デジタル植物学は、古い標本コレクションに求めるものを変えつつあります。かつては主に分類や同定に用いられていた植物標本は、現在では研究者が進化、種の分布、環境変化、そして地球規模での保全の優先順位を研究するのに役立っています。
その変化を探るため、Botany Oneはインタビューを行った。 バーナバス・ダル博士 カリフォルニア州スタンフォード大学の生物学助教授彼はヨハネスブルグで植物学を学び、ハーバード大学で博士研究員として、人新世における植物生態学と進化の理解のために、植物標本を新たな方法で活用する研究に取り組みました。現在の研究では、種の分布、固有の群集の保全、そして人新世における分布の変化を理解する上で、系統発生が果たす役割を検証しています。このインタビューは、分かりやすさと簡潔さを考慮して編集されています。
植物に興味を持ったきっかけは何ですか？
植物学を勉強するつもりは全くありませんでした。それは偶然の出来事でした。私はウガンダでの熱帯生物学会のフィールドトリップという野外コースに参加していて、 キバレ国立公園その企画の趣旨は、学部生や卒業間近の学生に現場経験を積ませ、これまでやったことのない新しいことに挑戦してもらうことでした。私は動物学を専攻し、主に昆虫を研究していたので、動物学とは少し違うことをしたかったのです。私たちは1ヶ月間、現地で研究を行い、様々な教授から指導を受けました。私は、ある外来種の植物を訪れる花粉媒介者について実験を行いました。 ランタナカマラそしてそこから、私はただ座って、様々な方法で植物を訪れるミツバチやチョウ、ハエたちを観察することに興味を持つようになりました。特に、他の在来植物を訪れる方法と比べて、その様子が印象的でした。それがきっかけで、ある種の植物がこれらの動物たちの食料供給にどれほど貢献しているのかに興味を持つようになりました。そこから、植物学についてもっと深く知りたいと思うようになり、最終的に植物学の修士号と博士号を取得することになったのです。
キバレ国立公園、ウガンダ (画像クレジット: ブリナ・カリバラ / ウィキメディア / CC BY-SA 4.0）。 そこには、 ランタナカマラ 見た目は明るいかもしれませんが、世界で最も広く分布している侵略的外来植物の一つです。花房は成長するにつれて黄色からオレンジ、そして赤へと変化し、受粉媒介者にとって魅力的な目印となるだけでなく、この丈夫な植物の繁殖にも役立っています。画像はウガンダ西部キバレ県ブジョンゴベにて撮影。クレジット： ブレットオーガスト / アイ・ナチュラリスト / 4.0てCC
現在の研究分野を追求する動機は何ですか?
私の博士号 応用植物学、生物地理学、進化生物学を専攻し、生物地理学、進化生物学、生態学的な手法と技術に重点を置いていました。その後、博士研究員としての機会があり、 ハーバード大学植物標本館生態学と進化生物学のためにコレクションを活用することに焦点を当てるために、私は 3 つの目標を提案しました。絶滅リスク、植物との微生物の相互作用、そして 3 つ目は行動または 植物標本データの偏り教員としての職に就いたとき、研究室のメンバーが研究や疑問点に関してどのようなことに取り組むのかを把握する必要がありました。それがきっかけで、いくつかの論文を書き、プロジェクトを立ち上げ、 例えば、海草の標本データそして最終的に、私はスタンフォード大学の教員という新しい職に就き、そこで（植物標本データを最大限に活用するという）分野で何が起こっているのかを真に理解しようとする探求について、いくつかの総説論文を執筆することになりました。
2018年に撮影されたこの動画の中で、ダルは海洋性顕花植物の標本における微生物の多様性を研究する自身のプロジェクトについて説明している。
植物標本や薬草標本を扱う仕事で、一番好きなところは何ですか？
私にとって重要なのは、現場に戻れることだと思います。植物が採取された場所をたどり、植物を収集することです。今私が立っているこの場所で、100年前に誰かが同じ植物を採取したかもしれない、と考えることができます。そして、100年後、200年後の未来に、別の学生がここに立って同じことを言うかもしれない、と信じることができます。これらのコレクションを扱うことで、歴史の一部になること、そして、それぞれの標本をよく見れば、それぞれの標本には物語があることが分かるようになりました。なぜなら、それぞれの標本は単なるデータポイントではないからです。現場に戻ることで、実際にこれらの標本を収集することは、単なるデータポイント以上の情報を含んでいること、そして植物を収集するには大変な労力が必要であることを実感できます。
植物標本データは、地球規模の生物多様性の変化について何を教えてくれるのだろうか？
我々は使用することができます 生態学的相互作用を理解するための植物標本データ そして、時間の経過に伴う変化を理解するためにも役立ちます。また、植物標本データを長期モニタリング実験の一種として利用し、植物群落の状況で何が起こっているかを検証することもできます。例えば、容易に追跡できるものの1つに個体群動態があります。例えば、標準的な生態学的ロジスティック成長モデルは、種が個体数増加の限界に達しているかどうかを検証します。 運搬能力 特定の条件下ではそうでない場合もある。それは植物標本データで実際に追跡できることだ。
