2015 年、国際宇宙ステーションのロボットアームは、暗く生命のない宇宙の無限の背景に囲まれ、地球上 250マイルの手すりに、露出した微生物の箱を取り付けました。 宇宙からの紫外線、ガンマ線、X線の猛攻撃から、元気な細菌を守ることはできなかった。 1910>
微生物学者は何十年もかけて、極限状態に耐える生物である好極限菌を研究し、生命が地球上でどのように開花したかという謎の糸をつかもうとしています。 極限環境微生物の中には、宇宙空間で数日間無防備に生きられるものもあれば、何年も耐えられるものもありますが、それは岩の中に住処を切り開くことによってのみ可能です。 これらの発見は、私たちが知っているような生命は、隕石や彗星の中で惑星間を移動することができるという説の根拠となっています。 そしてこのたび、国際宇宙ステーションでの実験に基づく新たな知見が『Frontiers in Microbiology』誌に発表され、デイノコッカス・ラジオデュランスという細菌が宇宙で少なくとも3年生存できることが明らかになりました。 この研究を主導した東京薬科大学の微生物学者である山岸明彦氏は、この結果は、微生物が岩石で保護されていない惑星間を移動できることも示唆していると述べています。 しかし、山岸の実験が軌道に乗るずっと前に、日本の宇宙開発機構（JAXA）は、山岸のチームが前もって成功することを納得させることを望んでいました。 「しかし、山岸さんの実験が軌道に乗るずっと前から、宇宙航空研究開発機構（JAXA）は山岸さんのチームが成功すると確信することを望んでいたのです。 でも、それは宇宙実験では許されないことなんです」と山岸は言う。 「そこで、どのように説得するかを検討しました」
山岸さんたちは、いくつかの細菌種を検討しましたが、デイノコッカス・ラジオデュランスは例外的に際立っていたのです。 2010年から2015年にかけて、研究チームはデイノコッカス・ラジオデュランスを、国際宇宙ステーションの模擬環境下で試す実験を行った。 高レベルの放射線を虫に照射し、圧力を宇宙のような真空に落とし、わずか90分で華氏140度の温度に変化させたのだ。 その結果、細胞はストレスの連鎖に驚くほど耐性があることがわかった。 「私たちは地上でこのような実験をすることで生き残ることを示し、彼らは私たちを受け入れ、信じてくれたのです」と、彼は言う。 JAXAの承認を得て、彼らの宇宙生物学的実験は2015年4月にスペースX社のロケットで打ち上げられることになった。 当初、山岸教授らは宇宙飛行士が実験を行う予定だったが、国際宇宙ステーションでの科学実験を「テザー」で行うことができなくなったことがわかった。 幸運にも、チームはそのロボットアームを使った実験を設計することができました。
スペースX社のロケットで上がったのは、1年分、2年分、3年分の3種類の細菌パネル。 宇宙飛行士がパネルを準備した後、地球から制御されるロボットアームがパネルを掴んで所定の位置にセットしました。 各パネルには、アルミ製の小さなプレートが2枚入っており、そこには大きさの異なるバクテリアの塊を入れるための浅い井戸が20個点在しています。 そして毎年、「きぼう」のロボットアームがパネルを固定している台を外して国際宇宙ステーション内に戻し、宇宙飛行士がサンプルを地球に送って分析することができるようにしました。 その結果、デイノコッカス菌は3年間の実験に耐えることができました。 デイノコッカス菌の細胞は塊の外側の層で死んだが、その死んだ外側の細胞が内側の細胞を修復不可能なDNA損傷から守っていたのだ。 この研究とは無関係の宇宙生物学者で、地球外知的生命体探査（SETI）研究所のカール・セーガン研究センターを率いるナタリー・カブロルは、「アンデスでシアノバクテリアが使っている戦略をまさに思い起こさせました」と言う。 カブロルは、地球最古の生命体のひとつであるシアノバクテリアが、細胞が外側で死に、内側で生き残るように層を形成して、強い太陽放射に耐えていることを研究してきた。 彼女は、この結果が地球上の極限環境生物について教えてくれることに満足しています。
