新たなマーケティングにつながる情報拡散モデル

「生態系の中ではさまざまな種類の生物が一緒に棲んでいるが、なぜそれが可能なのか、自然のバランスが保たれているのはどういう仕組みによるのか」というのが、今、興味を持っているテーマです。

そもそも生態学という学問分野に取り組むことになったきっかけは、中高と仏教系の学校で学び、宗教の授業で「どんな生き物もそれだけで存在しているわけではない。すべての生き物が他のすべての生き物と直接的・間接的に関わりながら、互いを生かしつつ生きている」という考え方に興味を引かれたからです。

大学の理学部３回生の時に、東正彦先生の数理生態学の授業で、種の個体数変動について自然を模倣した数理模型をつくって、生態系がどう動くかを表現する方法を学び、これを使ったらすべてのものが互いに依存しているということを、数式で表わせるのではないかと思いました。

自然生態系はたいへん複雑なシステムなのに壊れずに続いています。たくさんの種の生き物が複雑に関わっているのに、種の絶滅が起こりにくいのは実に不思議なことで、複雑さと安定性の間の関係を明らかにしたいというのが、今の研究の基礎にある疑問です。

複雑な食物網構造

食物網は特定の生態系において、どの生物種がどの生物種を食べているかを描いたネットワークのこと。

理論モデルを実証する環境DNA分析

理論研究では比較的簡単に、複雑な生態系を表現する数理モデルを作って実験することができます。そういう研究はたくさんあって、予測も数多くあるのですが、実証研究はほとんどありません。複雑さも安定性もどちらも実際に調べるのがすごく難しいため、実証研究が理論研究に追いついていないのが現状です。

これまでは理論研究が中心でしたが、一度理論を忘れて、野外で今までの理論モデルをテストできるような方法を作りたいと思っていた時に、川や海の水を調べてどのような生き物がいるかを分析する環境DNAという技術に出会いました。

生き物と生き物がどう関わっているのかという複雑さと、たくさんの生き物の個体数がどう変動しているかという安定性について、環境DNAと数理技術を組み合わせると両方がわかるのではないかと考えるようになりました。

龍谷大学と神戸大学、京都大学、北海道大学、千葉県立中央博物館などの研究者からなるグループでは、環境DNA分析を用いて、生態系の以下のような状態を調べる方法を確立することを目指しています。

1. ターゲットとなる生き物がその生態系にいるか、いないか
2. 特定の生き物が何個体くらいいるか
3. どんな生き物がいるか
4. どの生き物とどの生き物が関わっているのか

水を分析してどんな魚種がいるかを判定する技術では、共同研究グループがすでに高い成果をあげていて、沖縄県の美ら海水族館の水槽の180種の魚のうち、約93％に当たる168種を特定することができました。

水を分析することでわかる生き物と生き物の相互作用

私の研究室でメインに進めているのが、4. の「どの生き物とどの生き物が関わっているのか」です。実際の生態系はすごく複雑で、わからないことがたくさん起こります。食べたり食べられたり、また競争したり、助け合ったりといったことを、個体数の変化だけから推定しようとしています。水を分析してどの生き物の個体数がどう変化したかを明らかにすることで、何と何が相互作用しているかもわかるようになります。

そして、環境DNA分析は、今後以下のような分野での応用が期待されています。

1. 生物資源管理
   ある魚の個体数がどんどん減って、産卵できる成熟した個体が激減するという悪循環が起こると漁場が崩壊します。
   しっかり漁業資源管理をするには、今どういう状態かわからないといけないし、どこで産卵してどう成長するかも明らかにすることが必要です。これはすべて環境DNAの技術で可能で、資源管理を効果的に行うために利用できます。
2. 有害生物（外来種）の管理
   増えた外来種を駆逐するのはたいへんなことで、入ってきた時にすぐ対応することが重要です。環境DNA分析を用いると、まだ個体数が少なくても「入ってきたこと」がわかるし、駆除がうまくいったかどうかを調べることもできます。陸上の生物でもこの技術が応用できるかもしれないことがわかってきました。
3. 生物多様性の保全
   生態系のモニタリングが容易に行えるようになると、例えば、種の多様性を維持するための働きかけが成功したか失敗したかを調べたり、生態系に影響の少ない開発プランを立てることができます。

研究者からのメッセージ

研究者をもっと利用することが、成果の社会還元につながる。