A fungal safari
Science 377:142–147.
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A new nonprofit has launched an ambitious effort to raise the profile of often invisible soil fungi
新しい非営利団体が、目に見えない土壌菌の認知度を高めるための意欲的な取り組みを開始しました
チリ・ビジャリカ国立公園-今年初め、菌類学者たちがラニン火山の玄武岩の斜面に登ると、標高の低い場所では緑の葉が秋らしい金や赤の色に変わっていった。やがて、モンキーパズルの木として有名なチリのアラウカリアが姿を現し、そのトゲだらけの枝はまるでたくさんの猫のしっぽのようにしなやかに曲線を描いている。 菌根菌は、アラウカリアをはじめ、この森に生息するほぼすべての植物の根に絡みつく小さな生物である。多国籍の研究チームは、DNA検査の助けを借りて、ここにどのような菌類が生息し、どのようにこの複雑な植物群を支えているのかを正確に解明するために、土壌サンプルを採取しにやってきたのだ。重い藪を這うように歩き、1日が終わる頃には、菌類ハンターたちは7つの小さなビニール袋に、さまざまな場所の土を詰め込んでいた。チリの非営利団体Fungi Foundationの創設者で、探検隊のリーダーの1人である菌類学者ジュリアナ・フルチは、それぞれの袋に「100種の未記載菌類があっても驚かない」と語った。 4月の登攀は、菌類に特化した新しい非営利団体、SPUN（Society for the Protection of Underground Networks）が実施したいと考えている数多くの調査の最初のものであり、ある種のロードテストでもあったのです。菌根菌は、生態系の形成に重要な役割を果たすと考えられているが、見過ごされがちな地中のネットワークを形成することができる。 SPUNの共同設立者であり、チリ遠征のリーダーの一人であるアムステルダム大学の生態学者Toby Kiersは、「土壌の生物バイオマスの最大50％がこのネットワークです」と述べています。「土壌がどこにあって、何をしているのかを知る必要があるのです」。 SPUNのアプローチは大胆で、大げさでさえある。このプロジェクトは昨年秋、巧みなビデオを含むメディアを駆使したキャンペーンを展開し、生物多様性の保護と気候変動の抑制のために、社会は菌類の研究と保護にもっと力を入れるべきだと主張した。SPUNの研究者たちは、自分たちを未知の世界に向かう「マイコノート」だと表現しています。PROTECT THE UNDERGROUND」と書かれた青いジャンプスーツをカスタマイズして着用し、広報写真やフィールドでの作業に臨んでいます。(SPUNの科学者たちの最初の探検地であるチリには、ドキュメンタリーのビデオクルーが同行した。霊長類学者ジェーン・グドールやベストセラー作家マイケル・ポランなどの著名人がSPUNのアドバイザーに名を連ねています。 https://www.science.org/do/10.1126/science.add8089/full/_20220708nf_fungi.jpg
Mycologist Toby Kiers marks a fungi sampling plot in Chile’s Valdivia National Reserve.Mateo Barrenengoa L. しかし、研究者の中には、SPUNのマッピングが実際に大きな影響を与えるかどうか疑問視する者もいる。すでに自然保護活動家たちは、菌類が生息し地球温暖化につながる炭素を蓄積する森林やその他の生態系を保護している。また、SPUNが調査しているのは、植物の根に付着している菌類という、菌類社会の一部分だけであるため、この調査が科学者の既知の知識に大きなプラスとなるかどうか疑問視する声もある。 アブドラ国王科学技術大学の植物学者であるヘリバート・ハート氏は、「1種類の微生物を調査するだけでは、全体像を把握するのには限界があるように思います」と言う。「この大きな科学プロジェクトから本当に多くのことを学べるのか、私はむしろ懐疑的です」。
