魚類のDNAバーコーディング

魚類のDNAバーコーディング法は、ゲノムの特定の領域内のDNA配列に基づいて魚のグループを識別するために使用されます。これらの方法は、環境DNA （eDNA）または細胞の形で遺伝物質が水中に自由に拡散しているため、魚の研究に使用できます。これにより、研究者は水サンプルを採取し、サンプルからDNAを抽出し、対象となる種に特有のDNA配列を分離することにより、水域に存在する種を特定できます。 ^{[ 1 ]}バーコーディング法は、バイオモニタリングと食品安全検証、動物の食餌評価、食物網と種の分布の評価、および侵入種の検出にも使用できます。 ^{[ 1 ]}

魚類研究において、バーコーディングは従来のサンプリング方法の代替として使用できる。バーコーディング法は、研究対象の動物に損傷を与えることなく情報を提供できることが多い。^{[ 2 ]}

水生環境には、生物の遺伝物質の分布に影響を与える独特の特性があります。DNA物質は水生環境で急速に拡散するため、特定の場所をサンプリングすると広範囲の生物を検出することが可能です。^{[ 1 ]}水生環境ではDNAが急速に分解されるため、検出された種は過去の混同信号がなく、現在の存在を表しています。^{[ 3 ]}

DNAベースの識別は、生活段階や種を問わず、迅速、信頼性が高く、正確な特徴付けが可能です。^{[ 4 ]}参照ライブラリは、バーコード配列を単一の種にリンクするために使用され、DNAサンプル中に存在する種を識別するために使用できます。参照配列のライブラリは、幼生段階など形態的に曖昧な場合の種の識別にも役立ちます。 ^{[ 4 ]}

eDNAサンプルとバーコーディング法は、種の構成を生態系の健全性の指標として使用できることから、水管理に利用されています。^{[ 5 ]}バーコーディング法とメタバーコーディング法は、動物を捕獲したり傷つけたりすることなく種を検出できるため、絶滅危惧種や捕獲困難な魚類の研究に特に役立ちます。^{[ 6 ]}

世界中の研究者が利用できるオープンアクセスデータベースが多数存在する。DNAバーコーディング法による魚類標本の適切な同定は、利用可能な配列データベースの質と種の網羅性に大きく依存する。魚類参照データベースは、通常、検査された魚類標本のDNAバーコード、画像、地理空間座標を含む電子データベースである。このデータベースには、標本へのリンク、種の分布情報、命名法、権威ある分類学的情報、付随する自然史情報、文献引用も含まれる場合がある。参照データベースは、キュレーションされている場合と、キュレーションされていない場合があり、キュレーションされている場合は、多数の参照配列が含まれる可能性があるが、種の同定の信頼性は低くなる。

フィッシュボール

2005年に開始されたFish Barcode of Life Initiative（FISH-BOL）www.fishbol.orgは、すべての魚種の標準化された参照DNA配列ライブラリを構築する国際的な研究協力です。^{[ 24 ]}これは、すべての魚種の分子識別を支援するために、標準化されたDNAバーコード配列と関連する標本由来データを収集してキュレーションされた参照配列ライブラリにまとめることを目標とする、協調的なグローバル研究プロジェクトです。^{[ 25 ]}

研究者が FISH-BOL 参照ライブラリに貢献したい場合は、標本の収集、画像化、保存、アーカイブ、メタデータの収集と提出プロトコルに関する明確なガイドラインが提供されます。^{[ 26 ]} Fish-BOL データベースは、Barcode of Life Data Systems (BOLD)へのポータルとして機能します。

フランス領ポリネシア魚類バーコーディング基地

フランス領ポリネシア魚類バーコーディングデータベースには、2006年以降、CRIOBE（島嶼研究環境観測センター）が主催または参加したフランス領ポリネシア諸島での複数のフィールドトリップで捕獲されたすべての標本が収録されています。分類された各標本について、学名、写真、日付、GPS座標、水深と捕獲方法、サイズ、およびシトクロムcオキシダーゼサブユニット1（CO1）DNA配列の情報が利用可能です。データベースは、名前（属名または種名）またはCO1 DNA配列の一部を使用して検索できます。

