化石保存と公衆衛生はどのように絡み合っているか

ジョセリン・P・コレラは、カンザス大学の生態学および進化生物学の助教授であり、哺乳類の学芸員補佐です。ブライアン・マクリーンは、ノースカロライナ大学グリーンズボロ校の生物学の助教授です。この記事はもともとThe Conversationに掲載されました。

マレー諸島のアルフレッド・ラッセル・ウォレスや 1800 年代初頭のアメリカ大陸のアレクサンダー・フォン・フンボルトのように、科学的知識の記録がほとんど存在しない場所に立つ最初の博物学者になったと想像してみてください。あなたが記録するメモは、自然界に関する人類の科学的知識を広げ、あなたが収集する植物や動物の標本は、過去と現在の生物多様性を説明し、生物医学やその他の分野で新たな発見をするために何世紀にもわたって使用されることになります。

さて、もしそれらの標本が収集されなかったらどうなるか想像してみてください。

野外から採取した標本が保管されていない場合、このような状況になります。自然史博物館は標本の守護者であり、将来、棚や図書館、厳選されたオンライン データベースを通じて科学界が標本を利用できるようにしています。しかし、科学者が自然界の標本採取を続けているにもかかわらず、標本の多くはバイオレポジトリに収蔵されていません。標本が保管されていない場合、次世代の科学者は必然的に車輪の再発明をしなければならなくなり、将来の疑問に答えるために世界の種や地理を再標本採取するためにより多くの時間と費用を費やすことになります。

標本が保存されない理由はさまざまですが、新しい世代の科学者の間で博物館ベースのトレーニングが不十分であること、自然史コレクションへの資金が不十分であること、科学的知識に資金を提供し、普及する組織によるデータの優先順位の失念などです。

バイオサイエンス誌に掲載された新しい論文で、私たちと同僚は、米国連邦政府のデータ政策の既存の抜け穴、科学雑誌によるデータの優先順位の遅れ、およびデータ所有権の文化によって、研究標本が簡単に廃棄されてしまう状況を概説しています。この問題は科学の進歩を妨げる恐れがあります。しかし、変化を起こすのに遅すぎるということはありません。

古い標本、新しい発見

博物館に保管されている標本（文字通り、生物多様性の骨、皮膚、組織）は、時間の経過とともに、多くの社会的関心事を含む新たな科学的疑問に答えるために使用および再利用することができます。

最近では、保存された組織を使用して人獣共通感染症（動物由来の病気）の起源をたどるという例がよく見られます。COVID-19、狂犬病、MERS、エボラなど、人間に発生する新興疾患のほとんどは人獣共通感染症です。

適切に保存された野生生物標本は、野生生物の保護や生態学的研究など、まったく異なる目的で収集されることも多く、博物館のバイオリポジトリは公衆衛生研究において重要な役割を果たします。保管された各サンプルは、病気の野生生物源を特定したり、病気の蔓延と分布の経時的変化を監視したり、人間への感染につながる可能性のある環境変数を特定したりするために使用できます。

1990 年代初頭、未知の致死性ウイルスが人間に感染し、アメリカ南西部で 13 人が死亡しました。研究者は、もともと他の目的で採取され、南西部生物学博物館に保存されていた哺乳類の標本を使用して、病原体がハンタウイルスであり、その野生動物の発生源がシカネズミであることを確認しました。博物館の標本はまた、ウイルスが 10 年以上南西部のげっ歯類の集団で循環していたこと、そして人間への出現がエルニーニョの気候サイクルに関連していたことを示す証拠を提供しました。このように、博物館のコレクションは、科学的情報に基づいた迅速な公衆衛生指導のための確固たる証拠を提供します。

残念ながら、COVID-19の起源を特定することは難しくなっています。その理由の1つは、科学界が入手できる標本の数と多様性、特にアジアやその他の遠隔地からの標本が減少していることです。

