遺伝子汚染

遺伝子汚染とは、野生個体群への制御されていない^{[1] [2]} 遺伝子の流入を指す用語です。これは「遺伝子組み換え生物から自然生物への汚染された改変遺伝子の拡散、特に交配による拡散」と定義されていますが、 ^[3]より広い意味で使われるようになりました。これは集団遺伝学の遺伝子流入の概念と、個体群の適応度を高めるために意図的に導入された遺伝物質である遺伝子救済に関連しています。 ^[4]交雑弱勢や絶滅につながる可能性のある望ましくない表現型の導入 など、個体群の適応度に悪影響を与える場合、遺伝子汚染と呼ばれます。

保全生物学者や自然保護論者は、家畜、野生種、外来​​種から野生 の在来種への遺伝子の流れを、望ましくないと考えるものとして表現するためにこの用語を使用しています。彼らは、 「在来種と交雑して遺伝子汚染を引き起こす」可能性のある外来種の影響に対する認識を促進しています。農業、アグロフォレストリー、畜産の分野では、遺伝子汚染は、遺伝子組み換え種と野生の近縁種の間の遺伝子の流れを表現するために使用されています。「汚染」という言葉の使用は、遺伝情報の混合が環境に悪いという考えを伝えることを目的としていますが、遺伝情報の混合はさまざまな結果につながる可能性があるため、「汚染」が常に最も正確な表現とは限りません。

一部の保全生物学者や自然保護論者は、外来種、侵入亜種、家畜、または遺伝子組み換え個体群から野生 の在来個体群への遺伝子の流れを説明する用語として、長年にわたり遺伝子汚染という言葉を使用してきました。^{[1] [5] [6]}

人間の介入によって遺伝物質が集団の遺伝子プールに導入されると、集団にプラスの影響とマイナスの影響の両方を与える可能性があります。集団の適応度を高めるために遺伝物質が意図的に導入される場合、これは遺伝子救済と呼ばれます。遺伝物質が意図せずに集団に導入された場合、これは遺伝子汚染と呼ばれ、集団の適応度に悪影響を及ぼしたり（主に交雑による弱勢を通じて）、他の望ましくない表現型を導入したり、理論的には絶滅につながる可能性があります。

外来種とは、特定の個体群に本来生息していない種が、意図的または偶発的に特定の生態系に持ち込まれたものである。導入の影響は非常に多様であるが、導入種が新しい環境に重大な悪影響を及ぼす場合、それは侵略的種とみなされる。その一例は、北米におけるアジアカミキリの導入であり、これは1996年にニューヨークのブルックリンで初めて検出された。これらの甲虫は貿易港の貨物を通じて持ち込まれたと考えられている。この甲虫は環境に多大な損害を与え、自然林を除く都市部の樹木の35％に危険をもたらしていると推定されている。^[7]これらの甲虫は、幼虫の集塊によって樹木に深刻な損傷を与える。生態系におけるこれらの存在は、群集構造を不安定にし、システム内の多くの種に悪影響を及ぼす。

しかし、外来種は必ずしも環境を破壊するわけではありません。ペンシルベニア州立大学のトマス・カルロとジェイソン・グレディッチは、その地域の「侵入」スイカズラ植物の数がペンシルベニア州ハッピーバレー地域の鳥の数と多様性と相関していることを発見しました。これは、外来スイカズラ植物と鳥が相互に利益のある関係を形成していることを示唆しています。^[8]外来スイカズラの存在は、その地域の鳥の個体数の多様性の高さと関連しており、外来種が必ずしも特定の環境に有害であるとは限らず、完全に状況に依存していることを示しています。

保全生物学者や自然保護論者は、長年、家畜、野生種、外来​​種から野生の在来種への遺伝子の流入を、望ましくないと考えるものとして表現するためにこの用語を使用してきました。^{[1] [5] [6]} たとえば、TRAFFICは野生植物や動物の取引が自然保護論者の目標を脅かさないように制限する活動を行っている国際的な野生生物取引監視ネットワークです。彼らは、「在来種と交雑して遺伝子汚染を引き起こす」可能性のある外来種の影響についての認識を促進しています。^[9]さらに、英国政府の法定顧問である合同自然保護委員会は、外来種は「遺伝子プールを変化させ（遺伝子汚染と呼ばれるプロセス）、それは不可逆的な変化である」と述べています。^[10]

外来種は、在来種の大小を問わず、その集団に侵入し、甚大な影響を及ぼす可能性がある。侵入すると、外来種は在来種と交配し、不妊または進化的に適応した雑種を形成し、在来種と競争して優位に立つことができる。外来種は、遺伝的多様性が少ないために特に脆弱な島々の小規模な集団の絶滅を引き起こす可能性がある。これらの集団では、小規模な島の環境に適していない可能性のある新しい遺伝子の導入によって、局所的な適応が妨げられる可能性がある。たとえば、カリフォルニア沖のカタリナ島のCercocarpus traskiaeは、子孫がCercocarpus betuloidesと交雑したために、絶滅の危機に瀕しており、1つの集団のみが残っている。^[11]

