ユセフ・イダグドゥールが生物学の魅力に目覚めたのは、ふたりの姉のおかげだった。彼は生物学を研究するために山深いモロッコの内陸部を出て欧州に向かい、北米を経て現在は中東にいる。アラブ首長国連邦（UAE）の首都アブダビにあるニューヨーク大学アブダビ校（NYUAD）で、助教授として生物学を教えているのだ。
イダグドゥールは、NYUADで中東地域を代表する食材の謎の解明に取り組む研究者のひとりである。そして、デーツ（ナツメヤシの実）やバスマティ米、ハムール（魚の一種）などの動植物種について、これまでの知見を書き換えている。
彼にとってすべての始まりは、成人した姉たちがモロッコの都市マラケシュの南西330kmに位置するベルベル人の集落に帰省したときに、早熟な弟をバードウォッチングに連れていってくれたことだった。「あれが生物学の面白さに目覚めたきっかけでした」と、現在44歳のイダグドゥールは言う。
彼はNYUの共同研究者たちとともに、数百品種のナツメヤシから採取したDNAのシークエンシングを実施した。サンプルの多くは故郷のモロッコで採集したものだ。その結果、北アフリカのナツメヤシは、中東産の栽培品種とギリシャのクレタ島やトルコ南部に自生する野生種とのハイブリッド（交雑種）であることが明らかになった。
この研究の重要なポイントは、ナツメヤシの起源の解明を通じて、デーツの重要な品種特性、例えば糖質の量や色に関連する遺伝子を特定したことだ。「デーツは、大きさや色、果実の水分量のヴァリエーションが豊富です。こうした多様性を生み出す遺伝的な差異を特定するには、ゲノム解析が必要でした」と、イダグドゥールは言う。
「例えば、糖質の量と糖の種類をみると、品種によっては果糖よりもショ糖が多くなっています。こうしたことは遺伝学で研究するテーマのひとつですが、それ以外にも遺伝学はたくさんの問いに答えることができます。例えば、栽培品種化のプロセスや、どうやってモロッコからはるばる中東までやってきたかといったことです」
遺伝子の解析が加速するプロセス
人類は約10,000年前、現在のイラクにあたるティグリス川とユーフラテス川の合間の肥沃な氾濫原で、植物の栽培を開始した。わたしたちの祖先は野生植物の種子を集めて植えつけ、水を与えて成長を促し、成果物を収穫したのだ。
ここまでは比較的シンプルである。しかし、やがて農家は収穫量を増やして質を高めるために、最も便利な形質（成長が速い、果実が大きいなど）を備えた植物を選びだし、交配して新しい品種をつくるようになった。そうして数千年の時が経つなかで、栽培品種の作物は野生種とはかけ離れた姿へと変化した。
遺伝学の研究成果は、このプロセスを加速させるやり方を教えてくれる。形質を決定する遺伝子を特定することで、改良品種をもっと短期間で生み出せるようにするのだ。
NYUADの遺伝学者たちは、ナツメヤシの病害耐性を強化する目的で、病気に強い一部の品種に注目した。これには遺伝的要因がかかわっている可能性が高い。
イダグドゥールたちは現在、どの遺伝子が強健な品種をつくるのかという問いの解明に取り組んでいる。研究チームが遺伝的基盤の解明を目指しているナツメヤシのその他の特徴としては、果実のサイズ、水分量、開花時期などがある。
研究チームはまた、ヤシの性決定遺伝子も発見した。これまで農家は、雄株か雌株かを判別するために、新しい木が花をつけるまで最大5年も待たなければならなかった。雌株が多いほど収穫も多くなることから、これは重要な知見といえる。
「遺伝学を応用すれば、最初から情報に基づいた意思決定ができます。同じことがほかの種にもいえます」。そう語るイダグドゥールは、ハヤブサのゲノムマッピングにも取り組んでいる。
将来の品種改良のために
アブダビの研究チームは、ゲノムのシークエンシング技術を用いてバスマティ米の完全な遺伝的プロフィールの作成を目指すという、ニューヨーク大学のより幅広い取り組みにも協力している。このなかで研究チームは、ふたつの品種に注目している。
語呂のいい品種名が印象的なパキスタンの「バスマティ334」は干ばつ耐性を備え、病原性細菌にも比較的強い。もうひとつのイランの品種「ドム・スフィド」は、南アジアの典型的なバスマティ米の品種とは顕著な違いが見られる。