しかし、SPUNの土壌菌の可視化という試みは、菌類学者の多くに歓迎されている。彼らは、自分たちが研究している生物と同様に見過ごされていると感じることが多いからだ。スタンフォード大学の菌類学者でSPUNの顧問を務めるカビール・ペイは、「こんなことは今までなかったと思う」と言う。「このような活動を支援するビジョンと関心を持つ篤志家がいることは驚くべきことです」。
菌類は地球の生態系に不可欠な存在である。菌類は陸上の植物や動物より何億年も前に進化してきた。約5億年前には、岩石を分解して栄養分を供給することで、植物の陸上への植生を助けていた。現在でも、ほとんどの陸上植物は、根に生える菌根菌の助けを借りて、水や栄養分を得ている。(植物の中には、重要な栄養素であるリンの80％を菌類から摂取しているものもある。また、菌糸と呼ばれる複雑な地下網を何キロにもわたって張り巡らせる菌類もいる。「根があるところには必ず菌類がいるのです」とキアーズは言う。 https://gyazo.com/2882d3611d0b71a4dd8158ac1b5d7177
しかし、菌類はどこにでも存在し、重要であるにもかかわらず、生物学的パラダイムに挑戦し、簡単には説明できないでいる。例えば、多くの人が古典的な菌類と考えるキノコは、より大きな生物の胞子形成付属物に過ぎず、通常、視界から隠されている。初期の生物学者は、菌類が光合成をしないにもかかわらず、植物と一緒にしていた。1969年になってようやく、菌類は生命の別天地であると認識されるようになった。(また、菌類を個々に定義することも難しい。「1つの菌糸体が多くの細胞核を持ち、その細胞核は必ずしも同じDNAを共有しているとは限らないからだ。では、菌糸体は個体なのか、それともそれぞれの核が個体なのか？ 菌類は、世界的な科学と保全の課題において、しばしば二流の地位に追いやられている。トラ、クジラ、ランのような視覚的に印象的でカリスマ性のある種が注目を集める一方で、菌類の保全状況が評価された種は600に満たない。シカゴ植物園の主任科学者であるグレッグ・ミューラーは、「菌類は植物に従属するグループと見なされている」と言う。しかし、一部の研究者は、このような現状を打破するために行動を起こしている。ミューラーは少し皮肉を込めて、「植物は菌類を養うために存在するのだ」と言う。
キアーズもその一人で、菌類を第一に考えた世界観を持っている。米国で育った彼女は、スミソニアン協会のパナマ熱帯研究所に滞在していたときに、菌類に夢中になったのだ。アムステルダムの研究室では、顕微鏡や蛍光灯などの道具を使って、菌糸網の中を栄養分がどのように流れているかを明らかにしている。キアーズの研究チームは、ある種の菌根菌が、豊富な糖分を供給してくれる植物には他の栄養分をその植物の根に送ることで報い、一方、ケチな植物には栄養分を与えないことで「罰」を与えることを示し、高く評価された論文を発表した。キアーズは、このような結果は、菌類が実権と代理権を行使できることを示すものだと言う。 しかし、このような実験は、自然の生態系を流れる水や栄養素を運ぶ手に負えないネットワークを大幅に単純化してしまう。この断絶がキアーズをいらだたせた。「現実の世界とどこが違うんだ、と。
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Three kinds of ectomycorrhizal fungi found in Chile hint at the immense diversity of these organisms, which associate with trees. Clockwise from top left: Ramaria flava, Laccaria tetraspora, and Cortinarius lebre.MATEO BARRENENGOA L.