植物標本データには（例えばサンプリングの偏りなど）問題点があるものの、それらを適切に修正・調整すれば、植物の移動方向、つまり方向性を調べることも可能になります。植物が好む生息環境は何か、分布が北、南、東、西のいずれの方向に移動しているのか、あるいは標高の高い場所へ移動しているのかどうかなどを研究することができます。
植物標本データは、私たちが理解するのにも役立ちます。 機能生物地理学機能的生物地理学は新興分野であり、その概念は機能的多様性、つまり生物の特性を利用して生物がどのように異なるかを理解する方法に由来する。 生物地理学 植物の機能的特性が空間的、時間的にどのように分布しているかを理解することが目的です。植物標本データは、その理解に大いに役立つでしょう。
そもそも植物標本データの収集方法や構想の根底にあるのは、古典的な分類学や系統学のためであり、現在では人々はそれを新たな方法で活用している。しかし、系統学や分類学の文脈においては、少なくとも植物標本を収集して標本館に記録するためには、標本が識別可能な重要な特徴を備えていることが必須条件となる。
重要な特徴としては、葉、花、そして可能であれば果実を持っていることが挙げられます。これらは既に機能的な特性です。そのため、コンピュータビジョンモデルのような新しい手法を使えば、これらを容易に抽出できる可能性があります。私の研究室の学生の一人がこのアプローチを使っています。 北極圏の植物を検査する植物が環境に反応する様子は、その形質に反映される。なぜなら、形質こそが植物の機能の源だからである。[...]
私たちがアラスカやカナダ北部のヌナブト準州の一部に滞在していた時、そこの夏の気温はカリフォルニアとほぼ同じで、華氏70度前後でした。そこで問題となるのは、北極圏でも変化が起きているとしたら、それをどのように検証するかということです。
私たちは100年前に植物標本が収集された経路をたどり、葉の面積やその他の特徴を測定し、5年前、10年前、100年前と比較して、何らかの変化があったかどうかを調べました。緯度帯全体でこれをテストしたところ、同じ植物であっても、低緯度に向かうにつれて葉のサイズが大きくなり、葉の縁も変化することが分かりました。植物標本データは、この情報を抽出するために使用できる優れたデータセットの1つです。
最後に、植物標本データを使って保全生物地理学を理解することができます。一つのアイデアは、生物多様性の変化の曲線を曲げることです。将来に向けて考えられる3つの曲線を想像してみましょう。1つは、現状のまま続けると、ごく少数の広く分布する種しか残らず、本当に特徴的な種は消滅してしまう未来に向かうというものです。
しかし、私たちが適応し、少なくとも何らかの変化を起こせば、最悪のシナリオよりも少しだけ状況が良くなり、一部の種が生き残れる未来が訪れるかもしれません。そして、もし私たちが本当に素晴らしい変化を起こせば、状況は改善に向かう可能性もある、という最良のシナリオも考えられます。
植物標本データは、生物多様性の損失のカーブをどう曲げるかといった、こうした問題に取り組む上で非常に役立ちます。生物多様性の損失には、生物多様性の増加のように見える反対の側面もありますが、それは外来種による負の増加です。外来種が景観に入り込むと、多くの場合、その地域の生物相を増やしているように見えますが、実際には、生物相の均質化を引き起こしているだけです。外来種は群集をより似通ったものにします。そして、外来種を積極的に管理する方法によって、さまざまな方法で種の侵入のカーブを曲げることができます。最悪のケース、中間のケース、最良のケースのシナリオもあります。
あなたの研究を刺激したり、インスピレーションを与えたりした特定の植物や種はありますか？
私は生物地理学の研究を楽しんでいますが、近年、特定の種への関心も高まっています。海草はその一例です。カリフォルニアの海岸線沿いには、4種の海草が生息しており、 ゾステラマリーナ、2 葉状肉芽 種、そして ルピア海事私はこの4種類すべてが好きで、実際に野原に出て採取したこともあります。海草について書いた歌もあるんですよ。カリフォルニアポピーもすごく興味があります。カリフォルニア州の州花で、カリフォルニア州にしか生えていないからです。だから、これらが私の好きな植物なんです。それから、植物についての歌も作りました。「私の植物」という歌です。
海草（左、 ゾステラマリーナ; 真ん中、 ルピア 海事）とカリフォルニアポピー（エッシェルツィア・カリフォルニカ（右）は、ダル氏が特に興味を惹かれた植物群落であり、生物地理学への関心と、環境変化の下で植物群落がどのように再編成されるかという点とを結びつけている。出典（左から右）： Canva/Jonathan Coffin（Flickr経由、CC BY-NC-SA 2.0） / Canva
あなたのキャリアを特徴づけ、植物への魅力を再認識させた仕事上の経験や逸話を教えていただけますか?
