析法を使用してそれを調べた。彼らはシアノバクテリアを確認しただけでなく、葉の上にそれと並んで5つの臭素原子を含む別の化合物も確認した。臭素は反応性が極めて高い化学元素で、通常は環境中に存在しない。自然には、反応性の低い負に帯電したイオンの形である臭化物として存在する。しかし、臭化物でさえ、J・ストロム・サーモンド湖のような淡水環境では通常は出現しない。臭化物が頻繁に出現するのは人工製品であり、人間は臭化物を鎮静剤、燃料添加剤、および水の消毒に使用している。

研究室でシアノバクテリアの培養に使用した培地には臭化物が全く含まれていなかった。ニーダーマイヤーは、シアノバクテリアが猛毒を作るのに必要な成分は臭化物に違いないと気づいた。「まるで『エウレカ！』という瞬間でした」と彼は言う。

混合物に臭化物を加えると、確かにシアノバクテリアは毒素を生成した。ニーダーマイヤーはついにワイルドに電話をかけ、犯人を見つけたと伝えることができた。「本当に素晴らしかった」と彼は言う。

ジョージア州天然資源局のプログラムマネージャー、ロバート・サージェント氏は、この発見を「素晴らしいニュース」と評しています。特に、研究者たちが実験室で毒素を検出する方法を発見したことに興奮しています。「生態学にとって、このプロセスへの理解を深め、ひいては制御できるようになることは、まさに画期的なことです」と彼は言います。ワシの大量死は憂慮すべき事態ですが、それははるかに大きな問題の兆候でもあると彼は指摘します。「食物連鎖の頂点にいる種の病気や死は、環境の健全性にとっての危険信号です」と彼は言います。

毒素を発見した後、研究チームは研究を加速させました。臭化物を含む化合物を単離し、病変が見られた死んだ鳥類に存在することを確認しました。さらに、ヒドリラという植物自体を調べたところ、ヒドリラが環境から臭化物を吸収し、シアノバクテリアがそれをさらに利用しやすくしていることを発見しました。「この植物の臭化物濃度は、植物が生育する水や堆積物中の濃度よりもはるかに高いのです」とニーダーマイヤー氏は言います。「これは興味深いことですが、なぜ植物がこのような行動をとるのかは分かっていません。」

しかし、この殺人ミステリーでは、犯人を特定することと物語が終わることは必ずしも同じではありません。チームはまだ多くの疑問を抱えています。シアノバクテリアはハイドリラと一緒に侵入したのか、それとも既に水中に存在していたのか？臭化物は自然発生したものか、それとも石炭火力発電所や難燃剤といった人為的な発生源から来たものか？ハイドリラは非常にしつこい害虫であるため、人々はジクワットジブロマイドなどの除草剤を使って駆除しようと試みてきました。この除草剤が、この毒素を生成する成分の源なのかもしれません。ワイルドとニーダーマイヤーは、その可能性があると考えています。

彼らはまた、この神経毒が感染した鳥を食べた人間に影響を与える可能性についても非常に懸念しています。「これは現実的な問題になる可能性がありますが、まだ分かっていません」とニーダーマイヤー氏は言います。ワイルド氏は、より多くの場所で監視を開始したいと考えています。ハイドリラが生息するすべての湖でAVMの発生が報告されているわけではありませんが、ハイドリラに除草剤が散布されている湖は多く、将来的に有毒化する可能性があります。ワイルド氏は、監視を強化することで、科学者が発生の可能性を事前に把握し、これ以上の蔓延を防ぐことができると期待しています。

サージェント氏は、住民も水路に水草を投棄しないことでAVMの発生抑制に貢献できると付け加えています。ボートに乗っている人は、プロペラや船体から水草を取り除くことができます。また、異常な行動をする水鳥や猛禽類を見かけた場合は、州の野生生物局に通報することができます。

すでに発生した大発生への対応だけでも困難が伴う。ハイドリラは粘り強い植物だ。陸軍工兵隊は草食性のコイを使ってこの雑草を食い尽くすことに成功したが、魚に食べられた後でも、湖の堆積物に埋まった塊茎から再び生えてくる。そして、成長は遅いものの、アエトクトノス・ハイドリコラ（Aetokthonos hydricolla）は駆除が同様に困難だ。「彼らはただ生き残るだけです。殺すことはできません」とニーダーマイヤー氏は言う。彼は、研究室のシャーレに放置され、適切に管理されていなかった培養物がいくつかあったことを思い出す。「『もう死んでる』と思ったんです」と彼は言う。「でも、そうではありませんでした。新鮮な培地を少し加えるだけで、再び成長し始めるんです」

ニーダーマイヤー氏は、科学者たちが何を探しているのかがわかったことで、この致死的な生物を最終的に阻止できる可能性が高まったと述べています。「問題がわかったので、シアノバクテリアのスクリーニングが可能になり、毒素のモニタリングも可能になりました。水域で臭化物サンプルの採取も開始できます」と彼は言います。「何を探しているのかがわかったので、解決策を見つけ始めることができます。」

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