2020年9月、キアーズがアメリカの生態学者コリン・アヴェリルにZoomで会ったとき、その疑問が湧いた。アヴリルはチューリッヒにある生態学者トーマス・クラウザー氏の研究室に所属し、樹木、線虫、菌根菌などの生物の世界的な分布図を専門に、コンピューターアルゴリズムを使ってフィールドデータのない地域を「埋める」研究を行っている。キアーズは、自分が理想とする研究室での実験から得た知見を、アヴリルが取り組む地球規模での研究につなげたいと考えていた。2人は最終的に、ボストンに拠点を置くグランサム財団に、菌根菌の発見とマッピング、および菌根菌を気候変動対策に活用するためのグローバルな取り組みについて提案した（以下のサイドバーを参照）。そして2021年11月、グランサム財団は研究者たちに350万ドルを与え、SPUNを立ち上げた。 同グループの課題は、困難なものだ。Fungal Diversity』誌に掲載された最近の論文によれば、正式に記載された真菌の種類は全体の10%にも満たないと推定されている。 その理由のひとつは、真菌の研究が非常に難しいからである。真菌は主に地中に生息し、その多くは微小である。また、最もよく目にするキノコは、ある種の菌類によってのみ作られる。一方、アーバスキュラー菌根菌は、世界中のほとんどの植物と共生しており、植物の根の細胞壁の中に潜んでいます。この菌根菌は非常に見つけにくく、同定が困難なため、科学者たちは300種類以下しか記載していない。「多様性などという言葉は、まだ意味をなしていないのです」とキアーズは言う。 https://www.science.org/do/10.1126/science.add8089/full/_20220708NF_Fungi_treehugger.jpg
Mycolgist Giuliana Furci, here with a long-lived Alerce tree in Chile, helped make the South American nation one of the first in the world to legally protect fungi. MATEO BARRENENGOA L https://www.science.org/do/10.1126/science.add8089/full/_20220708nf_fungi_online_gps.jpg
Computer modeling helps SPUN researchers identify promising sampling locations. They use GPS units to find sampling sites and record coordinates on soil sample bags to ensure the data will improve future models.MATEO BARRENENGOA L.
一部の研究者は、この問題に手を焼いている。2014年、エストニアのタルフ大学の菌類学者レホ・テダーズー率いるチームは、南極大陸を除くすべての大陸の365地点から採取した土壌サンプルの分析について『サイエンス』誌に報告した。当時は前例のないサンプリング作業で、あるニュースメディアは「驚異的」と表現した。その結果、菌類の多様性は必ずしも植物と同じではないことなどが明らかになった。つまり、地上部の豊かな生態系を保護するだけでは、地下部の生物の多様性を保護できない可能性があるのだ。 この調査は「氷山の一角に過ぎない」とテダーズー氏は言う。その後、テダーズー氏は「グローバル土壌菌バイオーム・コンソーシアム」を立ち上げ、同僚にメールで菌類を掘り起こし、乾燥させて送ってくれるよう依頼し始めた。その結果、昨年末に発表された論文では、3200カ所のサンプルから70万以上の「運用分類単位」（真菌の種を表す可能性のあるDNA配列）を分析することができた。
しかし、「すべての真菌生態学者によって採取された土壌の総量を考えても、まだほんのわずかな量です」とピイは言う。SPUNは、記録された場所から採取した真菌サンプルの数を一気に倍増させることで、より詳細な全体像を描き出すことを目標としている。SPUNのリーダーたちは、自分たちで採取するサンプルもあるが、遠く離れたマイコノートのネットワークに資金を提供して訓練し、それぞれの地域でサンプルを採取することも計画している。
