地球に生きるすべての生き物の「設計図」、ゲノム。そのすべてを解読するという、まるでSFのような壮大なプロジェクトが今、現実のものとなろうとしています。この”現代版ノアの箱舟”ともいえる計画が、絶滅の危機に瀕した動物を救い、生命の進化の謎を解き明かす鍵となるかもしれません。この壮大な挑戦を率いる研究者たちが語る、未来への展望とは？
科学の多くは、地球上のあらゆる生命の設計図であるゲノムを解読することから始まります。このロードマップを手にすることで、科学者たちはヒトの言語の進化的ルーツをたどり、他の動物の知性をより深く理解し、さらにはケナガマンモスを絶滅から蘇らせようと試みることさえできるのです。しかし、これまで利用可能だったゲノムのほとんどは、誤りや欠落だらけで、研究を行き詰まらせることがしばしばありました。そこで登場したのが、地球上に存在する約7万種の脊椎動物すべての、ほぼ完璧なゲノムを構築することを目的とした野心的な取り組み、脊椎動物ゲノムプロジェクトです。ロックフェラー大学の言語の神経遺伝学研究室長であり、VGPの議長を務めるエーリッヒ・D・ジャーヴィス博士（Erich D. Jarvis, PhD）は、このようなデータベースが生物保全、進化生物学、そして基礎科学において変革的な進歩への道を開く未来を思い描いています。さらに野心的なことに、この取り組みは、地球上の全真核生物180万種の高品質ゲノムを解読するという、さらに壮大な挑戦「地球バイオゲノムプロジェクト（EBP: Earth BioGenome Project）」の着想源となり、今やその一部となっています。
脊椎動物の「目（もく）」を代表する数百種に焦点を当てたパイロットプロジェクトの成功に続き、ジャーヴィス博士、EBP議長のハリス・ルーウィン博士（Harris Lewin, PhD）らは現在、米国領内のすべての真核生物のゲノムを解読する計画を設計しています。
ロックフェラーニュースは、ジャーヴィス博士と、研究助教授であり脊椎動物ゲノム研究所（VGL）の共同ディレクターでもあるジュリオ・フォルメンティ氏（Giulio Formenti）に、これまでに得られた教訓、米国種に特化したコンソーシアムを立ち上げる根拠、そしてプロジェクトの今後の方向性についてお話を伺いました。
これは多くの側面と障壁を伴う巨大な取り組みです。最近、ヨーロッパの科学者たちが独自のパイロットプログラムを立ち上げるのを支援されましたね。このような野心的なプロジェクトの運営面について少しお話しいただけますか？
エーリッヒ・D・ジャーヴィス博士（以下、EJ）: 世界中の種の高品質なゲノムアセンブリ（ゲノム情報の構築）が緊急に必要とされています。純粋に科学的な観点からは、世界のどこに生息しているかに関わらず、科や属といった系統樹の一部を代表する種から配列決定を始めるのが最善です。脊椎動物を国ごとにグループ分けするのは恣意的です。ヒト以外の種に国境はありませんから。しかし、多くの規制機関や資金提供機関には国境があります。国をまたいだ許可の取得や、その他の官僚的な手続きを乗り越えることが課題であることがわかりました。欧州連合（EU）の仕組みのおかげで、私たちはVGPで得た教訓を活かし、国ごとの煩雑な手続きに煩わされることなく、100種を対象としたパイロットプロジェクトを立ち上げる手助けができました。彼らは2000万ユーロの資金を得ました。
VGPでは、すでに500種以上を解読しました。EBPは（VGPの500種を含め）3,000種を超えています。私たちが米国で提案しているのは、まずは15,000種から始めることです。
ジュリオ・フォルメンティ氏（以下、GF）: ヨーロッパのパイロットプロジェクトはコロナ禍に始まり、実際には欧州グリーンディールがきっかけで生まれました。ヨーロッパは、持続可能性を全面的に向上させる大陸規模の政策を確立したいと考えていました。そのため、生物資源や生態系資源を含む天然資源の保全が、彼らにとって重要な優先事項だったのです。私たちはヨーロッパ全体の生物を研究するための参照ゲノムを作成することを提案し、エラーのない参照ゲノムの有用性を示すためのパイロットプロジェクトを開始しました。
生物保全が、このプロジェクトの大きな動機付けになっているようですね？
EJ: 私たちが最初に高品質で配列決定した絶滅危惧種の一つが、飛べないオウムであるカカポです。この種の最後の生き残りは、最終氷期後に取り残されたニュージーランド沖の離島に生息しています。古遺伝学センターのニコラス・デュセックス氏（Nicholas Dussex）とラブ・ダレン氏（Love Dalen）との共同研究で、島のカカポの集団は、通常小さな集団が耐えられる以上の近親交配を乗り越えて生き延びていたことがわかりました。そして私たちの配列決定により、彼らが病気の原因となる有害な突然変異を除去する方法を見つけていたことが示されたのです。その後、他の絶滅危惧種も配列決定し、カカポが特別な一例ではないことを学びました。何らかの方法で問題のある突然変異を除去する方法を発達させた小さな集団で働いている原理についてさらに学ぶことは、極めて重要です。そのような情報は、どの種が近親交配に対して遺伝的に強い回復力を持っているか、またどの種が有害な突然変異を防ぐために介入を必要とするかを特定することにより、保全戦略に情報を提供することができます。
GF: 私たちはまた、脱絶滅の取り組みに関わる組織とも協力しています。例えば、リョコウバトやケナガマンモスなど、過去一世紀に絶滅した種を蘇らせることに興味を持つ団体「Revive & Restore」や「Colossal」に高品質ゲノムを提供しました。これは間接的に絶滅危惧種の保全努力を支援するものです。これらのゲノムやツールは、私たちがまだ持っている生命を維持することにも影響を与えるでしょう。
