植物は驚くほど多様であり、植物学者も同様です。植物界の魅力的な物語を広めるという使命を帯びて、Botany One では、これらの素晴らしい物語の背後にいる科学者も紹介しています。
本日は、チェコ共和国プルホニツェにあるチェコ科学アカデミー植物学研究所の植物進化生態学グループの責任者であるスリータマ・バドラ博士をお迎えしています。彼女は進化生物学者であり細胞遺伝学者でもあり、なぜ一部の植物群は急速に数百種にまで進化する一方で、近縁種は種数が少ないままなのか、という根本的な問いに取り組んでいます。
バドラ研究 ゲノムサイズ—細胞核内のDNAの総量—そして 倍数性複数の染色体セットの存在。彼女は、これらのゲノムの特徴が植物の系統の進化にどのように影響するか、つまり、形質がどのように進化し、どこで生育し、どれほど広範囲に分布し、どれほど容易に新種へと分化していくかを研究している。そうすることで、彼女の研究は、個々の細胞内で起こるプロセスと、大陸をまたいで見られる進化のパターンを結びつけている。
バドラはインドで科学者としてのキャリアをスタートさせ、中国とドイツでの博士研究員時代を通してこれらの疑問を追求し続け、その後チェコ共和国で自身の研究グループを設立した。彼女のチームは、顕微鏡観察や分子生物学的手法から植物標本収集、統計モデリングに至るまで、幅広いアプローチを用いて顕花植物を研究している。彼らの研究は実用的な意義も持ち合わせており、どの系統が急速に適応できるか、どの系統がより制約を受けているかを理解することで、気候変動に対して特に脆弱な植物を特定するのに役立つ可能性がある。バドラは研究活動と並行して、学術界における男女平等推進にも携わっている。
彼女の作品についてもっと知りたい方は、彼女の個人ウェブサイトをご覧ください。 ウェブページ そして彼女に従ってください LinkedIn.
植物に興味を持ったきっかけは何ですか？
父は植物学者だったので、植物は幼い頃から身近な存在でした。そのため、植物の存在を当たり前のように思っていたのかもしれません。しかし、学校の生物学で特に興味を引かれたのは進化論でした。生命の樹において、すべての生物は単一の起源から派生しており、植物と哺乳類は10億年以上も隔たった親戚同士です。そして、その系統樹を遡って、何が起こったのかを解明できるのです。学校を卒業する頃には、その興味は植物に絞られていました。
学部時代の専攻で、その考えは決まった。植物学を主専攻とし、動物学も並行して学んだので、その対比は明白だった。動物は精巧に作られている一方で、非常に脆い存在に思えた。餌や水、あるいは適温を奪われると、すぐに死んでしまう。一方、植物はしぶとい。壁から生え、焼け焦げた切り株から再び芽を出し、真っ二つに切られても生き延び、ほとんどの動物なら一日で死んでしまうような過酷な環境にも、逃げ場もなく耐え抜く。
植物の構造には、そういったことができる何らかの特性があるのだろう。私はそれが何なのか知りたかった。今でも知りたいと思っている。
現在の研究分野を追求する動機は何ですか?
私の博士論文はインドショウガの染色体、ゲノム、遺伝的多様性に関するものでしたが、その研究を通して拭い去ることのできない疑念が残りました。私は実際の細胞における実際の変異を調べていたのですが、染色体数、倍数性、ゲノムサイズは近縁種間で変化していました。これは、これらの系統がどのように進化してきたかに影響を与えるはずだと当然のように思えました。しかし、細胞遺伝学とマクロ進化は、私が関心を持っている規模で交わることはめったにありません。ゲノムは一度に数種の生物について非常に詳細に記述される一方で、多様化は系統樹全体にわたって説明されますが、ゲノムのサイズや構造が重要だったかどうかは問われません。
両者が交わる点では、ゲノムサイズや倍数性から多様化や分布へと直線的に繋がっている。しかし、その間の段階が欠落している。ゲノムはそれ自体で新しい種を生み出すわけではない。むしろ、植物が進化できる形質を変化させ、その形質によって系統がどこに生息できるか、そして分岐するかどうかが決まる。これらの形質を除外することは、鎖の両端だけを検証し、中間部分を省略することを意味する。
そのギャップを埋めることが、私がポスドク時代に取り組んできたことであり、私の研究グループが現在も取り組んでいることです。細胞遺伝学だけでは、またモデリングだけでは、それは不可能です。
植物に関連するあなたの仕事の中で一番好きな部分は何ですか?
私が一番好きなのは、膨大で複雑なデータセットから物語が明らかになり、ずっと解こうとしていたパズルが少しずつ解けていく瞬間です。そして、そのパズルが決して新しいものではないという点が、この仕事のやりがいをさらに高めています。人類が文字による記録を残し始めて以来、植物の記述や分類は行われてきました。細胞遺伝学者は1世紀以上にわたって染色体数やゲノムサイズを記録してきました。しかし、何千もの種にわたって、それらのデータが何を意味するのかを一度に検証することは不可能でした。私は何百人もの人々が何世紀にもわたって収集してきたデータを扱う機会に恵まれ、時には、彼ら一人では決してたどり着けなかった答えが見つかることもあるのです。
もう一つの要素は学生たちです。ヨーロッパの学術界のリーダーシップは依然としてかなり画一的で、私はその例外であることを自覚しています。学生たちもそれに気づいており、多様な人材の存在は重要です。自分と同じようなバックグラウンドを持つ人が既に歩んできた道を想像するのは容易です。そのため、私は正式な形でも非公式な形でも、女性だけでなく男性にもメンターとして指導を行っています。その活動の多くは、困難なことは誰にとっても困難であり、失敗した実験、不採択となった助成金、却下された論文は成功したものよりもはるかに多く、不確実性は選択を誤った証拠ではない、ということを人々に伝えることです。
あなたの研究に興味をそそられた、またはインスピレーションを与えた特定の植物や種はありますか?もしそうなら、それは何ですか、またその理由は何ですか?