野生生物と家畜化された生物の接触が増えると、野生生物の生存能力に悪影響を与える生殖的相互作用につながる可能性があります。野生生物とは、自然地域に生息し、人間によって定期的に世話されていない生物です。これは、人間が管理する地域に生息し、定期的に、そして歴史的に人間と接触している家畜化された生物とは対照的です。家畜化された生物の遺伝子は、生殖の結果として野生生物に追加されます。多くの作物の個体群では、これは、栽培作物から同じ種の近隣の野生植物に花粉が移動した結果である可能性があります。家畜化された動物の場合、この生殖は逃げた動物や放された動物の結果として発生する可能性があります。

この現象のよく知られた例は、オオカミと飼い犬の間の遺伝子の流動である。ニューヨークタイムズは、生物学者ルイジ・ボイタニの言葉を引用している。「イタリアではオオカミとイヌは常に密接に共存しており、過去に交配したこともあると思われるが、ボイタニ博士の意見では、新たに懸念される要素は個体数の差が拡大していることであり、これは交配がかなり一般的になることを示唆している。その結果、「オオカミの遺伝子プールの遺伝子汚染は取り返しのつかないレベルに達する可能性がある」と同博士は警告した。「交配により、イヌはオオカミの遺伝子を簡単に吸収し、オオカミをそのまま滅ぼすことができる」と博士は述べた。オオカミは、人間の近くでの生活により適応した、よりイヌに似た動物として生き残るかもしれないが、それは「今日私たちがオオカミと呼ぶもの」ではないだろう、と博士は述べた。」[ ^1]

養殖とは、水生動物や植物を食用目的で養殖する行為である。この行為は、サケの生産においてますます一般的になりつつある。これは特にサケ類の養殖と呼ばれている。この行為の危険性の一つは、飼育されているサケが飼育場から逃げ出す可能性があることである。養殖が普及するにつれて、逃走事件の発生はますます一般的になっている。^{[12] [13] [14]}養殖施設は、急速に成長する膨大な数の動物を飼育するのに効果的でない可能性がある。^[15]自然災害、高潮、その他の環境的出来事も、水生動物の逃走を引き起こす可能性がある。^{[16] [17]}これらの逃走が危険と見なされる理由は、逃走後に繁殖する野生個体群に及ぼす影響である。多くの場合、野生個体群は飼育されているサケの個体群と繁殖した後、生存の可能性が低下する。^{[18] [19]}

ワシントン州魚類野生生物局は、「逃げ出した大西洋サケに関して一般的に表明されている懸念には、在来のサケとの競争、捕食、病気の伝染、交雑、定着などがある」と述べている。^[20]同局が1999年に作成した報告書では、逃げ出したサケが野生個体群に重大な危険をもたらすとは報告されていない。^[21]

作物とは、食用として栽培される植物群を指す。長年にわたる栽培化にもかかわらず、これらの植物は野生の近縁種からそれほど離れていないため、一緒に育てても繁殖できないことはない。多くの作物は今でもその原産地で栽培されており、作物と野生近縁種との間の遺伝子流動が野生個体群の進化に影響を与えている。^[22]農家は、野生近縁種が開花する時期に作物が開花しないように作物を植えるタイミングを計ることで、異なる個体群間の繁殖を避けることができる。栽培作物は、人工選択と遺伝子工学によって変化してきた。多くの作物の遺伝子構成は野生近縁種とは異なりますが、^[23]互いに近い場所で育つほど、花粉を通じて遺伝子を共有する可能性が高くなります。作物と野生種の間では遺伝子流動が持続しています。

遺伝子組み換え生物は実験室で遺伝子組み換えされたものであり、したがって人工選択によって育てられた生物とは異なります。農業、森林農法、畜産の分野では、遺伝子組み換え種と野生種の間の遺伝子の流れを説明するために遺伝子汚染が使用されています。^{[24]この後者の意味で「}遺伝子汚染」 という用語が最初に使用されたのは、1989年7月のThe Ecologist誌に掲載された遺伝子組み換えの潜在的な生態学的影響に関する広範囲にわたるレビューです。この用語は、環境保護論者のジェレミー・リフキンが1998年に著したThe Biotech Centuryでも広く知られるようになりました。^[25] 遺伝的に異なる2つの品種間の意図的な交配は、その後の遺伝子の導入を伴う交雑として説明されるが、10年以上前から倫理的議論で主導的な役割を果たしてきたリフキンは、（現代の）遺伝子組み換え生物（GMO）が野生の植物や動物と交配することによって遺伝子を自然環境に意図せず拡散させることによって発生する可能性がある問題を遺伝子汚染という言葉で表現した。^{[24] [26] [27]}

