むしブロ+

2012-08-13

ヤマトシジミの奇形は原発の影響によるものなのか

原発放射線関連の話題をブログで触れると面倒なことになるのでこの記事はメルマガに書こうと思ったが、社会的な意義を考えてやっぱりブログに書くことにした。


先日、琉球大学のグループにより、福島第一原子力発電所から飛散した放射性物質の影響によりヤマトシジミというチョウに奇形が生じている、という旨の研究結果が報告された。

チョウの羽や目に異常=被ばくで遺伝子に傷か−琉球大: 時事ドットコム

The biological impacts of the Fukushima nuclear accident on the pale grass blue butterfly: Scientific Reports


時事ドットコムのニュース記事にでていた以下の研究者のコメントには激しい違和感を覚えざるをえない。


大瀧准教授は「影響の受けやすさは種により異なるため、他の動物も調べる必要がある。人間はチョウとは全く別で、ずっと強いはずだ」と話した。


人間が昆虫よりも強い??放射線生物学を少しでもかじった人間なら、これはちょっと考えられない。昆虫は人間などほ乳類に比べ、放射線耐性が桁違いに高い*1。これについては、また後ほど論じる。


さて、当該論文を読んで内容を吟味してみよう...と思っていたらすでに多くの人たちが問題点を指摘していた。


ヤマトシジミの異常は原発事故の影響?: Togetter


このtogetterのまとめを読めば、当該論文のどこが問題になっているかは大体把握できるが、ここでも特に重要と思われる点について今一度まとめてみる。それと同時に、togetterでほとんど触れられなかった、放射線照射実験の問題点について論じてみたい。


・高緯度地域のヤマトシジミには原発事故前から奇形が見られる


著者は論文で、福島第一原発に近い地域に棲んでいるヤマトシジミほど、奇形が多く見られると述べている。


ところが、だ。


f:id:horikawad:20120813052351p:image:w360


そうなのだ。もともと以前から、北方に棲むヤマトシジミには奇形が多いことが分かっていた。そしてそれを調べて発表したのは、他ならぬ今回の責任著者の大瀧准教授たちだったのだ。


Phenotypic plasticity in the range-margin population of the lycaenid butterfly Zizeeria maha: BMC Evolutionary Biology

ヤマトシジミの異常現象


今回の論文では、ヤマトシジミの翅などの形質を福島周辺の個体群とそれよりも南に棲む個体群とで比較しており、福島個体群の奇形発生率の高さを根拠に放射線の影響を訴えている。奇形発生率と環境放射線量が相関しているかのように見せるために狙って実験計画を組んだ、確信犯だと言われても仕方のない研究内容であるコメント欄も含め数名の方から、緯度と奇形個体の割合に相関がないのではないか、とのご指摘を受け検証したところ私の指摘が誤りであることが判明した。ここで読者に大きな誤解を与えたことをお詫びするとともに、以下の該当箇所は削除した(2012.8.17)】


そして著者らは奇形の形質が世代を超えて受け継がれることから、放射線の影響によりDNAに変異が入った、ということも主張している。


しかし、実験で使われた各個体群ごとのサンプルサイズがあまりに小さすぎることから統計データの信憑性はイマイチである。そして原発事故が起きる前の2010年に彼らが出した上述の論文「Phenotypic plasticity〜」では、変異が遺伝的に固定されていることをすでに述べている。壮大な釣りを敢行したとのではと思えてくる。


放射線照射実験による再現性について


ここまでの野外個体の調査を見れば、かなり眉唾モノなのだが、なんと著者らは正常なヤマトシジミに低線量の放射線を照射すると奇形が生じたり死亡したりすることを示している。個人的にはこの実験結果に最も大きな衝撃を受けた。


冒頭にも述べたが、昆虫は通常、放射線にめっぽう強い。害虫を不妊にしたり奇形を生じさせるには、数十Gy以上ののガンマ線を照射させるのが普通だ。100Gyでもピンピンしている種類もあるほどだ。ショウジョウバエに変異を起こさせるのも数Gy以上の照射をしなくてはならない。著者らの論文では、放射線照射が昆虫に奇形を生じさせることを報告している他の論文も引用されているが、それらの論文内でも数十Gy以上の線量で照射実験を行っている。*2


しかし、今回の実験では55mGyのガンマ線の外部照射でヤマトシジミの生存率が有意に下がっている。つまり、他の昆虫に比べると放射線感受性が102〜103倍も高いということになる。正直、これは考えにくい。


もしかしたら、シジミチョウの種類は放射線に対する感受性が特別に高いのかもしれない。念のため、シジミチョウ科の種類の放射線感受性に関する文献があるか調べてみたが、残念ながら見つけることができなかった。