SPUNのデータはTedersooのデータと統合され、オープンリポジトリとして公開される予定である。「私たちはそのベースラインを作りたいのです」。
サンプリングの指針として、Kiers氏とAverill氏は、Crowther研究室のJohan van den Hoogen氏が開発した機械学習アルゴリズムを利用している。このソフトウェアは、約1万件の既存の真菌記録と多数の環境データセットを使用して、真菌の生息場所と地上部の植生、気温、降雨量などの変数との微妙な相関関係を明らかにする。これらの相関関係から、現代のDNA分析では調査されていない、菌類にとって好条件の場所を特定することができるのです。
SPUNが特定したホットスポットは、モンゴルの高地草原やコンゴ川流域の低地などである。また、チリの原生林も候補に挙がっている。 SPUNのリーダーたちが南米チリを選んだ理由は2つあります。1つは、チリには世界的にも珍しい太古の森があるということ。例えば、ビラリカ山麓にはアラウカリアとミナミブナが混在しており、その根にはユニークな菌根菌の集団が生息している可能性がある。
もうひとつは、チリのキノコを広範囲に調査してきたフルチの故郷であることだ。彼女はまた、地中王国を保護するための世界初の慈善団体のひとつである「菌類基金」の創設者でもある。2012年、彼女は「不公平感」に突き動かされ、この組織を立ち上げたという。「当時、チリには菌類を擁護する人は誰もいませんでした」。
キアーズは、フルチ、独立系の菌類学者マーリン・シェルドレイク、その弟で音楽家・録音家のコスモ・シェルドレイクらとチームを結成し、この旅に臨んだ。(火山を横断した翌朝、研究者たちはバンに乗り込み、SPUNのモデリングによって特定されたサンプリングスポット群に向かって未舗装の道路を駆け上がった。有刺鉄線のフェンスの隙間に車を止め、オーストラリアから輸入された外来種のユーカリの木立の中に入っていくと、目的地が隠れている。一歩一歩、竹やぶやとげのあるブラックベリーをかき分けて、髪や服にからみつくように進む。「彼女は深いところから現れたんだ」とファーシが冗談を言うと、キアーズはGPSを使って特に危険な場所をナビゲートしてくれた。「コンピューターなんか、くそくらえだ！」。とキアーズは言い返した。 宝物を集めるため、研究者たちは土を汚さないように青いビニール手袋をして、さっそく行動に移った。マーリンは、長さ4分の1メートルほどの金属製の円柱をゴム槌で叩いて、それを取り出した。そして、ジップロックの袋に入れた後、キアーズと一緒にさらに8つのサンプルを採取し、一辺30メートルの3×3グリッドを形成した。
これらのサンプルを分析すれば、ユーカリ林は真菌の種類が比較的少ない「寒冷地」であるというコンピューター・モデリングに基づく仮説の正否を確認できるかもしれない。しかし、研究者たちはとにかく土を採取したかった。背が高く、ほとんど滑稽なほど痩せたユーカリの木の根に、オーストラリアの木と一緒にヒッチハイクしてきた外国の菌類が生息しているかどうかを確かめたかったからだ。このような、人間が手を加えた生態系がどのように機能しているかを理解することは、より自然な森林を理解することと同じくらい重要である、とキアーズは言う。
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Mycologist Toby Kiers, a founder of SPUN, hopes to illuminate the roles that soil fungi play in shaping ecosystems by combining laboratory experiments with global surveys of fungal diversity and distribution. Here, Kiers prepares to collect samples near the Lanín Volcano in Chile’s Villarrica National Park.MATEO BARRENENGOA L.