D. radioduransは、大量の細胞の保護層だけでなく、放射線からのダメージに驚くほど強いのです。 彼らの遺伝子は、DNAを修復するユニークなタンパク質をコードしています。 ヒトの細胞はDNAのコピーを2つ程度、ほとんどの細菌細胞は1つ持っているが、D. radioduransは最大で10個の冗長なコピーを持っている。 重要な遺伝子のコピーが多いということは、放射線によって損傷を受けたDNAを修復するタンパク質のコピーをより多く作り出すことができるということである。 このような固有の防御機構と細胞の保護層が組み合わさり、地球の200倍以上の放射線レベルにもかかわらず、微生物は生き続けることができた。 「つまり、輸送中に生き延びることは可能なのです」と彼は言う。 「このことは、生命の起源を地球だけでなく火星でも考えなければならないことを示唆している」
D. radioduransは、宇宙で生存することが知られている唯一の生物ではない。 以前の研究では、クマムシは直接の被爆で10日しか生きられないことが分かっていた。 また、バチルス菌やデイノコッカス菌が軌道上で長期間生存できるかどうかの実験も行われていますが、有毒な放射線から保護されている場合のみです。
「微生物の胞子が岩石の中で生存できるという提案、それが石器形成です」と山岸は言います。 リソパンスペルミア説は、地球上の生命が他の惑星の微生物から発生したとするパンスペルミア説のバリエーションである。 しかし、山岸教授によれば、極限環境微生物が岩石なしで何年も直接曝されることに耐えたという結果は、「マスパンスペルミア」という新しい用語を生み出す原因になっているという。 しかし、他の専門家は、マスパンスペルミア説を受け入れることに躊躇しています。
「私はすでに、生命が地球と火星の間で移動した可能性があるという考えに、ある種の確信を持っていました」と、この研究に関連していないサンタフェ研究所の理論宇宙生物学者Natalie Grefenstetteは述べています。 石器時代の証拠から、生命の移動は可能であると確信した。しかし、彼女は、質量パンスペルミアには一つの大きな限界があると見ている。それは、浮遊細胞の塊が、ある惑星からの放出と別の惑星への再突入に耐えなければならないことだ。 「それは、浮遊する細胞塊が、ある惑星から放出され、別の惑星に再突入しても生き残る必要があるということだ。 また、カブロールは、大量生殖の可能性についても疑問を呈している。 “radioduransが層状であれば3年生存できることを示すことは、radioduransが火星に飛躍できるために必要な数字から非常に遠い。” 数年の旅は理論的には可能ですが、科学者達は、物質が太陽系内のある惑星を出て別の惑星に着陸するのに数百万年かかると見積もっています。
「この研究の関連性は、大量パンスペリアやパンスペリアが可能だと証明することではありません」と、カブロルは言います。 「しかし、私にとっては、火星に行くときには、汚染に非常に注意しなければならないことを示しています」
多くの国が、他の惑星に微生物を持ち込む（そしてこぼす）ことを禁じた宇宙条約に署名しています。 例えば、宇宙船が誤って火星に微生物をこぼしてしまったら、その惑星に生命を発見するための将来のミッションが台無しになってしまいます。 火星の微生物が検出されたかどうか、科学者には絶対的な確信が持てないのだ。 NASAは、「マーズ2020」の探査機を滅菌温度で焼き、滅菌した衣服ですべての部品を拭き取るなど、徹底した滅菌を行った。 この研究により、宇宙船から微生物を完全に除去することが、驚くほど重要であることが明らかになりました。 また、生命の起源に関する疑問を解決するために、彼の研究チームは、火星の地下に存在する生命を探索するための顕微鏡を開発しています。 「この研究によって、私たちは常に地球上の生命が達成できるバリアを押し戻しているのです」
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