ところが論文を眺めていると、実験手法に問題点を発見した。著者らはヤマトシジミの幼虫をガンマ線照射装置の中で最大16日間閉じ込めたまま照射している。その一方で比較対照の非照射区の幼虫は通常の飼育環境で過ごしている。


照射中の個体はプラスチック容器に閉じ込めたままにしていたようだが、このときに餌を与えていたのか、あるいはどのような温度や日照条件に置いたのかについては、論文に一切記述がない。これでは、照射後の個体が死亡したのは、ガンマ線ではなく、照射装置内の他の環境要因の影響である可能性が疑われてしまう。


次のデータはさらに驚くべきものだ。著者らは各地から採取したカタバミの葉を正常なヤマトシジミの幼虫に食べさせ、福島から採取した葉を食べさせた幼虫の死亡率が大きく上昇することを示している。下のdのグラフがそれだ。


f:id:horikawad:20120813052617p:image:w460

グラフはHiyama et al. 2012からの引用転載


ちなみにcのグラフは、先ほどの外部照射実験によるヤマトシジミの生存率低下を示したものである。


これを見ると分かるように、とりわけ飯館から採取した葉を食べさせたヤマトシジミの死亡率が著しく高まっている。


飯館から採取した葉に含まれるセシウム134とセシウム137の放射能は計40000Bq/kgである。仮に幼虫が10gの葉を食べたとすると、およそ5µGy(0.005mGy) *3 *4放射線にさらされることになる。これは外部照射実験で用いた放射線量の2万分の1程度の線量である。


しかし上のグラフを見ると分かるように、この内部被曝実験(d)による死亡率は外部照射によるそれ(c)よりも高くなっている。いくら内部被曝による生物学的影響が大きいとはいえ、これほどの線量差を補完するだけのものになりえるとは思えない。


この実験結果の解釈はとても難しいが、もしかしたら野生のカタバミの特定の構成成分量が異なり、それがヤマトシジミの栄養状態に影響を及ぼしたことも考えられる。カタバミ中の特定の物質の定量分析、あるいはメタボローム解析をすること原因を探れるかもしれない。


・最後に


今回のヤマトシジミの奇形に関する研究報告には、以上のように多くの問題点や不明瞭な部分が見られる。この論文での結果や主張をそのまま鵜呑みにしない方が良いだろう。


とはいえ、原発事故によって放出された放射性物質の影響を軽視して良いというわけでは決してない。きちんとデザインされた実験系により、長期にわたる生物の放射線影響をモニタリングすることが肝要だろう。個人的には人体に取込まれやすい放射性ストロンチウムなどの影響を懸念している。


本記事への異論やご意見ご指摘があれば、コメント欄はてなブックマーク等で喜んでお受けしたい。


【関連記事】

クマムシの放射線耐性: むしブロ+


追記1:大瀧准教授の個人的な思想に関わる記述について、本研究内容と無関係であり、これに言及することは不適切という判断から削除した。(2012.8.13)


追記2:時事ドットコムでの「人間はずっと強い」という大瀧准教授のコメントの解釈についての記述を加えた。(2012.8.13)


追記3:ヤマトシジミ内部被曝実験における被爆線量計算式を追加した。(2012.8.15)


追記4:ヤマトシジミ内部被曝実験における被爆線量を再計算したところ、計算に間違えがあった(3µGyではなく5µGy)ので訂正した。(2012.8.15)


追記5:ヤマトシジミの奇形個体の割合と緯度に相関があるという私の主張が誤りであることが判明したため、当該箇所を削除した。(2012.8.17)

*1:もしかしたら大瀧准教授は「放射線の影響は人間の方がずっと強い」と言ったのを記者が誤解したのでは、ご指摘をかどはらさんからいただいた。これは確かにありそう。

*2:ちなみに10Gy以上のガンマ線を浴びたら、ヒトはまず助からない。

*3カタバミ1kgあたりに含まれるセシウム134が1.75x104Bq、セシウム137が2.31x104Bq。食物1kgあたりのヒト少年期における線量計数がそれぞれ1.4x10-2µSv/Bqと1.0x10-2µSv/Bqとして計算し、SvからGyに変換した。当然、人とヤマトシジミでは生物学的条件が異なり内部被曝における線量計数も変わってくることが予想されるため、計算した数値はあくまでも参考値である。このため、ヤマトシジミが本実験にてより重度な被曝をした可能性は払拭できない。

