CattleEyeチームを紹介する連載記事の第1回では、北アイルランドの農場獣医師が、世界で最も驚異的な代謝能力を持つ動物への関心から、乳牛の健康に関する私たちの理解を一新する画期的な研究へと発展させた経緯を探ります。
ナイアル・オボイルがノッティンガム大学で代謝生理学の博士号を取得したとき、彼は長年にわたり、あらゆる生細胞にエネルギーを供給する微小な「発電所」を観察し続けてきた。しかし、ミトコンドリアの機能を解明する彼の旅は、それより数十年も前にバリーメナ郊外の複合農場で始まっていた。そこで、動物生物学に対する自然な好奇心が彼の中に芽生えたのである。
“I was always interested in biology. Just the curiosity of what makes this happen? Why did this happen?”
Nial, CattleEye’s Product Director
その幼い頃の好奇心は、進路指導の先生から「獣医学部に入るのは地獄で雪玉が溶けないようなもの」と一蹴されたものの、やがて彼を大陸を越えさせ、世界で最も驚異的な代謝能力を持つ動物――現代の乳牛――の細胞機構へと導くことになった。
代謝の驚異
ナイアルの乳牛への関心は、ロマンチックなものではなく、数学的なものだ。高産乳量のホルスタイン種が1日にどれだけの成果を上げているかを分析してみると、その数字は驚くべきものとなる。
“A dairy cow giving 50 kilos of milk, which isn’t extraordinary for peak cows, produces 6.5 kilos of dry food equivalent,” he explains. “If you convert that to muscle tissue at 25% dry matter, that’s equivalent to an animal gaining 26.5 kilos of muscle per day.”
これを客観的に見れば、この代謝能力に匹敵する哺乳類は他に存在しない。「渡り鳥など、驚くべき動物は他にもいるが、代謝の観点から見れば、乳牛こそが最も驚くべき動物だ。」
しかし、この驚異的な生産性には代償が伴う。「残念ながら、牛の2頭に1頭は分娩後に何らかの代謝性疾患や障害を発症しており、これほど高い割合を示す哺乳類は他にほとんどいない。」
実務から博士号取得へ
ナイアルがこのパラドックスを理解するまでの道のりは、ごくありふれたものから始まった。チェシャーでの混合診療において、彼は乳熱や分娩、日常的な病気といったおなじみの症例を扱っていた。しかし、ミシガンでの経営実習を通じて、彼はまったく異なる世界に触れることになった。それは、病気以外のすべてが管理されている、産業規模の酪農経営だった。
“When I went to a dairy where everything was under the same management, the same nutrition, you began to see some things were quite well controlled, but with the same kind of metabolic diseases all the time,” he recalls. “There was just cows on what felt like a metabolic knife edge really. Didn’t matter what you did, they would kind of fall down.”
この発見は、彼がアメリカ中西部で数千頭規模の牧場を経営していた長年にわたり、彼の頭を離れなかった。栄養管理、飼育環境、獣医療を軍隊並みの厳格さで管理していたにもかかわらず、ケトーシス、第四胃変位、子宮内膜炎、乳房炎といった一連の疾病が後を絶たなかった。
“I really was interested in this link between energy shift post-calving and immunity,” he says. “The mitochondria is known as the powerhouse of the cell, but it’s also very linked with how cells live or die and immunity.”
10億年の優位性
ナイアルの研究は、数十億年前にまで遡る進化生物学を掘り下げています。彼によると、ミトコンドリアはかつて独立して生きていた細菌でしたが、進化史上最も成功した共生関係の一つとして、初期の細胞と融合したのです。
「ミトコンドリアは独自のDNAを保持しており、その構造の生成の一部を核に委ねているものの、中核となるDNAは保持し続けている」と彼は言う。「このミトコンドリアDNAは母系由来であり、父親からは受け継ぐことができない。もしミトコンドリアDNAと核DNAが十分に一致していなければ、生命は存在し得ないのだ。」
この古くからの連携は、乳牛が分娩後の代謝変化を迎える際に極めて重要となる。他の哺乳類とは異なり、乳牛は他の組織が代替エネルギー源に適応する一方で、大量のブドウ糖を即座に乳生産へと振り向ける必要がある。
「すべての哺乳類は、乳を作るためにブドウ糖を乳腺へと送り込まなければならないため、インスリン抵抗性になります」と彼は説明する。「しかし、私たちが乳牛に生産させるように改良してきた量は桁外れです。何キロものブドウ糖が急速に乳腺へと送られなければならず、その結果、他のすべての細胞は、異なるエネルギー源に適応せざるを得なくなるのです。」
CattleEyeで科学と実践をつなぐ
現在、CattleEyeのプロダクトディレクターとして、ナイアルは代謝生理学に関する深い知見を活かし、農業現場が直面する現実的な課題の解決に取り組んでいます。AIを活用したこのモニタリングシステムは、まさに彼の研究が示唆する「酪農経営を壊滅的な打撃に追い込む代謝連鎖反応を未然に防ぐ」ための早期介入技術そのものです。
