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遺伝的侵食（遺伝的枯渇またはゲノム侵食とも呼ばれる）[ 1 ]は、自然発生的なものと人為的なものの両方を含む、遺伝的多様性のあらゆる減少を指します。 [ 2 ]この用語は、特定の対立遺伝子や遺伝子の喪失を説明する場合など、狭義に使用される場合もあれば、表現型や種全体の喪失を指す場合など、より広義に使用される場合もあります。
遺伝的侵食は、各生物が固有のゲノムを持っているために起こります。個体が繁殖する機会なく死んでしまうと、その個体が持つ固有の遺伝子は子孫に受け継がれる前に失われてしまいます。遺伝的侵食を悪化させ加速させる2つの要因は、生息地の喪失と生息地の分断（多くの場合、農業やインフラ整備地域の開発によって引き起こされる）と遺伝的多様性の低さです。[ 2 ]遺伝的多様性の低さは近親交配と免疫系の弱さと関連しており、どちらも最終的にその種を絶滅へと「加速」させる可能性があります。
定義上、絶滅危惧種は程度の差こそあれ、遺伝的多様性の喪失に苦しんでいる。多くの種は、個体群の存続を維持するために人間による繁殖支援プログラムから恩恵を受けており、それによって長期的な絶滅を回避している。個体群の規模が小さいほど、遺伝的多様性の喪失の影響を受けやすい。
種または集団の遺伝子プールとは、その種または集団に属するすべての個体の遺伝物質を検査することで見つかる、固有の対立遺伝子の完全なセットのことです。遺伝子プールが大きいほど遺伝的多様性が広く、これは強い自然選択にも耐えうる強靭な集団と関連しています。一方、遺伝的多様性が低い場合（近親交配や個体群のボトルネックを参照）、生物学的適応度が低下し、その種または集団の絶滅リスクが高まります。
遺伝的侵食は広範な概念であるため、それが起こる方法はいくつかあります。そのほとんどは、集団内の個体の喪失、ひいてはその個体の特定の対立遺伝子の喪失に起因します。大規模な場合、これは集団ボトルネックと呼ばれ、人間の活動や自然災害などさまざまな出来事によって引き起こされ、遺伝子プールが大幅に縮小し、繁殖可能な交配ペアがますます少なくなります。[ 3 ]
直接的な原因であることに加えて、個体群の規模は遺伝的浸食の可能性を高め、個体群の規模が小さいほどリスクが高くなります。[ 4 ]例えば、個体群内の個体が死亡した場合、その個体が持っていた対立遺伝子が個体群内の他の場所に現れる可能性は、個体群の規模が大きいほど高くなります。もう 1 つの要因は、遺伝子流動の制限です。[ 4 ]個体群間の適切な分散がなければ、1 つの個体群内での小さな遺伝的浸食から回復するのは困難になる可能性があります。
これらの要因すべてが、遺伝的侵食のよく研究される例であるンゴロンゴロクレーターのライオンに関係している。周辺地域での人間の活動により、獲物の密度が高いのはクレーター内に限られている。[ 4 ]これにより、分散を妨げ、遺伝子の流れを制限する障壁が作られる。ライオンの個体群は、過去数百年の間に狩猟と病気の両方によって何度かボトルネックを経験した。[ 4 ]最も注目すべきは、1962年に個体数をわずか15頭にまで減少させた伝染病の発生である。 [ 4 ]これらの状況により、個体群内の遺伝的多様性が大幅に減少し、さまざまな結果が生じた。
遺伝的侵食の結果は深刻で、最終的には個体群や種全体の絶滅につながる可能性があります。個体群や個体の遺伝的多様性が減少すると、生物学的および環境的脅威に直面した際に利用できるものが少なくなります。たとえば、個体群が新しい病気に襲われた場合、個体群の遺伝的多様性が低いと、一部の個体が生き残ったり免疫を獲得したりする可能性が低くなります。個体群の免疫への影響は近親交配によっても影響を受けます。近親交配は有害な劣性形質を顕在化させるメカニズムであり、遺伝的多様性が低い小規模な個体群で顕著になります。個体はさまざまな病気の脅威に対してより脆弱になり、個体群を致命的な伝染病にさらす可能性があります。[ 5 ]近親交配は、身体的および生殖的な先天性欠損の可能性も高めます。[ 5 ]異常な精子を持つ可能性が高くなると、不妊率が上昇し、出生率が低下します。これらのさまざまな影響が複合的に作用すると、個体群の出生率が低下し、新しく生まれた個体の個体適応度が低下します。健康状態の低い個体がいると、集団は健康な環境下では通常回復できるはずの環境ストレスに対して脆弱になる。[ 6 ]