遺伝子組み換え生物と野生個体群の間の遺伝子流動による悪影響についての懸念はもっともである。米国中西部で栽培されるトウモロコシと大豆のほとんどは遺伝子組み換えである。トウモロコシと大豆の品種の中には、グリホサートのような除草剤に耐性があるもの^[28]や、組織全体にネオニコチノイド系殺虫剤を生成するものもある^[29] 。 これらの遺伝子組み換えは作物の収穫量を増やすためのものであるが、収穫量が実際に増えたという証拠はほとんどない。^[29]科学者は遺伝子組み換え生物が周囲の植物や動物のコミュニティに悪影響を及ぼす可能性があることを懸念しているが、遺伝子組み換え生物と野生個体群の間の遺伝子流動のリスクもまた懸念される。多くの農作物は雑草に耐性があり、野生の近縁種と繁殖する可能性がある。^[30]遺伝子組み換え作物と野生個体群の間の遺伝子流動がどの程度起こるのか、また遺伝子混合の影響を理解するためには、さらなる研究が必要である。

生物内の突然変異は、突然変異を起こさせるために生物を化学物質や放射線にさらすプロセスを通じて実行できます。これは、望ましい特性を持つ突然変異体を作成するために植物で行われてきました。これらの突然変異体は、突然変異体の特性を維持するために、他の突然変異体または突然変異していない個体と交配することができます。ただし、特定の環境に個体を導入することに関連するリスクと同様に、突然変異した個体によって作成された変異は、在来の個体群にも悪影響を及ぼす可能性があります。

2005年以来、 GeneWatch UKとグリーンピース・インターナショナルのために立ち上げられた遺伝子組み換え汚染登録簿が存在し、現代の技術を使用して遺伝子組み換えされた生物の意図的または偶発的な^{[31] [32]}放出のすべての事件を記録しています。^[33]

遺伝子使用制限技術（GURT）は財産保護を目的として開発されたが、トランスジェニックの拡散防止にも役立つ可能性がある。GeneSafe技術は「ターミネーター」として知られるようになった方法を導入した。この方法は不妊植物を生産する種子に基づいている。これにより交配が不可能になるため、トランスジェニックが野生個体群に侵入するのを防ぐことができる。^[34]しかし、この技術は、毎年使用するために種子を保存する開発途上国の農家に不釣り合いな悪影響を与えるため、これまで導入されたことはない（一方、先進国では農家は一般に種子生産会社から種子を購入する）。^[34]

物理的な封じ込めも、遺伝子の漏出を防ぐために利用されてきた。物理的な封じ込めには、研究室のフィルター、温室のスクリーン、圃場での隔離距離などの障壁が含まれる。隔離距離は、除草剤耐性ベントグラス（Agrostis stolonifera）の遺伝子が隔離された圃場から野生に漏出するなど、必ずしも成功するわけではない。^[35]

保護形質（病原体耐性など）に特に適用されるもう1つの提案された方法は、緩和です。緩和では、野生個体にはプラスの形質（適応度に有益）をマイナスの形質（適応度に有害）に結び付けますが、家畜化された個体には結び付けません。^[35]この場合、保護形質が雑草に導入されると、雑草の全体的な適応度を低下させ、個体の繁殖の可能性を低下させ、トランスジェニックの伝播を遅らせるために、マイナスの形質も導入されます。

遺伝子組み換え生物のすべてが遺伝子汚染を引き起こすわけではありません。遺伝子組み換えにはさまざまな用途があり、具体的には生物のゲノムを直接操作することとして定義されています。遺伝子汚染は、特定の環境に生息しない種の導入に反応して発生する可能性があり、遺伝子組み換え生物は、導入後に遺伝子汚染を引き起こす可能性のある個体の例です。これらのリスクのため、遺伝子組み換え生物に関連する遺伝子汚染のリスクを評価するための研究が行われています。