*4:再計算したところ3µGyではなく5µGyであったので訂正した。

かどはら武志かどはら武志 2012/08/13 11:16 的確な検証をありがとうございました。
ただ、最初の部分で気になったことがあるので指摘させていただきます。
大瀧准教授が「影響の受けやすさは種により異なるため、他の動物も調べる必要がある。人間はチョウとは全く別で、ずっと強いはずだ」と話したのは、「人間の放射能からの影響の受けやすさはチョウよりもずっと強い」という意味ではないでしょうか。大瀧さんが分かりにくいコメントをしたのかもしれませんが、話し言葉を書き言葉にうまく変換しなかった記者の責任が大きいと思います。

horikawadhorikawad 2012/08/13 14:12 かどはらさん

ご意見ありがとうございます。確かにそのような可能性もありますね。追記しておきます。

ぽんぽん 2012/08/14 07:06 スイマセン、少し気になったのですが、
>40000Bq/kgである。仮に幼虫が10gの葉を食べたとすると、およそ3µGy(0.003mGy)の放射線にさらされることになる

ここの、Bq→Gyへの換算はどうやって行ったのでしょうか?
さらりと書かれておられますが、相当高難易度(放射線種と照射角度、及び「ヤマトシジミ」の構成物質すべてが判明している必要がある)のはずなのですが

ITIT 2012/08/14 12:09 BBCの記事では、「昆虫は放射能への耐性が非常に強い」とコメントしているようです。
http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-19245818
ただ、その後の「この結果は予想外だった」というのは、過去の研究から予測できたはずなのにおかしなコメントです。

パク ヨンボムパク ヨンボム 2012/08/14 20:27 初めまして、
あの論文、早速、韓国でも話題になっています。
(もちろん、論文内容は見向きもせず、タイトルだけで一人歩きしています)
そこで、この記事を翻訳して使用しても大丈夫ですか?
(商用的な使用はしなく、一般掲示板へのPostingになります。)

horikawadhorikawad 2012/08/15 07:55 ぽんさん

ご意見ありがとうございます。BqからGyへの換算はヒトにおける換算表を用いて計算しました。
http://tnakagawa.exblog.jp/15135702/
もちろん、ご指摘の通りヒトとヤマトシジミとで生物学的条件が異なるため、単純にヒトでの式をそのまま当てはめることはできませんのであくまでも参考値です。計算方法も含めこの部分を追記しましました。また、再計算したところ3µGyではなく5µGyでした。

horikawadhorikawad 2012/08/15 07:59 ITさん

情報ありがとうございます。
BBCの記事、記者がもう少し原著や関連論文を吟味して書いてくれれば、と思いました。

horikawadhorikawad 2012/08/15 08:02 パク ヨンボムさん

コメントありがとうございます。
翻訳と引用、問題ございません。
ただその場合、この記事のリンクを載せていただければと思います。
そして、postingした韓国の掲示板のアドレスも教えていただけると幸いです。

通りすがり通りすがり 2012/08/16 14:03 最初の緯度にも置換できる、というのは正しいとは思えません。
異常型が多発が知られているは青森の分布境界域のみで、提示されている模式図のように低緯度地域ほどlinearに異常型発生率が低下するということにはならないはずです。
さらに横軸のスケールが違いすぎるのも問題でしょう。「原発からの距離」では横軸はせいぜい数百kmスケールなのに対し、「緯度」では数千kmスケールの話に置き換わっています。
もちろん青森近辺に限り、数百kmスケールでも高緯度ほど異常型が多いというグラフが書けるとは思いますが、それは特殊な例でしょう。

また、青森周辺でかつて多発していた異常型と今回のケースの異常型では、その質が異なるように思います。
青森の異常型は翅の模様に生じる異常で直接適応度(生存率)に影響を与えるようなものでは無いと思われますが、今回のケースでは複眼や脚の形成異常など明らかに適応度を低下させるような異常型が生じています。
ですので、「北ほど異常型が多い」(まぁこの認識も正しいとは思えませんが)というのを利用(悪用)し、「原発近くでは異常型が多い」というデータを出した、という論調は的はずれに思えます。

ただ、放射線照射実験のデザインや各地のカタバミを摂食させる実験で指摘されている問題点についておおむね同意できます。
ヤマトシジミの生存率にカタバミの地域性が影響するとは思えませんが、それも示したほうが論文としてフェアかなと思います。
また、照射実験時の飼育法等は明記すべきです。

ソーテソーテ 2012/08/16 15:50 はじめまして。やっぱり早く英文の学術論文なりコメントなりにしてしまったほうが良いのではないでしょうか。いろんな意味で。こういう場で科学コミュの人や一般の人相手に書かれても、どうしても内容から「安全厨対危険厨」の政治的な論争の一方への加担みたいに結局は思われちゃいませんか。マスコミに大きく報じられた原論文の著者への科学的な反論にはならず、失礼な言い方で申し訳ありませんが「負け犬の遠吠え」みたいに扱われちゃって損だと思います。

omurasakiomurasaki 2012/08/16 17:26 分かり易い検証ありがとうございます。確かにこの研究は不完全かもしれませんね。但し、この問題は蝶に限らず、いまや放射能は生物学全体の緊急課題だと思います。全国全世界の生物学者が自分の狭い研究分野に引き蘢ることなく横のつながりを持ってこの難題に立ち向かうことを熱望します。

