小さな苔が「星間移動」の実現に貢献できるのか？

制作：中国科学普及協会

著者：郭飛（煙台大学）

プロデューサー: 中国科学博覧会

最近、中国科学院新疆生態地理研究所の研究チームが、学術誌「The Innovation」に興味深い研究結果を発表し、シントリキア・カニネルビスと呼ばれる砂漠植物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体は、実は人類の火星征服の強力な助っ人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住計画に環境に優しい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」の謎を解き明かしましょう。

この研究は、このジャーナルの最新号の表紙に掲載されている。

（画像出典：参考資料2）

砂漠の「緑のエルフ」：エリスロミセス・セララテスの素晴らしい世界

地球上の最も驚くべき場所では、生命が今も成長し続けています。砂漠は乾燥していて、暑く、不毛ですが、この極端な環境が魔法の植物、エリスロミセス・セルラータを生み出しました。

エリスロミセス・デンタタの分布

（画像出典：参考資料2）

一見生命のない砂の海に突然緑色の「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・デンタタがその主人公の1つです。他の微生物とともに微小生態系を形成し、砂漠の「オアシス」となるのです。

エリスロミセス・デンタタは砂漠で生き残ることができるだけでなく、周囲の環境を静かに変化させています。これらは、不足している水分を吸収して蓄える天然の「スポンジ」のような働きをします。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エリスロミセス・デンタタ群集

（画像出典：参考資料2）

生き残りの芸術家：エリスロマイセス・デンタタの極限の生存能力

人生が芸術パフォーマンスであるならば、エリスロミセス・デンタタは間違いなくアクロバットの達人です。優雅なバレエではなく、スリリングなサバイバルスキルを披露します。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：人間が水分の 98% を失ったらどうなるでしょうか?その結果はおそらく想像を絶するものとなるでしょう。しかし、エリスロミセス・デンタタは細胞内の水分を98%以上失った後でも「仮死状態」のままでいられる。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、たった一滴の水で数秒以内に「復活」し、光合成やその他の生理活動を再開できることです。

脱水後の急速な回復

（画像出典：参考資料2）

冷凍タイムカプセル: -80°C の冷凍庫で 5 年間生活したり、-196°C の液体窒素に 1 か月間浸かったりすることを想像できますか? Erythromyces dentata の場合、これはまったく問題ではありません。極端に低い温度では「冬眠」状態に入り、条件が整うと再び目覚めることがあります。一般的に過酷な環境であれば、エリスロミセス・デンタタは環境に応じて自らの代謝を素早く調整することもできます。悪条件下では、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させることができます。

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が灰になってしまいますが、エリスロミセス・デンタタはこのような高線量の放射線でも生き残ることができます。

その理由は、強い放射線にさらされると、エリスロミセス・セラレート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するからです。これらの物質は強力な抗酸化防御ネットワークを形成し、植物細胞に「保護シールド」を設置するようなもので、植物細胞が放射線のテストに耐えられることを保証します。さらに、エリスロミセス・デンタタは非常に効率的な DNA 修復システムも持っています。 24時間待機している「DNA緊急チーム」のように、損傷したDNAを素早く特定し修復することができます。

火星サバイバルショー: エリスロミセス・デンタタを火星の模擬環境に置いたら何が起こるでしょうか?驚いたことに、生き残っただけでなく、また新しい植物が生えてきました!酸素不足、極度の乾燥、低温、強い紫外線に直面しても、この小さな生命体は驚くべき回復力を発揮しました。それは、いつでも赤い惑星に新たな領域を開拓する準備ができている、ミニチュアの「火星特殊部隊の兵士」のようなものです。

さらに、E. corymbosa のゲノムは驚くほど可塑性があります。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。この遺伝子発現の弾力性により、さまざまな極端な環境により適応できるようになります。

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：参考資料2）

星間開拓者：エリスロミセス・デンタタの地球外潜在力

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たとき、エリスロミセス・セララテスは私たちの右腕となるかもしれない。その極めて高い生存能力により、理想的な「恒星間開拓者」となります。

火星の表面の生息地で、エリスロミセス・デンタタの群れが静かに成長しているところを想像してみてください。火星の過酷な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化させ、他の植物が生育できる条件を作り出すこともできます。彼らは火星の緑の開拓者のような存在で、人類の移住への道を切り開いている。

Erythromyces serrulates の役割はこれに限定されません。これらは火星上の小型「酸素工場」になる可能性もある。これらの小さな植物は光合成を通じて酸素を生成し、将来の火星基地に貴重な生命の源を提供します。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。火星環境での成長を観察することで、科学者は火星の環境特性をより深く理解し、その後の探査や変革のための重要な参考資料を提供することができます。

地球外環境をシミュレートする実験装置

（画像出典：参考資料2）

砂漠から星々へ：エリスロミセス・デンタタの研究から得られた知見

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、地球上の生命に対する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、生命が存在できる限界についての新たな洞察を与えてくれます。

この研究は、地球上の環境問題に私たちがどのように取り組むかについてもインスピレーションを与えてくれます。例えば、エリスロミセス・セララテスの干ばつ耐性メカニズムは、干ばつ耐性作物の育種に新たなアイデアをもたらす可能性があり、土壌を固定して土壌環境を改善する能力は砂漠化の制御にも利用できる可能性があります。

乾燥、加水、凍結したエリスロミセス・デンタタ（左から右へ）

（画像出典：参考資料2）

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。その極めて高い生存能力は、私たちに疑問を抱かせます。初期の地球の環境は私たちが想像していたよりも過酷だったかもしれないが、そのような環境でも生命は頑固に芽生え、進化したのです。

エリスロミセス・デンタタの物語は、最も取るに足らない生命でさえも無限の可能性を秘めているかもしれないということを教えてくれます。これは、地球上のあらゆる生物種を保護する必要があることを私たちに思い出させます。なぜなら、どの生物が人類の将来の発展の鍵となるかは誰にも分からないからです。砂漠からやってきた「緑のエルフ」が、遠い惑星で生命の奇跡を咲かせるのを楽しみにしましょう！

参考文献:

1.キース・カウイング、極限環境耐性砂漠苔シントリキア・カニネルビス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.Xiaoshuang Li et. 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ある