クマムシの大砲について知っておくべきこと

クマムシが「丈夫なクマムシ」と呼ばれるのには理由があります。過去数十年にわたり、科学者たちはクマムシを研究してきました。クマムシは、あらゆる壊滅的な脅威に耐える、非常に驚​​くべき小さな微生物です。この小さな生き物は、極度の温度から真空、高放射線まで、あらゆるものに耐えることができます。通常、淡水に生息するクマムシは、体長がわずか 100 ～ 1000 ミクロン (1 ミクロンは 1 ミリメートルの 1000 分の 1) と、非常に小さいです。

では、この頑丈な小さな生き物を止めるものは何なのだろうか？ 『アストロバイオロジー』誌に掲載された新しい研究によると、その止めるものは、2段式軽ガス銃から発射されたナイロン弾で砂の標的に向かって発射されるものだという。

しかし、微生物を高速で撮影するのには理由があります。それは、地球外生命体の限界を理解することです。

実験を率いたロンドン大学クイーン・メアリー校の博士課程の学生アレハンドラ・トラスパス氏や、彼女の指導教官でイギリスのケント大学の宇宙科学教授マーク・バーチェル氏のような研究者は、あらゆる生物が生き残るために克服しなければならない障害を体系的に解決しなければならない。隕石のような飛び交う岩が惑星や月に向かって衝突するという仮定の場合、生物は真空に置かれ、放射線にさらされ、凍結されても生き残ることができなければならない。聞き覚えがあるだろうか？

クマムシがそのような条件に耐えられることを証明する研究は発表されているが、次のステップはクマムシが衝撃の力にどのように反応するかを見ることだった。

「もしクマムシが岩の上にいて、新月にぶつかったら、その衝撃に耐えられるだろうか？そして衝撃波が通り抜けたら、クマムシは死んでしまうだろうか？それが私たちがテストしていたことだ」とバーチェルは言う。「クマムシの実際のコロニーがそこにいるわけではない。クマムシはモデル生物として使われている。クマムシがそれをできて、私たちが知る限り最も硬い生物だとしたら、そうだろう？他の生物ならできるかもしれないが、クマムシができないなら、クマムシが私たちが知る限り最も硬い生物であるなら、おそらく他の生物もできないだろう。」

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これをテストするために、研究者たちはクマムシを 48 時間冷凍して、冬眠のクマムシ版である「ツン状態」にしました。この状態ではクマムシは水分のほとんどを排出し、凍結してから復活し、代謝活動はほぼ平坦になります。これがクマムシの生存状態です。

トラスパスは銃にクマムシを装填し、月や火星のような砂地を模して主にシリカで作られた標的に向けて発射した。発射されたチャンバーは、宇宙の条件をさらに模擬するため真空状態だった。クマムシは最初は毎秒500メートル（時速1,118マイル）の速度で発射され、次第に毎秒1キロメートル（時速2,237マイル）まで速度が上がっていった。

「生き延びたとしても、通常、さまざまな速度から回復するのに16時間から72時間かかります」とトラスパス氏は言う。「生き延びなければ、もちろん死んでしまいます。」

研究者たちは、500、600、700メートルの速度ではクマムシの生存率が100％であることを発見した。クマムシを発見して回収した後、トラスパス氏はクマムシがまったく問題なく、普通に動き回り、餌を食べていると報告した。その後、825メートルの速度では、3匹のうち1匹が蘇生できず、生存率は65％に低下した。

「その後、秒速900メートルでは破片が飛び散りました。生存者はいませんでした」とトラスパス氏は言う。「700から900の範囲では、生存率が100％からゼロになります。」

これは今回の研究の範囲を超えているが、トラスパス氏は、クマムシの内部でどのような変化が起こり、このような現象が起こるのかを調査する余地があると考えている。同氏は、このレベルのショックを受けたクマムシは動き回ったり、餌を食べたりすることはできるが、繁殖はできないことを発見した。同氏は夏に遺伝子分析を実施し、内部に損傷があるかどうか、あるいはこれが進化的防御機構であるかどうか解明したいと考えている。

これらの結果を得るには、顕微鏡でクマムシを何時間も見つめる必要がありました。「衝突後の最初の数時間は、クマムシがツン状態だったため、ほとんど何も見えませんでした。とてもとても小さくなります」とトラスパスは言います。「その後、時間が経つにつれて、クマムシが見え始めます。まるで小さな繭から蝶が出てくるようです。」丈夫な小さなクマムシは、ゆっくりと元の大きさに戻り始め、動き回り、またしても過酷な試練を生き延びたことを知らせます。

では、このすべては何を意味するのでしょうか。研究者たちは、これらの発見は地球上で同様の生命がどのように始まったかを示唆していると考えています。あるいは、エウロパやエンケルダウスの衛星のような他の場所にも同様に複雑な生物が存在することを示している可能性もあります。なぜなら、これらの衛星の表面は氷で覆われており、その下に液体の水がある可能性があるからです。

この研究は、生命は宇宙で生まれ、小惑星が惑星や月に衝突した後に発生する隕石によってさまざまな世界間を旅してきたとするパンスペルミア説にも弾みをつけるものとなった。

「NASA​​ がかつて言っていたように、水を追え。液体の水が見つかれば、生命が見つかる、というのが希望だった」とバーチェル氏は言う。液体の水は生命の存在を示唆しており、だからこそ氷の衛星は地球外生命の探索において特に関心を集めてきたのだ。

エウロパとエンケラドゥスは、月の氷の表面に水が噴出する原因となる潮汐の影響を受けています。地球上で水が生命を支えられるのであれば、おそらく、その噴出物の中にも生命が存在すると信じるだけの根拠があるでしょう。クマムシは、最もあり得ない状況でも生命が生き延びる方法を理解するためのパズルのもう 1 つのピースにすぎません。

訂正：この記事の以前のバージョンでは、アレハンドラ・トラスパスの名前が最初に言及された後、トラパスと書かれていました。