連邦政府の政策は保存を奨励できる

米国政府はゲノムデータのセキュリティを優先し始めているが、こうしたデータの重要性を認識したのは米国政府が初めてではない。現在、米国の遺伝子データの大部分は、国際的なバイオセキュリティ対策の緩みと、ゲノム科学とバイオメディカルへの外国からの多額の投資の結果、ロシアと中国などの外国の組織によって所有されている。

これに応じて、国立衛生研究所のゲノムデータ共有ポリシーでは、組織サンプルから生成された分子配列データ（DNA と RNA）のアーカイブ化を推進しています。

この政策は正しい方向への一歩ではあるが、生物多様性や生物医学研究で使われる多くの DNA 配列の原材料である標本に対する同等の保管要件には対処していない。標本の取り返しのつかない損失は、国家安全保障、公衆衛生、科学に大きなリスクをもたらす。

他の連邦機関も正しい方向に進んでいますが、改善の余地があります。たとえば、米国地質調査所のデータ ポリシーの最近の更新では、「FAIR」原則が種にまで拡大されました。つまり、標本は見つけやすく、アクセスしやすく、相互運用可能で、再利用可能である必要があるということです。また、USGS は標本の収集者に、標本の長期管理の責任を負わせています。これらのポリシーは USGS の科学者に適用されますが、科学コミュニティ全体にとって標本管理の良いモデルとなっています。

残念ながら、極端なケースでは、同じポリシーにより、連邦資金で収集された標本が「USGS にとってもはや価値がなく、潜在的な用途もない」と判断された場合は破棄されることも許可されています。標本のかけがえのない性質を考えると、破棄が正当化されることはほとんどない、と私たちは主張します。むしろ、プロジェクトの終了時に標本を博物館に保存することは、連邦データの公開を保証するという国の義務とより一致しており、これらのデータを一般に公開するという責任を果たすのに役立ちます。

科学雑誌は優先順位を設定できる

連邦政府のガイドラインが形作られるにつれ、科学者自身も、アクセスの拡大を通じて生物科学の民主化を促進するために、責任ある標本の保管を確保する責任を負います。

行動を起こすべき場所の一つは、科学事業の基礎である研究論文の出版時かもしれません。

生態学、進化学、行動学、分類学の分野におけるトップ 100 ジャーナルの半数以上が、DNA 配列の永久保存について言及しているか、またはそれを要求しています。しかし、標本に対して同様の要求をしているジャーナルは 5 分の 1 未満です。標本が保存されていれば、DNA 配列はいつでも再生できます。

ジャーナル間でデータ要件が一貫していないということは、著者が、より緩いポリシーを持つジャーナルに論文を送ることで、標本をアーカイブする責任を回避できることを意味します。助成金申請書と研究論文の両方の査読プロセス中、科学者は編集者および査読者として、責任ある標本アーカイブを奨励する機会があります。

所有権と管理権の歴史

標本の保管方法が一貫していないのは、ウォレスやフォン・フンボルトのような初期の西洋博物学者から受け継がれた、科学に対する幅広いアプローチを反映しているのかもしれない。科学者間の競争から生まれた、管理よりもデータの所有権を重視する精神が根強く残っており、最終的には先を越されるのではないかという恐怖を助長している。

19 世紀にチャールズ ダーウィンとウォレスの間で交わされた有名な書簡は、ダーウィンが自然選択に関する自身の著作を急いで完成させるきっかけとなったが、こうした競争の一例である。しかし、「誰が最初に発見したか」をめぐる緊張は、今日でも科学者の間に残っている。博物館には、こうした不安の多くを和らげるための規則が整備されており、その中には、データ公開の延期ポリシーや、研究者がデータが公開される前にプロジェクトを終了できるようにする一時的な禁輸措置などがある。

私たちと同僚は、標本保存の低下傾向を逆転させることを目的としたガイドラインを提案しました。標本を主要なデータとして扱うことにより、標本管理計画をデータ管理計画の既存の要件に統合することを推奨します。研究者と自然史博物館の間での早期の協力、予算編成、計画は、新しいコレクションを保管するための物理的スペースと財源を確保する上で不可欠です。博物館での標本アーカイブの標準化は、次世代の科学者のための豊かな遺伝資源の基盤を築くことになります。