パク ヨンボムパク ヨンボム 2012/08/16 17:26 翻訳と引用の許可、ありがとうございます。
早速、翻訳しましたので、掲示板のアドレスを添付します
http://clien.career.co.kr/cs2/bbs/board.php?bo_table=lecture&wr_id=120795

それとチョウの羽や目に異常=被ばくで遺伝子に傷か−琉球大: 時事ドットコムのLinkが壊れました
http://www.jiji.com/jc/zc?key=%ca%a1%c5%e7&k=201208/2012081001219
で行けますので、参照にしてください。

horikawadhorikawad 2012/08/17 06:11 ソーテさん

コメントありがとうございます。

>こういう場で科学コミュの人や一般の人相手に書かれても (中略) マスコミに
>大きく報じられた原論文の著者への科学的な反論にはならず、失礼な言い方
>で申し訳ありませんが「負け犬の遠吠え」みたいに扱われちゃって損だと思
>います。

科学雑誌に反論を載せるには時間がかかりますすので、このような個人サイトで反論を早急に出すことで今回の論文の妥当性を一般の方々が判断する材料になれば、と思っていますので、ブログに反論を出すことは意義があると信じています。

horikawadhorikawad 2012/08/17 06:13 omurasaki さん

コメントありがとうございます。横の繋がりをもって社会に意見を提供して行くのは大事だというご指摘、その通りだと思います。微力ながら私も情報を提供して行ければと思っています。

horikawadhorikawad 2012/08/17 06:15 パク ヨンボムさん

この記事の翻訳と掲載、大変ありがとうございます。韓国でも日本の原発事故問題は関心があるでしょうし、この記事が韓国国民の方々にも少しでもお役に立てれば幸いです。

また、リンク切れのご指摘ありがとうございます。修正しておきます。

通りすがり2通りすがり2 2012/08/17 17:46 通りすがりさんも指摘されていますが、緯度の違いによる温度要因を強調されていますが、
Fig.1の福島周辺の地域間で、それほどの平均気温や年間温度差があるとは思われません。また、「サンプルサイズがあまりに小さすぎることから統計データの信憑性はイマイチであり、確信犯」と大胆に記載されていますが、どのfigureでしょうか? ご存知だと思いますが、論文は査読者と編集者によって必要なデータは追加実験を要求され、間違った解釈は修正を要求されます。そのやり取りの中で、あなたが指摘されているようなポイントは列挙されていると考えるのが普通です。査読者は、まず統計を吟味するのは常識です。それを踏まえてのアクセプトです。照射時の飼育条件も含めて責任著者に聞けばすぐに教えてくれると思いますが、研究者としてお聞きになりましたか?それと、苦い思いをした経験から言いますが、一般的にマスコミの報道は自分たちの書きたいシナリオがあって、それに沿うように記事を書きますし、事前に記事は一切読ませてもらえませんので間違いの修正ができません。新聞記事のもとになった論文に対して、記事のコメントを参考に論評してはだめですよ。

horikawadhorikawad 2012/08/17 18:42 通りすがりさん
通りすがり2さん

ご指摘、ご意見ありがとうございます。奇形個体の割合と緯度に相関がないのではないかとのご指摘、他の方からも同様なご指摘をいただき確認したところ私の主張が誤っていましたので、訂正させていただきました。

>また、青森周辺でかつて多発していた異常型と今回のケースの
>異常型では、その質が異なるように思います。
>青森の異常型は翅の模様に生じる異常で直接適応度(生存率)に
>影響を与えるようなものでは無いと思われますが、今回のケースでは
>複眼や脚の形成異常など明らかに適応度を低下させるような異常型が
>生じています。

これはご指摘の通り形態異常の種類が違うかと思いますが、採集時期が揃っていないために何ともいえない部分もあると思います。原発事故後の同時期に青森の個体群も採集して比較調査をされるべきだったでしょう。

>サンプルサイズがあまりに小さすぎる
supplement dataには採集地によってはn=1だったりします。

>査読者は、まず統計を吟味するのは常識です。それを踏まえてのアクセプトです。

ご確認いただけると分かると思いますが、本論文が掲載されたジャーナルでは査読過程はスピーディーに処理され、掲載後に意見を交換し合うことをポリシーとしています。また、そうでなくてもアクセプトされた論文について個人の意見を述べたり問題提起をするのは自由です。NASAらが発表したヒ素細菌の件でも、ブログをはじめとしたunofficialな場での議論によってその後の研究が進んでいった経緯もあります。
http://d.hatena.ne.jp/horikawad/20120419/1334794360

>射時の飼育条件も含めて責任著者に聞けばすぐに教えてくれると思いますが
>、研究者としてお聞きになりましたか?

はい、現在問い合わせ中です。

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