1. 遺伝子 4 種類の作物を対象とした 10 年間の研究で、遺伝子組み換え作物はいずれも、従来の作物よりも侵略的または持続的であることが確認されなかった。^{[36]遺伝子汚染の例としてよく引用されるのは、メキシコのオアハカ州でトウモロコシの}在来種から遺伝子組み換えトウモロコシの遺伝子が発見されたという噂である。Quist と Chapela の報告^[37]は、その後、方法論上の理由で信用を失った。^[38]この研究を最初に発表した科学雑誌は、「入手可能な証拠は、元の論文の発表を正当化するのに十分ではない」と結論付けた。 ^[39]元の研究を再現する最近の試みでは、2003 年と 2004 年にメキシコ南部に遺伝子組み換えトウモロコシは見られなかったという結論が出ている。^[40]
2. 2009年の研究は、ネイチャー誌が2001年の研究を撤回し、2番目の研究が最初の研究の結果を裏付けることに失敗したにもかかわらず、メキシコのオアハカで野生トウモロコシの2000サンプルのうち約1％にトランス遺伝子を発見し、物議を醸した2001年の研究の元の研究結果を検証しました。この研究では、トランス遺伝子は一部の分野では一般的であるが、他の分野では存在しないことが判明し、以前の研究でトランス遺伝子が見つからなかった理由を説明しています。さらに、すべての実験室方法でトランス遺伝子が見つかったわけではありません。^[41]
3. 2004年にオレゴン州で行われた遺伝子組み換えのクリーピングベントグラス（アグロスティス・ストロニフェラ）のフィールド試験の近くで行われた調査では、トランスジーンとその関連形質（グリホサート除草剤への耐性）が、試験フィールドから最大14キロメートル（8.7マイル）離れたアグロスティス属の異なる種の在来植物に風媒によって伝わる可能性があることが明らかになった。 ^[42] 2007年、遺伝子組み換えベントグラスの生産者であるスコッツ社は、米国農務省（USDA）に50万ドルの民事罰金を支払うことに同意した。USDAは、スコッツ社が「2003年のオレゴン州でのフィールド試験を、グリホサート耐性のクリーピングベントグラスもその子孫も環境に生息しないような方法で実施しなかった」と主張した。^[43]

遺伝子工学に関するリスクだけでなく、種の交雑から生じるリスクもあります。チェコスロバキアでは、アイベックスの個体数を増やすためにトルコとシナイからアイベックスが導入されましたが、その結果、交雑種が早すぎる時期に子孫を残し、個体群全体が完全に絶滅しました。^[4]トルコとシナイのアイベックスの各個体群の遺伝子はそれぞれの環境に適応していたため、新しい環境に置かれても繁栄しませんでした。さらに、新しい種の導入によって生じる可能性のある環境への被害があまりにも大きく、生態系が特定の個体群を維持できなくなる可能性があります。

遺伝子汚染という用語における「汚染」という言葉の使用は、意図的に否定的な意味合いを持っており、遺伝情報の混合が環境に悪いという考えを伝えることを意図している。しかし、遺伝情報の混合はさまざまな結果につながる可能性があるため、「汚染」は最も正確な表現ではないかもしれない。グリーンピース、トラフィック、ジーンウォッチUKなどのグループを含む一部の環境保護論者や自然保護論者によると、遺伝子流動は望ましくない。 ^{[44] [31] [33] [45] [5] [9] [46]}

「過去数百年にわたり、外来種は世界中で絶滅の主な原因となってきました。外来種の中には、在来の野生生物を捕食したり、資源をめぐって競合したり、病気を蔓延させたりするものもあれば、在来種と交雑して「遺伝子汚染」を引き起こすものもあります。このように、外来種は、人間による一部の種の直接的な過剰搾取と同じくらい、自然のバランスに対する大きな脅威となっています。」^[47]

また、野生個体群の適応度の損失につながる場合も、望ましくないと考えられる。 ^{[48]この用語は、}突然変異育種、合成生物、または遺伝子組み換え生物から非遺伝子組み換え生物への遺伝子の流れと関連付けられることがある。 ^[24]このような遺伝子の流れは有害であると考える人々によって使用されている。^[44]これらの環境保護団体は、遺伝子組み換え生物の開発と生産に完全に反対している。

政府の観点から見ると、遺伝子汚染は国連食糧農業機関によって次のように定義されています。

「自然界には存在しない遺伝子を持つ生物のゲノムに、遺伝子情報（多くの場合、遺伝子組み換えを指す）が制御不能に拡散すること。」^[49]

「遺伝子汚染」という用語や、遺伝子劣化、遺伝子圧倒、遺伝子乗っ取り、遺伝子侵略などの類似の表現の使用は、科学的に適切ではないと考える人が多く、科学者の間で議論されています。ライマーとシンバーロフは、これらの種類の用語について次のように主張しています。

...雑種は親よりも適応度が低い（必ずしもそうではない）か、「純粋な」遺伝子プールに固有の価値があるかのいずれかを意味する。^[47]

彼らは、侵入種からの遺伝子の流入を遺伝子混合と呼ぶことを推奨しています。その理由は次のとおりです。

「混合」は必ずしも価値を伴うものではなく、ここでは適応度の低下と関連しているかどうかに関わらず遺伝子プールの混合を示すために使用します。^[47]