生物保全以外にも、この種のデータなしでは答えられない魅力的な科学的疑問がたくさんありますね。これらのゲノムから他に何が学べるかお話しいただけますか？
EJ: まずは、ロックフェラー大学の言語の神経遺伝学研究室長としての私自身の研究興味から始めましょう。VGPの初期段階で、音声学習能力を持つすべての系統とその近縁種の代表を確実に配列決定しました。まもなく、これらの高品質ゲノムを使って、話し言葉を生み出した遺伝的変化に迫ることができるでしょう。
また、これらのゲノムを使って、脊椎動物の系統における異なるニューロンで発現する遺伝子を調べる予定です。これにより、鳥類や爬虫類が哺乳類の新皮質に見られるニューロンと相同なものを持っているかどうかという、長年の疑問がついに解決されるかもしれません。多くの研究者は哺乳類だけが新皮質を持つと信じていますが、他の動物も同様の目的で類似の細胞タイプを使っている可能性があります。その問いに答えることは、動物の知性がどのように進化するのかについて、新たな理解をもたらします。
最後に、より高品質なアセンブリを使って、脊椎動物の系統樹、さらには遺伝子の系統樹を更新し、どの遺伝子が互いに関連しているかを解明します。その影響は計り知れません。
米国版のEBPプロジェクトを立ち上げるとおっしゃいましたが、例えばヨーロッパのパイロットプロジェクトを発展させるのではなく、ここで新たな取り組みに集中しようと決めた理由は何ですか？
GF: 米国領内の種は日々絶滅しています。米国でこのプロジェクトを軌道に乗せることは、単にヨーロッパに追いつくということだけではありません。この国の天然資源を保護するのに役立つ、国家的な優先事項なのです。
EJ: 科学への莫大な利益を超えて、私たちの提案は特定の研究やプロジェクトに資金を提供するだけでなく、ここ米国に高品質ゲノム配列決定を中心としたインフラ全体を構築することを可能にします。それは非常にエキサイティングなことであり、この分野に変革をもたらすでしょう。中央集権的なインフラを確立することで、配列決定方法を標準化し、エラーのないアセンブリを保証し、発見のペースを劇的にスケールアップできます。
米国での取り組みの現状はいかがですか？
EJ: 必要な資金が得られた場合に備え、私たちはロックフェラー大学の脊椎動物ゲノム研究所を、米国コンソーシアム全体の中核施設として機能する「国立参照ゲノムセンター」へと変革する作業を進めています。この計画中のコンソーシアムには、私、フォルメンティ、そしてもう一人のVGL共同ディレクターであるジェニファー・バラクー氏（Jennifer Balacoo）が率いるロックフェラー大学に加え、アリゾナ州立大学のクリスタル・ツォシー氏（Krystal Tsosie）とハリス・ルーウィンが率いる共同研究者、カンザス大学のニコ・フランツ氏（Nico Franz）が率いるチーム、米国の博物館、そしてゲノミクスと種の多様性の多くの専門家が含まれます。私たちは全米規模のネットワークを形成できるでしょう。米国領内のすべての真核生物の高品質な参照ゲノムを作成するために、最大で60万種の配列決定を検討しています。参考までに、VGPは6年間で500種以上を配列決定しました。
私たちは、規模拡大と配列決定コストのためのプロトコル開発についてNSF（米国科学財団）に資金を申請しました。もし実現すれば、週に最大1,000ゲノムを配列決定できる可能性があります。これにより、このプロジェクトに取り組む科学者たちは、10年以内に180万種の真核生物を配列決定できるでしょう。
資金面はさておき、米国のプロジェクトはどのような課題に直面していますか？
GF: 野外から数十万もの高品質なサンプルを収集し、配列決定されるまで保存し、そしてそのすべてを配列決定することは、サンプルが非常に多様であるため、かなり困難です。カブトムシの配列決定は、哺乳類のそれとは全く異なります。なぜなら、小さな生物から十分なDNAを抽出するのは非常に難しいからです。多くの場合、DNAの品質、生物内の物質による汚染、または外部からの汚染が原因で配列決定実験が失敗し、最初からやり直さなければなりません。
また、米国は言語や規制の面でヨーロッパよりも均質ですが、それでも機関、博物館、現場の研究者の間で大規模な協力が必要です。時には非常に困難で、ほとんど不可能に感じられることもあります。しかし、そのとき私はヒトゲノムプロジェクトを思い出します。それは、何かを標準化されたハイスループットのパイプラインに乗せてしまえば、かつて乗り越えられないと思われたことが日常業務になりうることを証明しました。
資金調達の結果を待つ間、どのように前進していますか？
EJ: 草の根の努力を通じてです。資金を持ち、私たちのコンソーシアムの方針に同意する人なら誰でも、結果が科学のために公開されることを条件に、私たちに高品質ゲノムを依頼することができます。例えば、誰かが100種の蝶のゲノムを要求しても、高品質なアセンブリやEBPへの参加を望まない場合、私たちはそのプロジェクトを受けません。ほぼ完全でエラーのないゲノムを作成するには、専門的な技術が必要です。それは一種の芸術なのです。このアプローチや他の補完的なアプローチにより、私たちはすでにVGPの初期段階の80％を達成しました。つまり、ほとんどの脊椎動物の目といくつかの無脊椎動物を代表する230種です。