対象となるゲノムの全体像をDNAの長鎖を使って解明するロングリード・シークエンシングという技術により、研究チームはバスマティ米がほかふたつのイネの主要系統のハイブリッドであることを明らかにした。そのふたつとは、東アジア原産のジャポニカ米と、バングラデシュ在来のアウス米だ。
イネの起源は約9,000年前の長江流域にあるとされ、現在は世界各地のさまざまな気候帯で栽培されている。遺伝学者にとっては重要な探求の宝庫だ。
「わたしたちは、イネがどのように異なる環境に適応して進化したのか、それを可能にした遺伝子はどれなのかを知りたいと考えています」と、ニューヨーク大学の生物学教授マイケル・プルガナンは語る。「さまざまな環境への適応を実現した遺伝子がわかれば、育種家が将来の環境変化に対応した品種改良をする助けになるかもしれません」
プルガナンはは、さらに次のように指摘する。「わたしたちは、イネがどのように進化して過去の気候変動を乗り切ったのかについても、関心をもっています。干ばつにどう適応したのか、気温変化に応じてどう進化したのか。過去の気候変動や環境変化に対するイネの適応策を理解すれば、こうした事態を乗り越える上で重要な貢献を果たした遺伝子が特定でき、将来に備えて品種改良しようとする育種家たちの役に立つはずです」
種の保全にも貢献
湾岸諸国でフィッシュ＆チップスを頼むと、出てくる魚はたいていハムールである。ところがNYUADの研究により、ハムールとして知られる魚が実は3つの異なる種からなることが判明した。
この魚の個体数は1970年代以降で90パーセントも減少しており、環境保護当局はこれを食い止めようとしている。こうした取り組みに影響を与える重要な発見だ。ハムールを1種ではなく3種と認識した上で個々の資源管理方針を定め、減少に対処することが必要になる。
NYUAD准教授で生物学者のジョン・バートは、「この3種は素人目には非常によく似ており、つい最近まで1種として管理されていました」と説明する。「しかし、ハムールの生態はほとんどわかっていません。もし（3種の）産卵時期や産卵場所、生活環に大きなばらつきがあれば、これまでの管理手法は個々の種に対して効果が薄いかもしれません」
NYUADの研究者たちは、UAEにおけるその他の重要な魚種であるシェリ、ジャシュ、ファーシュについても集団遺伝学研究を実施した。その結果、ファーシュもハムールと同様に、ふたつの遺伝的に独立した個体群からなることた明らかになった。この知見もまた、海洋生物保全に役立つだろう。
このように、食卓に乗る食べ物のDNAを調べることは、究極的には未来の食料安全保障につながる。
巨大なジグソーパズル
NYUADの研究者たちはゲノム・シークエンシングによって動植物の秘密を解き明かした。その方法について、もう少し説明しよう。
わたしたちの（そしてあらゆる植物や動物の）身体的特徴は、DNA（デオキシリボ核酸）に書き込まれた情報に基づいてつくられる。DNAは、アデニン（A）、グアニン（G）、シトシン（C）、チミン（T）の4種類の塩基からなり、AとT、CとGが塩基対と呼ばれるペアをつくって二重らせん構造を形成する。
ゲノムとは、ある生物のDNAに含まれるすべての情報のことを指す。DNAのうちたんぱく質をコードした部分である遺伝子は、すべてゲノムの一部だ。ヒトゲノムは約30億塩基対からなるが、ナツメヤシのゲノムは9億塩基対、バスマティ米のゲノムは3億8,500万塩基対で構成されている。
ニューヨーク大学の研究チームはバスマティ米の分析において、「1分子シークエンシング」と呼ばれる手法を用いた。長い1本鎖のDNAを特定のたんぱく質分子の中に通し、塩基配列を決定するというものである。
「要するに、ひとつの巨大なジグソーパズルです。ゲノムのあちこちから読み取った多くの断片的データがあるので、それらを適切につなぎ合わせる必要があるのです」と、NYUのプルガナンは言う。
ゲノムの統合には数週間かかる。最終結果は1冊の本のようだが、中身は4種類の文字だけが数百万ページにわたって並ぶ。
配列が順番に並んだら、全体を構成する個々の遺伝子の分析の始まりだ。例えば、ナツメヤシの異なる品種の間では、ゲノムの99.9パーセントが同じだ。たった0.1パーセントの違いが、品種の違いと、1,000万にのぼる遺伝的変異を生み出すのである。
TEXT BY MATT SMITH
TRANSLATION BY TOMOYUKI MATOBA/GALILEO