アクアジーン

複数のドイツ機関が共同開発したAquageneは、海洋魚種の厳選された遺伝子情報を無料で提供するデータベースです。このデータベースでは、DNA配列の比較によって種を識別できます。すべての種は複数の遺伝子配列によって特徴付けられており、現在、標準的なCO1バーコード遺伝子に加え、CYTB、MYH6、そして（近日中に）RHODも含まれているため、近縁種や種内多様性の高い種であっても、明確な種判別が可能です。遺伝子データには、デジタル画像、標本番号、産地などの採取標本に関する追加データがオンラインで補完されています。

追加リソース

より一般的だが、魚類のバーコード化にも役立つ可能性のあるその他の参照データベースとしては、Barcode of Life DatasystemとGenBankがある。 

バーコーディング/メタバーコーディングは、迅速かつ通常は信頼性の高い種識別を可能にするため、形態学的識別、すなわち分類学的専門知識は不要です。メタバーコーディングは、生物が劣化している場合^{[ 27 ]}や、生物の一部しか入手できない場合でも種を識別することを可能にします。これは、希少種や侵入種を検出するための強力なツールであり、個体数が少ない場合でも検出できます。魚類の生物多様性^{[ 6 ] 、個体数、密度を評価する従来の方法には、網、電気漁具[ 6 ]} 、トロール網、ケージ、定置網などの漁具の使用が含まれますが、これらは個体数の多い種についてのみ、存在の信頼できる結果を示します。これとは対照的に、希少な在来種や新たに定着した外来種は、従来の方法では検出されにくく、不在/存在の仮定が誤っています^{[ 6 ]} 。バーコーディング/メタバーコーディングは、eDNAからDNAを分析したり、生物をサンプリングしたりする機会を提供するため、場合によっては非侵襲的なサンプリング方法でもあります。^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

魚類寄生虫の場合、メタバーコーディングは、より直接的な方法（例えば、顕微鏡でサンプルから種を特定するなど）では難しい、水生環境からの隠蔽された、あるいは微小な寄生虫の検出を可能にする。一部の寄生虫は隠蔽された変異を示し、メタバーコーディングはこれを明らかにするのに役立つ方法となり得る。^{[ 31 ]}

eDNAメタバーコーディングの適用は、大規模な調査や多数のサンプルが必要な場合に費用対効果が高い。eDNAは、漁獲、サンプルの輸送、分類学者の時間のコストを削減でき、ほとんどの場合、対象種の少量のDNAだけで確実に検出できる。技術開発によりバーコーディング/メタバーコーディングの価格が常に低下していることも利点である。^{[ 2 ] [ 22 ] [ 32 ]} eDNAアプローチは、アクセスできない環境のモニタリングにも適している。

メタバーコーディングから得られる結果は、出現頻度に限定されるか、偏っている。また、すべての種にバーコードが付けられているわけではないことも問題である。^{[ 27 ]}

メタバーコーディングは従来のサンプリング方法の実際的な制約を克服できる可能性があるものの、eDNAメタバーコーディングの適用に関する実験設計やバイオインフォマティクス基準についてはまだ合意が得られていない。基準がないのは、これまでに実施された実験や研究が、魚の多様性や個体数、水生生態系の種類、マーカーの数、マーカーの特異性など、さまざまな点で異質であるためである。^{[ 32 ]}

この方法におけるもう一つの重要な課題は、分子データから魚の個体数を定量化する方法である。定量化が可能であった事例もあるが^{[ 33 ]}、分子データが魚のモニタリングという目的をどのように、あるいはどの程度達成できるかについては、まだ合意が得られていないようだ^{[ 34 ] 。}

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