「コロナ禍の間、酪農場に行けなかったため、家で32台の防犯カメラの映像を見守っていたんです」と彼は振り返る。「もっと良い方法があるはずだと思ったんです。そんな時、『CattleEye』のことを知りました。」
この技術が、目に見える症状が現れる23日前に跛行を検知できる点は、「予防は治療に勝る」という彼の研究結果と完全に一致している。「一度病気にかかると、牛は再発しやすくなるものです。健康状態を維持するのが難しくなるのです」と彼は説明する。「これは、予防の重要性を裏付ける一例と言えます。」
CattleEyeのハードウェア不要のアプローチは、特に複数国にまたがる大規模な畜産経営を管理してきた人々に支持されています。このシステムにはタグやボラス、ウェアラブル端末などは一切不要で、既存のインフラとシームレスに連携するシンプルなカメラだけで、24時間365日の監視を実現し、1頭あたり年間最大175ポンドのコスト削減につながります。
「この技術のシンプルさが、幅広い適用において極めて重要であることが証明されています」と彼は、多様なチームを率いてきた経験をもとに指摘する。「4,000頭の牛を飼育している場合でも、300頭の場合でも、適切なタイミングで適切な牛を特定できることが肝心なのです。」
コミュニケーションの課題
ナイアルの最も示唆に富む洞察の一つは、アメリカでの経営経験に由来する。そこで彼は、メキシコ人やグアテマラ人のスタッフと共に働きながらスペイン語を学んだ。しかし、その転機となった瞬間は、言語とは何の関係もなかった。
「私はあそこの子牛担当の男性と話していたんだ。彼は寒い中、ずっと子牛たちと一緒にいて、そのほとんどを一人でこなしていた。子牛たちが連れて行かれた先を訪ねて戻ってきた私は、アーミッシュの人たちが彼の仕事にとても満足していると伝えた。彼はそんな感想を聞いたことがなかったようで、泣き出しそうになっていたよ」とナイアルは振り返る。
「彼は大柄でがっしりとした体格の男で、目に涙を浮かべていた。『ああ、ありがとう。そんなことを言われたのは初めてだ』と彼は言った。彼はそこで、おそらく少なくとも10年は働いていたのだろう。」
この経験が彼の経営哲学を形作った。「私は会議を開き、大勢の従業員を連れて、子牛がいる次のステージを見学に行かせた。従業員に自分の仕事が何につながっているのかを理解させ、より大きな目標の一員として感じてもらうことが、本当に大切なんだ。」
科学から応用へ
彼の研究はすでに、早期発見を通じて牛群の健康状態を改善するというCattleEyeの使命に沿った、実用的な知見をもたらしている。「私は、高タンパク・低デンプンの飼料に非常に興味を持っていました。実際に試してみたところ、代謝障害の発生数が明らかに減少し、牛の脂肪動員も抑えられるようになったようです。」
「治療よりも予防を重視する」というこの考え方は、彼の研究とCattleEyeのアプローチの両方の根底にある。AIシステムが客観的かつ一貫した日々のモニタリングを可能にする能力は、大規模な畜産現場において彼が指摘した根本的な課題、すなわち初期段階の問題を検知する際の人間の限界という課題に対処するものである。
「ゲノミクスのおかげで、現代のホルスタイン牛が持つ遺伝的潜在能力と、その実現可能な成果は驚異的です」と彼は語る。「業界として、そのことをもっと称えるべきです。遺伝子の面では、牛は私たちが望むことは何でもやってくれます。必要なのは、私たちがより的確な問いを投げかけることだけです。」
CattleEyeは、こうしたより適切な問いを投げかけるための手段の一つであり、AIを活用して現代の酪農経営に不可欠な、専門家レベルの継続的な観察を提供すると同時に、人手不足の解消と動物福祉の向上を実現します。
ホルスタイン・ディフェンス
現代の乳牛を悩ませている病気について研究しているにもかかわらず、ナイアルはホルスタイン種と酪農業界の両方を熱心に擁護し続けている。彼の計算からは、環境保護派が見落としがちな効率性が浮かび上がっている。
“If you increase a cow’s productive life from third to fifth lactation, you can reduce the carbon footprint by 40%. There’s no other source of protein that the dairy cow can’t match for efficiency.”
彼が好む牛の品種は、彼の理解の深化とともに変化してきた。「今ならホルスタインに戻るだろう。なぜなら、遺伝的要因に加え、個体数や多様性といった要素を総合的に見れば、やはりホルスタインが勝るからだ。ゲノム解析の進展により、その遺伝的潜在能力と達成しうる成果は驚異的だ。」
今後の展望
好奇心旺盛な農家の少年から細胞研究者へと歩んだナイアルの軌跡は、真に実践的な課題への苦悩こそが、最高の農業科学を生み出すことを如実に物語っている。彼の研究は、ミトコンドリアの機能を解明することが、酪農が抱える最も根深い課題の解決への糸口となる可能性を示唆している。
「予防は治療に勝るが、一度病気にかかると、牛は再発しやすくなるものだ。健康状態を維持するのが難しくなる」と彼は指摘する。「これが、予防の重要性をさらに裏付けているのだ。」
栄養管理、育種、あるいは細胞生物学に基づいた管理戦略のいずれを通じてであれ、ナイアルは、酪農における代謝上の課題に対する答えは、細胞と、その「エネルギー工場」である細菌との古くからの共生関係を理解することにあると確信している。
「乳牛というのは実に素晴らしい存在だ」と彼は語る。「業界として、もっとその価値を称えるべきだ。遺伝子の面では、私たちが望むことは何でもやってくれる。必要なのは、適切な問いを投げかける能力を磨くことだけだ。」
[この記事は、獣医師と飼い主の間で効果的なコミュニケーションを築くための支援を行うコンサルティング会社、MacVet Podcastによる、ナイアルへの最近のインタビューを基にしています。 ナイアルのエピソードは、こちらのリンクから聴くことができます。]。