農業および畜産における遺伝的侵食とは、生物学的遺伝的多様性の喪失であり 、個々の遺伝子の喪失、および特定の遺伝子組換え体（または遺伝子複合体）の喪失を含みます。これは、その起源となった自然環境に適応した家畜や植物の地域適応型在来種に現れるものです。[ 7 ]特に農業においては、これは作物、作物の品種、または対立遺伝子の喪失を意味する可能性があります。[ 7 ]
作物の遺伝的侵食の主な原動力は、品種の置き換え、土地の開墾、種の過剰利用、人口圧力、環境劣化、過放牧、政府の政策、農業システムの変化である。[ 8 ]しかし、主な要因は、在来の植物や動物の品種が、非在来の品種や種に置き換えられることである。[ 8 ]また、商業品種が伝統的な農業システムに導入されると、多くの品種が劇的に減少することもある。多くの研究者は、農業生態系管理に関連する主な問題は、現代農業の発展によってもたらされる遺伝的および生態学的均一化への一般的な傾向であると考えている。
食料および農業用動物遺伝資源の場合、遺伝的侵食の主な原因として、無差別交配、外来品種の使用増加、動物遺伝資源管理における政策および制度の弱さ、収益性や競争力の欠如による特定の品種の軽視、生産システムの集約化、疾病および疾病管理の影響、牧草地やその他の生産環境要素の喪失、近親交配の不十分な管理などが挙げられると報告されている。[ 9 ]
現代生物科学の進歩により、遺伝子浸食の容赦ない進行と、それに伴う絶滅危惧種の最終的な絶滅への加速を阻止するためのいくつかの技術と保護策が出現しました。しかし、これらの技術と保護策の多くはまだ実用的ではないほど高価であるため、種を保護する最善の方法は、生息地を保護し、そこでできるだけ自然な状態で生活させることです。さらに問題を複雑にしているのは、相当量の遺伝的多様性を保全するには、種の分布域全体にわたって複数の独立した個体群を維持する必要があることです。[ 10 ]例えば、キタフクロネコの遺伝的多様性の少なくとも90%を保全するには、オーストラリア大陸全体で少なくとも8つの個体群を保全する必要があります。[ 10 ]
野生生物保護区や国立公園は、その地域に固有のあらゆる生物種を含む生態系全体を保護するために設立されました。野生生物回廊は、分断された生息地（生息地の分断を参照）をつなぎ、絶滅危惧種が移動し、他の種と出会い、繁殖できるようにするために設けられています。科学的な保護と最新の野生生物管理技術は、科学的に訓練されたスタッフの専門知識によって、これらの保護された生態系とそこに生息する野生生物の管理に役立っています。また、分断された野生生物の生息地が遠すぎて野生生物回廊でつながれない場合、あるいは地域的な絶滅がすでに起こっている場合には、野生動物を物理的に他の場所に移送して再導入することもあります。
世界中の動物園協会や動物園の現代的な方針では、登録された絶滅危惧種繁殖プログラムにおいて、野生由来の種や亜種の動物を飼育・繁殖させることに、劇的に重点を置くようになっています。これらの個体は、野生に再導入され、そこで生き残る機会を得ることを目的としています。今日の動物園の主な目的は変化しており、野生での保全活動を支援するという究極の目的のために、種や亜種の繁殖により多くの資源が投入されています。動物園は、非常に詳細な科学的繁殖記録（血統書など ）を維持し、国内（そして多くの場合、世界中）の他の動物園に野生動物を貸し出して繁殖させることで、遺伝的多様性を可能な限り最大化しようと試み、近親交配を防いでいます。
