チベットの氷河で1,700個以上の凍結ウイルスが発見される

ヒマラヤの標高2万フィートを超える高地では、ヤクは数少ない移動手段のひとつだ。氷河の芯全体を冷凍トラックまで運ぶには、数十頭の毛むくじゃらの獣が必要だ。1頭ずつ背中に、長く凍っていた氷の断片を約40フィート分運んでいる。「ヤクの群れがいなければならない」と、氷床コアの掘削と採取のため、こうした遠征に何度か参加したオハイオ州立大学の古気候学者で氷河学者のロニー・トンプソン氏は言う。「ヤクは猫のようなもので、やるべきことについて独自の考えを持っている」と同氏はポピュラーサイエンス誌に語っている。だが、もしヤクをうまく操ることができれば（チベットの口笛吹きの助けを借りて）、太古の生態学の歴史の一部を取り戻すことができるのだ。

中には、これまで記録されたことのない何かが見つかるかもしれません。たとえば、41,000年前まで遡る1,705種のウイルスのゲノムが保存されています。8月26日にNature Geoscience誌に発表された研究は、まさにそのことを発表し、分析しています。チベット高原のグリヤ氷河から採取された氷床コアから、トンプソンと学際的な共同研究者チームは、これまで氷河から得られたウイルス情報の約50倍を発見し、カタログ化しました。この発見は、地球の気候の過去を知る窓であり、私たちが向かっている微生物の未来をよりよく理解するのに役立つ可能性があります。

ウイルスが世界を形作る

凍結ウイルスに関する見出しを目にするとき、それは永久凍土から蘇った病原体による人体へのリスクに関するものであることが多い。2016年には、土壌の融解がシベリアでの炭疽菌の流行を引き起こしたと考えられている。ありがたいことに、グリヤコアから回収された1,705のゲノムはすべて原核生物のウイルスのものであり、細菌や古細菌に感染するもので、人間や動物、さらには植物にさえ感染しない。

それでも、古代の微生物はかつて、選択圧やウイルスを介した遺伝子伝達などのプロセスを通じて、多様性と進化を下から決定し、地域環境で重要な役割を果たしていたと、トンプソンとともに研究の共同主任著者であり、オハイオ州立大学の微生物学者であるマシュー・サリバンは言う。ウイルスは、生態系の生態学的代謝（つまり、環境からどの化合物が取り込まれ、どの化合物が副産物として生成されるか、そしてその速度）を形作ることもできると、彼は付け加える。「これらの氷河アーカイブの中には、凍結する前の過去に重要な生態学的役割を果たしていた可能性のあるウイルスがあります」と、研究者らは研究で書いている。

「こうしたデータは、地球がかつてどのような様子だったのかを問う上で、まさに基礎となるものです」とサリバン氏は言う。「これら 1,700 のゲノムを収集することで、他の場所で氷河研究を行っている科学者は、いわば他の氷床に眠る物語を解き明かすことができるのです」。現在、長期保存されたウイルス物質は、気候変動が微生物群集を決定づけ、方向づけていることを示している。

気候がウイルスを形作る

科学者たちは、それぞれ異なる時間範囲と気候期を表す長さ 310 メートル (約 1,016 フィート) の氷床コアの 9 つのセクションから、できる限りの DNA を抽出しました。最も新しいサンプルは 160 年前のもので、最も古いものは 41,000 年以上前のものです。各サンプルから DNA をすべてまとめて取り出し、メタゲノム解析と呼ばれるプロセスを使用して、結果として得られた遺伝子スープからできるだけ多くの個々のウイルス株を選び出しました。その結果、氷床コアの各深さと時間で捉えられた気候条件によって、ウイルスのコミュニティが大きく異なることがわかりました。「寒冷な気候と温暖な気候で存在するウイルスに明らかな変化が見られました」とサリバンは説明します。

地球の過去の寒冷期には、グリヤ氷河のウイルス群集は、類似した（ただし同一ではない）構成に戻る傾向があった。対照的に、温暖期にはそれぞれ完全に異なるウイルス種の集合があった。最も多様で特異な微生物の混合は、最終氷期から安定した温暖な完新世への大きな移行期である約 11,500 年前に発生した。その時期は「他のすべてのサンプルと共有するウイルスの量が最も少なかった」とサリバン氏は言う。「これは 41,000 年の期間における大きな瞬間だったため、興味深いことです」とサリバン氏は言う。その期間における「気候の最も劇的な変化」だったとトンプソン氏は付け加える。そのため、それがウイルス群集に反映されているのを見ることは、気候と微生物がいかに密接に結びついているか、そして気候が生態系の進路をいかに根本的に左右できるかを示している。微小なウイルスが微小なバクテリアに感染し、さらに他のすべてにまで及ぶのである。

溶ける博物館

追加の分析により、多くのウイルスの宿主と、ウイルスが宿主の機能や代謝パターンをどのように変えてきたかが明らかになった。最後に、科学者らはサンプルを既知のウイルス記録と比較し、微生物の生物地理学的起源を評価した。氷床コアから採取された特定ウイルスのほとんど（70%以上）はグリヤ氷河特有のもので、地球上の他の場所では発見されていないことがわかった。アジア以外でも知られているウイルスは全体のわずか12%で、氷河以外の環境で記録されているウイルスは1%未満である。

この新しい研究は、1 つの氷河から採取した 1 つの氷床コアにすぎないにもかかわらず、これまでの同種の研究の中では群を抜いて最も包括的なものだ。この種の微生物分析はまだ初期段階にある。しかし、今後、より多くの研究とより多くの氷床コアがあれば、古代の凍結ウイルスに対する理解が深まり、私たち自身の将来をより正確に予測できるようになるだろうとサリバン氏は言う。「私たちは人新世の時代に壮大な実験を行っているのです」と彼は説明する。「これらの氷の痕跡は、数万年前のさまざまな気候シナリオにおける [微生物] 群集の様子を少しだけ教えてくれます。」

近い将来、気候学者は、その情報を評価や予測に組み込むことができるようになるかもしれない。「湿地や森林は二酸化炭素の吸収源か排出源か？」といった、一見すると答えるのが難しいと判明している質問は、ウイルス、細菌の代謝、気候のつながりを理解することで明らかにできるかもしれない、と彼は付け加える。「このようなゲノムリソースを持つことは、私たちのモデリング能力に情報を提供する鍵です。」つまり、データがなくなる前に収集できればの話だが。

氷河は、遺伝子データや生物物質を保存・保管するのに特に適しています。氷河は、凍った瞬間の空気や環境のあらゆるものの記録です。氷河が溶けると、その貴重な気候の歴史の記録は消えてしまいます。「氷がなくなると、ウイルスの多様性も失われます」とサリバンは言いますが、それが何を意味するのかはまだわかっていません。幸いなことに、トンプソンはすでに、数十人の国際的な人間の同僚とヤクの群れとともに次の収集ミッションに出発し、山から新たな発見の波を運ぶ準備ができています。