この植物は水分の98%を失っても生き残ることができます。さらに驚くべきことは、火星でも生き残れるかもしれないということだ。

最近、中国科学院新疆生態地理研究所の研究チームが、雑誌「The Innovation」に興味深い研究結果を発表し、砂漠植物シントリキア・カニネルビスの驚くべき生存能力を明らかにした。

一見取るに足らないこの小さな生命は、実は人類が火星に移住するための「有能な助手」になるかもしれない！

この画期的な研究は、生命の限界についての私たちの理解を新たにするだけでなく、人類の将来の恒星間移民計画にも希望をもたらします。中国の科学者の足跡をたどり、地球の最も乾燥した場所から来たこの「緑の妖精」について知りましょう。

この研究は、この雑誌の今号の表紙に掲載されています。画像出典：参考文献[2]

エリスロミセス・デンタタの素晴らしい世界

地球の極限環境の中で、生命は粘り強く成長しています。不毛の砂漠、乾燥、高温により、極限環境植物であるエリスロミセス・セルラーテが奇跡的に誕生しました。

Erythromyces dentataの分布。画像出典：参考文献[2]

一見生命のない砂漠の砂の中に突然緑色の「カーペット」が現れた場合、それは生物学的土壌クラスト（BSC）である可能性が高く、エリスロミセス・デンタタがその主役の1つであり、他の微生物とともに微小生態系を形成して砂漠の「オアシス」を形成しています。

エリスロミセス・デンタタは砂漠で自らの生存を維持するだけでなく、周囲の環境を静かに変化させています。これらは天然の「スポンジ」のように機能し、不足している水を吸収して蓄えます。同時に、彼らは砂漠の「建築家」でもあり、分泌物を通じて緩い砂の粒子を接着し、土壌の安定性を高めています。さらに驚くべきことは、これらの小さな植物は砂漠の「窒素肥料植物」でもあり、大気中の「窒素」を固定し、不毛の砂漠の土壌に栄養を注入することができるということです。

グルバントゥングット砂漠の Erythromyces dentata の群落。画像出典：参考文献[2]

生き残る「アーティスト」：エリスロマイセス・デンタタの極限の適応力

生命の過程を芸術パフォーマンスに例えると、このパフォーマンスにおいてエリスロマイセス・デンタタは「アクロバットの達人」と呼べ、一連の「スリリングな」生存スキルを披露している。この「サバイバルアーティスト」のユニークなスキルをいくつか見てみましょう。

脱水マジック

人体の水分の 98% が失われると、その結果は想像を絶するものになります。しかし、エリスロミセス・デンタタは自身の細胞の 98% 以上の脱水に耐えることができます。このとき、細胞は特殊な糖とタンパク質を素早く合成して保護膜を形成し、細胞核などの重要な構造を包み込みます。まるで細胞に「脱水防止コート」を着せるようなものです。さらに驚くべきことは、数秒以内に「復活」し、光合成やその他の生理活動を再開するために必要なのは、たった一滴の水だけだということです。

エリスロミセス・デンタタは脱水後すぐに回復します。画像出典：参考文献[2]

凍ったタイムカプセル

マイナス80℃の冷凍庫での生活や、マイナス196℃の液体窒素に1か月間浸された状態で生き延びることを想像できますか? Erythromyces dentata の場合、これは問題ではありません。非常に低い温度の環境でも冬眠し、条件が整うと再び目覚めることができます。一般的に過酷な環境でも、エリスロミセス・デンタタは代謝状態を素早く調整することができます。環境条件が悪い場合、ほとんどの代謝活動を停止し、基本的な生存の維持にエネルギーを集中することができます。

放射線防護服

私たちの世界では、5000Gyのガンマ線でほとんどの生物は死滅しますが、エリスロミセス・デンタタは5000Gyを超えるガンマ線にも耐えることができます。強い放射線にさらされると、エリスロミセス・セルラーテスはカロテノイドやフラボノイドなどの抗酸化物質を大量に生成します。これらの物質は、植物細胞に「保護シールド」を設置するのと同じように、強力な抗酸化防御ネットワークを形成し、核放射線の嵐の中で植物細胞が「しっかりと耐える」ことを保証します。さらに、エリスロミセス・デンタタには、24時間待機している「DNA緊急チーム」のように、損傷したDNAを素早く特定して修復できる効率的なDNA修復システムもあります。

