クマムシがなぜこんなにもタフなのかが分かるかもしれない

クマムシは地球上で最もタフな動物の1つです。一般に「クマムシ」と呼ばれるこの微小な生物は、水や酸素のない極度の温度の環境でも生き残ることができます。科学者たちは、この小さな無脊椎動物がこのような過酷な環境に耐えるために使用する正確な分子メカニズムを特定した可能性があります。クマムシは、環境内の居住不可能な要素を検知し、いつ休眠し、いつ通常の活動を再開するかを指示する分子センサーを持っています。この研究結果は、1月17日にオープンアクセスジャーナルPLOS ONEに掲載された研究で説明されています。

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クマムシとは何ですか？

クマムシには 1,100 種以上が存在します。これらの自由生活性の無脊椎動物は、節足動物の近縁種と考えられています。クマムシの大きさは約 0.04 インチ以下で、さまざまな生息地に生息しています。クマムシは、顕花植物、苔、砂、淡水、海に生息しています。

植物食性のクマムシのほとんどは、口針で個々の植物細胞に穴を開け、細胞の内容物を吸い出して栄養を得ます。中には、他の小型無脊椎動物を食べる捕食性の肉食動物もいます。

ドイツの動物学者 JAE ゲーゼは 1773 年に顕微鏡でクマムシを観察し、その体がしわしわになって縮んだクマのように見えると記録しました。彼はそれをkleiner Wasserbär 、つまりドイツ語で「小さなクマムシ」と名付けました。

彼らはどうやって極限の環境で生き延びるのでしょうか?

乾燥した不毛な環境など、住みにくい環境に直面すると、クマムシは休眠状態に入り、休眠状態になります。クマムシの 8 本の脚は縮み、体は脱水状態になり、代謝はほぼ感知できないほど遅くなります。クマムシは丸まってボール状になります。クマムシは何年もこの状態のままでいることができます。これまで科学者たちは、クマムシが栄養を必要としない死に近い状態に入る、またはそこから抜け出すためのシグナルが何なのかわかっていませんでした。

この新しい研究では、研究者らはクマムシを華氏マイナス 112 度の温度、または高濃度の過酸化水素、塩、または砂糖にさらして、実験室で休眠状態を誘発しました。クマムシの細胞は、これらの有害な条件に反応して有害な酸素フリーラジカルを生成しました。フリーラジカルは他の分子と反応しますが、システインと呼ばれるアミノ酸も酸化します。システインとは体内のタンパク質の構成要素の 1 つで、反応によってタンパク質の機能と構造が変化し、クマムシに休眠状態に入るよう信号を送ります。システインによりクマムシは環境を察知し、ストレス要因に反応することができます。

環境が改善され、フリーラジカルがなくなると、センサーは酸化されなくなる。クマムシは休眠状態から再び目覚める。研究チームはまた、システインを阻害する化学物質をクマムシの環境に散布し、クマムシがフリーラジカルを感知できず、休眠状態に入らないことを発見した。

研究チームによると、これらの結果は、システインが複数のストレス要因に応じて休眠のオン/オフを切り替える重要なセンサーであることを示している。システイン酸化は、絶えず変化する環境でクマムシが生き残るために使用する重要なメカニズムであることを示唆している。

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「私たちの研究は、ストレス条件に対するクマムシの生存は可逆的なシステイン酸化に依存しており、それを通じて活性酸素種がクマムシが外部の変化に反応できるようにするセンサーとして機能していることを明らかにした」と著者らは声明で述べた。

これは人間を助けることができるでしょうか?

このメカニズムに関する今後の研究により、これがすべてのクマムシ類で起きるのかどうかが判明するかもしれない。フリーラジカルは加齢に伴う病気と関連している可能性があるため、クマムシ類の研究が進めば、科学者は老化についてより深く理解できるようになるだろう。

「これが普遍的に保存されている防御メカニズムであるかどうか、そしてこれがクマムシ類の種全体で保存されているかどうかは、本当に重要な疑問です」と、ノースカロライナ大学チャペルヒル校の研究共著者レスリー・ヒックス氏はニューサイエンティスト誌に語った。その答えは、老化のプロセスや長期宇宙旅行の実現方法をより深く理解するのに役立つかもしれないと彼女は言う。