背景

地球の生態系の主要な構成要素であり、動物界最大のグループである昆虫は、その総種数に関して長年謎に包まれてきた。過去40年間、学術界は地球上に約600万種の昆虫が存在するという標準的な見積もりを維持してきた。この数値は、1980年代の初期の研究に由来しており、熱帯雨林の樹木から昆虫を採集し、データを外挿したものであった。

しかし、既存の予測手法には明確な限界がある。従来の形態学的分類法では、形態は類似しているが遺伝的に異なる隠蔽種を区別するのに苦労する。さらに、物理的な時間と人手不足が計算の精度を制限している。気候変動や生息地の破壊による種の消失速度が加速する中、生態学的ベースラインデータの確保はこれまでになく急務となっている。

主な発見

米国科学アカデミー紀要（PNAS）に発表されたこの研究は、コスタリカのアラ・デ・コンセルバシオン・グアナカステ（ACG）から収集された広範な生態学的データから始まった。コネチカット大学の名誉教授であるロート・K・コルウェル氏、南カリフォルニア大学の教授であるローラ・メリッサ・グズマン氏、ゲルフ大学の教授であるダーク・ステインケ氏が共同で、40年以上にわたりACGから収集された昆虫のゲノム情報を分析した。研究チームは160万を超える標本のサンプルを活用した。それらの標本から遺伝情報（DNAバーコーディング）を含むシトクロムcオキシダーゼサブユニットI（COI）領域を分析し、遺伝的に異なる合計53,945種を特定した。

研究チームは、どれほど広範囲なサンプリングであっても、昆虫の総個体数のごく一部しか捉えられていないことに着目し、未確認の種の割合を推定する数学モデルを開発した。分析では、生態学的指標として使用される寄生バチのミクロガストリナ亜科（Microgastrinae）が用いられた。この寄生バチは極端な宿主特異性を示し、特定のチョウやガの幼虫にのみ卵を産むため、昆虫の多様性を表すのに適している。研究チームは、調査地域に設置された15基のマーレーズトラップ（テント型の昆虫採集装置）で捕獲された寄生バチの種数と、ACG全体に実際に生息している寄生バチの種の割合を比較した。これに基づき、トラップで捕獲されなかった未発見の種を含む「過小サンプリング率」は約2.4倍高いと推定した。

この比率はACG全体の昆虫集団に外挿され、地球上の植物分布および森林面積と昆虫の多様性との相関関係が適用されて、地球上の昆虫の総数が推定された。分析の結果、地球上の昆虫の数は1,400万〜2,000万種と推定され、これは従来受け入れられていた600万種という数値の2〜3倍であることが明らかになった。

意義と展望

地球上に少なくとも1,400万種の昆虫が存在するという事実は、人類が現在、昆虫の総種の10%未満しか特定していないことを意味する。公式に記載されている昆虫の種は約100万種にすぎない。残りの90%以上の種は、科学界に登録される前に気候変動や開発によって消滅する危険にさらされている。この研究は、生物多様性の損失の実際の規模を理解するための重要な基準点を提供するという点で価値がある。

ただし、この研究モデルにも限界がある。コスタリカの熱帯雨林という特定の地域のデータと、単一の分類群である寄生バチの過小サンプリング率を全世界に投影している。乾燥地帯や温帯地域などの生態学的に異なる地域では、寄生バチの多様性の割合や未発見の種の割合が異なる可能性がある。世界的な信頼性を確保するためには、各大陸の主要な生態系における追加の検証作業が必要である。