火星サバイバルショー

Erythromyces serrulate を火星の模擬環境に置いたら何が起こるでしょうか?低酸素症、極度の乾燥、低温、強い紫外線に直面しても、この小さな生物は驚くべき回復力を示しました。生き残ることができるだけでなく、新しい植物を再生することもできる。まるでミニチュアの「火星特殊部隊の兵士」のように、いつでも赤い惑星で「新しい領域を開拓」する準備ができているのだ。

さらに、エリスロミセス・デンタタのゲノムも超可塑性を持っています。環境圧力に応じて特定の遺伝子の発現を迅速に活性化または阻害することができます。この表現の柔軟性により、さまざまな極端な環境への適応が可能になります。

エリスロミセス・デンタタの驚くべき「能力」の数々。画像出典：参考文献[2]

星間「パイオニア」：エリスロミセス・デンタタの地球外潜在能力

私たちが広大な宇宙に目を向け、人類が他の惑星に住居を建設できる方法を考えるとき、エリスロミセス・セルラータは私たちの「右腕」になるかもしれません。極限の環境でも生き残ることができるため、理想的な「恒星間開拓者」となる。

火星の表面にある生態学的キャビンで、エリスロマイセスの群れが静かに成長していると想像してください。厳しい生活環境に適応できるだけでなく、周囲の土壌構造を徐々に変え、まるで「緑の開拓者」のように他の植物が生育できる条件を作り出し、人類の「移住の大義」への道を切り開きます。

エリスロミセス・デンタタは火星の小型「酸素工場」になるかもしれない。これらの小さな植物は光合成によって酸素を生成し、将来の火星基地にとって貴重な生命の源となります。同時に、大気中の二酸化炭素を固定し、火星の大気の変革にも貢献することができます。

エリスロミセス・デンタタも火星の「生物指標」になる可能性がある。科学者は、その成長を観察することで、火星の環境特性をより深く理解することができ、その後の生命探査や環境変革にとって重要な参考資料となります。

地球外環境をシミュレートするために使用される実験装置。画像出典：参考文献[2]

エリスロミセス・デンタタの研究の重要性

エリスロミセス・デンタタの研究は、地球外探査にとって非常に重要であるだけでなく、地球上の生命の起源と進化についての理解にも大きな影響を与えます。それは私たちに生命の回復力と適応力を示し、生物学的存在の可能性の限界について新たな洞察を与えてくれます。この研究は、地球環境の変化という課題にどのように取り組むべきかについてのヒントも提供します。例えば、エリスロミセス・セラルーテの独特な干ばつ耐性機構は砂漠化抑制に応用でき、土壌環境を修復・改善する能力は科学者に干ばつ耐性作物の育種に関する新たなアイデアを提供します。

乾燥状態、加水状態、凍結状態の Erythromyces serrulata (左から右へ)。画像出典：参考文献[2]

さらに、エリスロミセス・デンタタの研究は、生命の起源を探る新たな視点も提供します。環境に対するその極端な適応性は、初期の地球の環境は私たちが想像していたよりもさらに劣悪だったかもしれないが、生命はそのような極端な環境でも粘り強く発芽し、進化することができるのだ、と私たちに考えさせます。歯の溝のある赤血球のように小さく、最も目立たない生命体でさえ、予期せぬ可能性を秘めている可能性があります。地球上の生命を大切にしましょう。人類の将来の発展を促進する上で重要な役割を果たす生物がいつ発見されるかは誰にも分からない。

私たちは、砂漠から来たこの「緑のエルフ」が、遠く離れた異星の惑星で生命の奇跡を開花させるのを楽しみにしています。

参考文献

[1] キース・カウイング「極限環境耐性砂漠苔Syntrichia caninervisは地球外環境に定着するための有望な先駆植物である」

[2] 李暁双らal.、極限耐性砂漠苔 Syntrichia caninervis は、地球外環境に定着するための有望な先駆植物です。

企画・制作

中国科学普及協会制作

著者: 郭飛、煙台大学

プロデューサー丨中国科学博覧会

編集者: ドン・ナナ

校正：徐来林

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