費用がかさみ（そして時には物議を醸す）生息域外保全技術は、遺伝子の浸食を防ぐことで、地球上の遺伝的多様性と地域的な遺伝子プールの多様性を高めることを目的としています。シードバンク、精子バンク、組織バンクといった現代的な概念は、より一般的になり、価値が高まっています。精子、卵子、胚は現在、凍結してバンクに保存することができ、これらのバンクは「現代のノアの箱舟」や「冷凍動物園」と呼ばれることもあります。凍結保存技術は、これらの生体材料を凍結し、液体窒素タンクに浸して極低温で保存することで、永久に生存させるために使用されます。このようにして保存された材料は、人工授精、体外受精、胚移植、クローン技術に利用され、絶滅の危機に瀕している種の遺伝子プールの多様性を保護することができます。
絶滅危惧種を救うには、組織、精子、卵子など、標本の一部だけを保存することが有効な場合がある。これは、絶滅の危機に瀕している動物が死亡した後、あるいは飼育下や野生で死後間もなく発見された個体から採取された標本でも可能である。クローン技術を用いて新たな標本を「蘇生」させることで、その標本に遺伝子を繁殖させ、絶滅の危機に瀕している種の現存個体群に遺伝子を組み込む機会を与えることができる。クローン技術を用いた絶滅危惧種の死骸の蘇生技術はまだ改良段階にあり、実用化するには費用がかかりすぎるが、科学技術と方法論の進歩に伴い、そう遠くない将来、日常的な手順となる可能性は十分にある。
絶滅種の復活、または復活生物学とも呼ばれるこの方法は、クローン、選択的戻し交配、遺伝子改変（CRISPR）など、絶滅した種を復活させたり、プロキシと呼ばれる同等の生物を再現したりすることを目的としたすべての科学的方法を指します。このアプローチは、古代のDNAまたは現在も存在する近縁種から遺伝物質を復元すること、保存された細胞をクローン化することによる真の復活、絶滅した種の特性を復元するための現在の種の再現、または同等の種を生態系に導入することからなる生態系の再構築に基づいています。[ 11 ]このアプローチは失われた生態学的機能を回復し、生物多様性を促進することができますが、病気の伝播、交雑、動物の苦痛などさまざまなリスクを伴うプロジェクトです。[ 12 ]このような背景から、国際自然保護連合（IUCN）は、絶滅した種の代替物の作成を規制することを目的としたガイドラインを2016年に発表しました。この報告書によると、絶滅種の完全な再現は遺伝的、生理的、または行動的な変異のために不可能であり、そのため「代理種」という用語が使用されている。[ 13 ] 科学的な変動性を超えて、クローンの作成が苦痛、奇形、流産、さらには早死にを引き起こす可能性があることを考えると、絶滅種の復活は動物福祉に関する重要な倫理的考察を提起する。また、人間が引き起こした損害を補償するためだけに絶滅種を「復元」すべきだという考えから、絶滅種に対する道徳的責任についても疑問を投げかける。したがって、この行為は人間の傲慢さ、つまり「神の真似事」に疑問を投げかける。なぜなら、遺伝子組み換え生物を作成し、損傷した種を復活させることで、私たちは制御能力を超え、私たちの行動の道徳的限界について疑問が生じるからである。しかし、一部の著者は、動機は過剰なプライドではなく、罪悪感や自然を復元するための生物中心的な懸念である可能性があると強調することで、この批判を軽視しようとしている。要するに、絶滅種の復活は失われた生態系機能を回復する可能性と、個人の幸福を尊重する必要性、そして自然への介入の道徳的限界とのバランスを取ることは、重大な倫理的課題である。[ 11 ] [ 14 ]
個体数のボトルネックにより遺伝子プールが縮小し、交配相手がますます少なくなる。遺伝的な影響は何か。動物は、
不正なディーラーがいる高額ポーカー ゲームに参加することになる。52 枚のカードのデッキから始まった後、プレイヤーは、例えば 5 枚のカードを何度も配られることになる。近親交配が始まると、身体的にも生殖的にも先天的な影響が現れる。多くの場合、異常な精子が増加し、不妊症が上昇し、出生率が低下する。長期的には最も危険なのは、各動物の免疫防御システムが弱体化することである。したがって、絶滅危惧種が生息地の縮小というボトルネック状態にあり、人間の開発によって生息地が侵食されても耐えられたとしても、個体群全体にとって致命的となる可能性のある伝染病の脅威に依然として直面している。