私たちの調査地のひとつは、カナダのヌナブト準州イカルイトでした。モントリオールまで飛行機で行き、そこから飛行機を乗り換えて北へ向かい、クージュアクという場所へ行きました。飛行機はどんどん小さくなっていきました。クージュアクからはさらに小さなプロペラ機に乗り換えましたが、プロペラ機に乗るのは初めてでした。イカルイトに着陸すると、すべてが一変しました。まったく新しい環境でした。イカルイトのイヌイットの人々とも交流しました。植物のサンプルを採取しに行った場所の中には、先住民の埋葬地だったため立ち入ることができなかった場所もありました。そのため、採取する場所には細心の注意を払い、敬意を払わなければなりませんでした。遠くからクマを目撃した場所もありました。こうした経験を通して、標本を持ち帰って植物標本館に収蔵した後も、私はいつもそれらを眺め、何が起こったのか、そしてそれらの標本収集につながった経緯を思い起こします。それが私にとって一番好きな部分です。
植物生物学・生態学の分野でのキャリアを考えている若い科学者や学生に、どのようなアドバイスをしますか？
とてもワクワクしますね！ 全体のアイデアは、植物標本で何ができるかを提示することであり、その要点は、植物が生命の基盤であるという視点から来ています。植物は食物連鎖の基盤です。私たちは植物を必要としており、だからこそ植物を研究することはとても興味深いのです。植物の世界は本当に素晴らしいです[…]時には、私たちの周りにはあまりにも多くの植物が存在するため、私たちはそれに気づかないことさえあります。基礎科学、基礎生態学の理解から、相互作用や進化、生物地理学といった疑問の検証に至るまで、非常に多くの機会があるため、これらのことを探求できるのは素晴らしいことです。これらは基礎研究です。
一つのキャリアを最初から最後までやり遂げても、植物の持つ力を使い果たすことはありません。[植物は食料や病気の治療薬として私たちにとって不可欠ですが、健康維持にも重要です]。私たちは、自然が健康に良いとされる世界において、人々が自然とのつながりを求めている時代に生きています。ですから、植物学は、一度足を踏み入れると、多くの刺激とチャンスに満ちた分野であり、ただ忍耐強く、それを楽しむことが大切なのです。
一般の人々は、これらのコレクションに有意義な科学的貢献をするために、どのように協力できるでしょうか？
それは確かに大きな一歩であり、特に アイ・ナチュラリスト 本当に素晴らしいですね。iNaturalistプログラムを開発したスコット・ロアリーと話していた時に、このプログラム全体が本当に素晴らしいと伝えました。人々は実際に活動していますが、携帯電話を持ってデータ収集に出かける市民科学者の大軍は、ほとんどの場合、かなりよく知られた場所でデータを収集しています。そして、彼らは必ずしも新しいデータポイントを追加しているわけではありません。 私たちが本当にデータを必要とする場所 東南アジア、アフリカのコンゴ盆地、アマゾン川流域などが挙げられる。
本当に植物の多様性がある場所ですが、残念ながら、植物を採集しに行く人はあまりいません。ロジスティクスはかなり難しいですが、もし 場所のアルゴリズムを組み込む すでに過剰サンプリングされているものを除外して、新しいことを何もできないようにすることは、非常に役立つ可能性があります。そこで、スコットと一緒に、グリーンマップというツールを開発しました。グリーンマップは、iNaturalist プログラムと組み合わせることで、その地域でどのような植物が見られるかを予測できます。たとえば、サンタクルーズ山脈の特定の場所でハイキングをしたい場合、その場所の住所を入力すると、その地域で見られると予想される植物のチェックリストを取得できます。そのため、実際に現地に行くと、予測に基づいて植物を探すことができます。また、ユーザーが特定の場所に誘導され、そこに生息するはずの植物と実際にサンプリングされた植物を比較することもできます。つまり、ユーザーとして、このツールを使って研究に新しいデータを提供できるのです。
私個人としては、私たちの活動の根底にあるのは、コレクションの価値を明らかにすることです。というのも、近年、博物館のコレクションや植物標本館のコレクションは、予算削減や資金援助の打ち切りなど、さまざまな形で脅威にさらされているからです。
最近の例は デューク大学は植物標本館を閉鎖した。 そして現在、コレクションを別の場所に移しています。ですから、私たちの研究は必ずしも政策に向けたものではなく、基礎研究を行いたいだけなのですが、政策に対する唯一のメッセージは、これらのデータセットが非常に有用であるということです。それらは無駄ではありません。ほとんどの経営陣や政策担当者はこれを古い科学と見なしがちですが、実際には、ゲノミクスやコンピューターモデリングといった最新の高度な科学の根底には、分類学、系統学、標本があるのです。