私のキャリアの両極端に位置する2つの植物。最初はショウガ科（Zingiberaceae）から始めましたが、ショウガは私に、整然とした期待を鵜呑みにしてはいけないことを教えてくれました。ショウガの染色体は非常に小さく、染色体を数え、その構造を観察できるほど鮮明に平らに伸ばすには、数日、場合によっては数週間かかることもあります。そして、いったん染色体数を調べても、その数値は思い通りにはいきません。近縁種でも染色体数が異なることが判明するのです。この不規則性が、私がその原因を突き止めようとするきっかけとなり、以来、ショウガは私を驚かせ続けています。
ヤシ科植物は、ほぼ正反対の理由で、後から研究対象となりました。ヤシ科は、その特徴、分布、系統発生が非常に詳細に記録されている、古くから存在する熱帯植物の大きな科です。そのため、ヤシ科は、科全体にわたってゲノム規模の疑問を投げかけ、確かな答えを期待できる数少ないグループの一つとなっています。また、ヤシ科植物は、熱帯の絵葉書でおなじみの、誰もが既に知っていると思っている植物でもあります。しかし、そうした馴染み深い植物の中にも、いまだに未解明な点があることに気づくのは、実に興味深いことです。
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?
博士課程の間、私はショウガの染色体を数えることに多くの時間を費やしました。根の先端を押しつぶし、染色し、細胞が協力してくれるまで何時間も顕微鏡の前に座っているのは、時間のかかる地味な作業です。 ウコン 特に、植物には奇数個の種子、余分なセット、あるいは明らかに不完全なセットが見られることがあった。
ウコン自体は、染色体が2セットではなく3セット（合計63セット）ある不稔性の三倍体である。これは動物にとっては致命的である。しかし、ショウガは根茎で繁殖するため、そもそも有性生殖は必須ではなく、ゲノムが不規則であってもほとんどコストがかからない。これはクローン植物に限ったことではない。今日生きているすべての顕花植物は、過去のどこかで少なくとも1回の全ゲノム重複を経て進化してきた。
その耐性は単なる珍しい現象ではありません。むしろ、多くの動物の系統を消滅させたような激変を植物が生き延びてきた理由の一つだと私は考えています。植物は発芽した場所に固定されているため、柔軟に対応する必要があり、ゲノムの複製や再編成はそのための手段の一つです。私が今知りたいのは、その柔軟性に限界があるのか、そして現在の気候変動の速度が植物をその限界に押し込んでいるのかどうかということです。
植物生物学でのキャリアを考えている若い科学者にどのようなアドバイスをしますか?
自分の歩んだ道が他の誰とも似ていなくても心配しないでください。私の場合は、当初予想していたよりも頻繁に国や研究機関、研究手法を変え、顕微鏡から温室、そしてコマンドラインへと移り変わってきました。しかし、変わらなかったのは、「ゲノムは植物にどのような可能性をもたらすのか？」という問いでした。
植物生物学は非常に幅広く、あなたが抱くあらゆる興味を吸収できる分野です。分類学、ゲノミクス、生態学、進化生物学、保全生物学、農業生物学、侵入生物学など、実に多岐にわたります。野外調査、実験室での実験、モデリング、あるいはそのすべてに挑戦してみましょう。しかし、他人に魅力的に聞こえる問いではなく、本当にあなたの心を惹きつける問いを見つけることが大切です。なぜなら、それがあなたを様々な分野や手法の変化へと導いてくれるからです。
最初からすべてを知っている必要はありません。私は博士号取得後ずっと経ってからモデリングを学びましたが、しばらくの間は戸惑いました。この分野でのキャリアは、予期せぬ疑問、偶然のコラボレーション、そしてかなりの粘り強さによって築かれることが多いのです。ですから、本当に興味のあることを問い続け、その疑問が次に必要とするツールを学び、そして遠慮なくアドバイスを求めてください。何十年もその分野で働いてきた人は、たいてい自分の知識や経験を次世代に伝えたいと思っています。
植物について人々がよく誤解することは何ですか?
人々は植物を背景の風景として扱い、何かをきちんと見なくなると、それが何をしているのかを問うこともなくなる。
その結果、私たちは静止を不活動と勘違いしてしまう。植物は私たち人間と同じように、コミュニティを形成し、競争し、協力し合い、時間の経過とともに構成を変えながら生きている。その絶え間ない変化は、あらゆるレベルに及ぶ。植物はゲノム全体を複製し、染色体を獲得したり失ったり、ほとんどの動物では生き残れないような方法で交雑する。そして、コミュニティは決して植物だけではない。土壌や、植物が相互作用する微生物、そして植物が支える動物へと広がっていく。これらのことは外からは見えないため、まさに気づかれないままになっているのだ。
もう一つは、私たちが緑色を健康の象徴と捉えていることです。刈り込まれた芝生、整然と並んだ観賞用低木、あるいは単一作物の畑は、緑豊かで整然としていて見ていて気持ちが良いものですが、実際には見た目ほど多くの生命を育んでいないことがほとんどです。私たちは植物の覆いを環境の健全性の証と捉えるように訓練されてきましたが、実際には、人間の美的感覚に合うように配置された植物の配列に過ぎず、それ以外の意味はほとんどないのです。