この探検では、型破りなエピソードもあった。たとえば、火山でサンプルを採取する前に、研究者たちはコスモ・シェルドレイクに曲を演奏するように頼んだ。前日に会った先住民の長老が、菌類に音楽を聞かせるように勧めていたことにヒントを得たのだ。シェルドレイクがペニーホイッスルを取り出し、ケルトの名曲「クーリーズ・リール」に続いて幽玄な旋律を奏でると、一同は静まり返った。
また、別の場所では、ファーシがある夫婦をだまして、家の前の庭で採取を許可させた。KiersとMerlinの演奏が終わるころには、Furciはリコリスを配り、あちこちでハグが交わされていました。そして、夫妻に土の匂いを嗅がせてあげた。この土の匂いを嗅ぐと、「いい匂いだね」と男性は感激していた。
翌朝、チームは西の太平洋岸に向かい、アレルセ・コステロ国立公園で採取を行った。ここには、希少な樹種であるアレルセが優占する原生林がある。1週間余りのフィールドワークで、研究者たちは約30の土壌サンプルを採取した。それらをチリのサント・トーマス大学の菌類学者セサール・マリンに渡し、DNA鑑定を依頼した。この結果は、マリーン氏が追加で採取したサンプルも含め、SPUNのモデル化にフィードバックされ、予測精度を向上させる予定である。
アルバータ大学エドモントン校の菌類学者ジャスティン・カルスト氏は、研究対象が限られている場所の菌類をマッピングするSPUNの取り組みは、森林のような複雑な生態系の仕組みを理解する上で役立つ「実際的」なアプローチだと語る。彼女はまた、ほとんどの科学者が優先していない、一般の人々の関心を引くためのチームの努力も賞賛しています。「彼らが何を生み出すか楽しみです」。
一方、SPUNはこの分析が、菌類を保護するための新たな取り組みの強化につながることを期待しています。フルチの働きかけもあって、チリの法律家は10年前に世界で初めて菌類を正式に保護する法律を制定した。
他の国でも、菌類は公的な注目を集め始めている。ヨーロッパのいくつかの国では、絶滅の危機に瀕している菌類の保護に取り組んでおり、エストニアでは、レッドリストに掲載されたいくつかの菌類が生息する小さな保護区が作られた。(一方、米国では、菌類は比較的地位が低く、絶滅危惧種保護法で保護されている菌類は地衣類2種のみである。）
昨年秋には、絶滅危惧種のレッドリストを管理している国際自然保護連合（IUCN）が、菌類にも動植物と同様の配慮をするよう明確に要請し、自然保護団体Re:wildも同様です。そして2021年12月、国連の食糧農業機関は、菌類の研究を含む「土壌の生物多様性に関する国際ネットワーク」を発足させました。
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Mycologists Toby Kiers (left) and Merlin Sheldrake examine fungi growing on wood in Chile’s Valdivia National Reserve.MATEO BARRENENGOA L. IUCNの菌類保護委員会の委員長を務めるミューラーをはじめとする賛同者は、現在、世界的な保護政策を定める多国間の条約である「生物多様性条約」に、菌類の保護という目標を明示するよう働きかけているところである。SPUNは菌類に関するロビー活動を行う唯一の機関ではないが、ミューラー氏は、SPUNの資金を使った広報活動がそのような活動を助けると信じている。「この問題に明るい光を当てることで、多くの取り組みが前進するでしょう」とミューラーは言う。
しかし、有力な団体の中には、菌類を動植物と同様に重要視していないところもある。世界最大級の自然保護団体ネイチャー・コンサーバンシーでは、生態系の保護に優先順位をつける際、「特に菌類を対象にしていない」と、同団体の最高保護責任者デビッド・バンクス氏は言う。「しかし、私たちはこのような大きな生態系で活動しているため、菌類を捉えることができるのです」。(とはいえ、同保護団体はSPUNが主導する太平洋の離島での菌根ネットワークを調査する旅に資金を提供している）。
SPUNの支援者たちも、菌類の全体像が明らかになれば、自動的に現実の世界が良くなるわけではないことを認めている。「生物多様性のパターンをマッピングして示すことと、保全との関連性を示すことの間にはギャップがあります」とピイは言う。
それでも、SPUNのリーダーたちは、世界的な保全活動に新たな地下の一面を加えることができると考えている。キアーズは、地球上の3分の1近くの土地で、地上の生物多様性と地下の生物多様性が一致していないことを示唆する最近の研究結果を指摘する。つまり、北方林や乾燥地など、比較的生物種が乏しいとされる生息地には、現在認識されているよりもはるかに大きな地下の多様性が存在する可能性があるということだ。さらに、菌類多様性マップを改良すれば、林業や農業、気候変動抑制の取り組みに役立つという。
しかし、Kiers氏は、SPUNの最初の資金が尽きる前に、その価値を示す責任があると認識している。「地下の生態系を守るための組織を作ることには、明白な利点があるはずです」と彼女は言う。「時間がないのです」。