植物学者としての私の究極の目標は、皆さんに実際に標本を採取していただくことです。許可取得などのロジスティック上の問題で難しい場合もありますが、機会があればぜひ標本を送っていただきたいです。研究においては、データポイントだけでなく、実際の標本が非常に重要です。なぜなら、携帯電話のデータポイントからはDNAを抽出することができないからです。標本コレクションは非常に貴重であり、その価値はいくら強調してもしすぎることはありません。若い人たちが植物学に魅力を感じ、興味を持って取り組めるよう、より多くの資金援助が必要です。
バーナバス・ダル氏との会話で最も明確に伝わってくるのは、植物標本コレクションは、完成した科学の埃っぽいアーカイブではないということだ。それらは生きた研究ツールであり、植物がどこに存在し、どのように変化してきたか、そして新しい方法でどのような疑問を投げかけることができるかの記録なのだ。コレクションがより検索しやすくなり、生態モデル、形質データ、ゲノミクス、市民科学とより密接に結びつくにつれて、その価値は高まるばかりだ。しかし、ダル氏の最後の指摘は、おそらく最も重要なものだろう。 デジタル記録は強力だが、標本に取って代わるものではない。将来の研究者たちが生物多様性の変化に隠された物語を解き明かし続けるためには、物理的な標本コレクションそのものを収集し、管理し、資金を提供し、維持していく必要がある。
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カーレン、E., エスティエン、C., カスピ、T., パーキンス、D., ゴールドスタイン、B., クレリング、S., ヘンタティ、Y., ウィリアムズ、T., スタントン、L., デ・ロッシュ、S., ジョンソン、R., ヤング、A., クーパー、C., シェル、C. （2024）貢献科学データにおける社会生態学的バイアスを文脈化するためのフレームワーク。People and Nature、6（2）、pp. 377-390。入手先： https://doi.org/10.1002/pan3.10592.
ダル、B.、および le Roux, P. (2015) 海洋保護区は世界の海洋植物の多様性を保全するには不十分である。Global Ecology and Biogeography、25(3)、pp. 324-334。入手先: https://doi.org/10.1111/geb.12412.
Daru, B.、および Yessoufou, K. (2016) 世界の海草のための単一DNAバーコードの探索。DNA Barcoding in Marine Perspectives、pp. 313-330。入手先: https://doi.org/10.1007/978-3-319-41840-7_19.
ダル、B.、および Rock, B. (2023) 変化する気候における海草群落の再編成。Nature Plants、9(7)、pp. 1034-1043。入手先: https://doi.org/10.1038/s41477-023-01445-6.
ダル、B. （2024）世界規模での未検出の在来維管束植物の多様性の予測。米国科学アカデミー紀要、121（34）。入手先： https://doi.org/10.1073/pnas.2319989121.
ダル、B. (2025) 植物標本から植物生物地理学の隠れた側面を追跡する。New Phytologist、246(1)、pp. 61-77。入手先: https://doi.org/10.1111/nph.70002.
Zanne, A.、Pearse, W.、Cornwell, W.、McGlinn, D.、Wright, I.、およびUyeda, J. (2018) 被子植物の機能的生物地理学：極限環境における生命。New Phytologist、218(4)、pp. 1697-1709。入手先： https://doi.org/10.1111/nph.15114.
ダル、B., ニコデムス、C., ヘナオ＝ディアス、L. (2026) 植物多様性の地球規模のパターンを支える生物地理学的プロセス。サイエンス、392(6800)、pp. 845-849。入手先: https://doi.org/10.1126/science.adv6172.
ゲストライタープロフィール
アリサ（彼女）はカナダ出身の生態学者であり、自然史愛好家です。2017年から植物標本館で勤務しており、最初はオンタリオ州オタワの農務省に勤務した後、2023年に大西洋を渡ってキュー王立植物園に移りました。現在は科学分野での次の挑戦を探しています。
表紙画像: バーナバス・ダル博士's フィールドトリップ カナダ、ヌナブト準州へ。写真提供： ダルラボ / 北極圏植物調査：ヌナブト準州 2023.
