これまでに存在した生命体の中で最も強靭な生物

The setting sun is seen from Pembroke, Malta, June 7, 2017. REUTERS/Darrin Zammit Lupi - RTX39IPZ
Researchers have found that one organism, the tardigrade, will live on when everything else goes extinct.Image: REUTERS/Darrin Zammit Lupi
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気候変動、核戦争、病気など、人類を絶滅させかねない脅威は数多くある。しかし、私たち(そして地球上のほかのすべての動物)が絶滅した後も、小さく驚異的な生物、クマムシは生き続ける。

「水グマ」や「コケブタ」と呼ばれることもあるクマムシは、通常、体長約0.5ミリで、驚くほど幅広い環境条件に耐えられる。

この極小生物を対象とした最近の研究を行った研究者たちによると、クマムシは華氏マイナス450度という低温、あるいは302度という高温で数分間生きられる。マイナス4度では数十年にわたって生き延びることができる。(対照的に、人間はそのような寒さでは10時間ももたない。)

新たな研究では、金曜日に学術誌『Scientific Reports』に掲載された論文で、オックスフォード大学の科学者3人が、地球上のすべての生命を消滅させるほど壊滅的な影響をもたらしうる天体物理学的事象を調べた。

クマムシは地球上で最も強靭な種であるため、研究者たちはそれを基準に用いた。

生命を消滅させる

科学者たちは、地球上のすべての生物を死滅させる最も単純な方法は、海をすべて沸騰させることだと考えた。そのためには、研究者たちの計算によると、地球に5.6 x 10^26ジュールのエネルギーが注ぎ込まれる必要がある。これは、現在のペースで人類が生産するエネルギーの約100万年分に相当する。

仮説上、この事態を引き起こしうる災害は3種類ある。超新星爆発、ガンマ線バースト、大型小惑星の衝突だ。

研究者たちの計算では、海を沸騰させるほどのエネルギーを地球にもたらすには、小惑星は途方もなく巨大(質量1.7 x 10^18キログラム)でなければならない。太陽系でこれに近い質量を持つ候補として知られているのは17個だけで、そのうちの1つが冥王星だが、いずれも地球と交差する軌道を持たない。したがって、このシナリオが起きる可能性は極めて低い。

ガンマ線バーストは、膨大なエネルギーを細い噴流に集中させる謎めいた爆発だ。研究者たちによると、地球上のクマムシを死滅させるには、そのバーストは42光年以内で発生し、さらにビームを地球に向けなければならない。この状況もまた、起こる可能性は極めて低い。

超新星爆発は星の大規模な爆発で、地球の海を沸騰させるのに十分な熱を生み出す。しかし、その熱のかなりの部分が地球に届くには、宇宙規模で見て超新星がかなり近くにある必要がある。

太陽を除いて地球に最も近い恒星はプロキシマ・ケンタウリと呼ばれるが、遠すぎる。そこで超新星爆発が起きても、海水温は摂氏0.1度上昇するだけだ。さらに、そもそもプロキシマ・ケンタウリは超新星爆発を起こす種類の星ではない。

この3つの事象はいずれも起こる可能性が極めて低いため、研究者たちは、太陽が液体の水が地球上に存在できなくなるほど明るく熱くなるまで、クマムシはおそらく約10億年にわたって生き続けると結論づけている。

クマムシの能力

クマムシは極限環境生物とみなされている。これは、かつて科学者たちが生命を維持できないと考えていた環境で見つかった生物を指す言葉だ。クマムシは、南極のコケの中で30年間凍結していた後に蘇生した例がある。また、宇宙空間でも生き延びられることが示されている。

Image: アメリカ自然史博物館

新たな研究の著者のうち2人は、微小生物の驚くべき強靭さについて、最近『The Conversation』に寄稿した記事で詳しく説明している。

「大気圧を地表の1,000倍以上に上げても、宇宙空間の真空状態まで下げても、クマムシは生き続ける」と研究者たちは書いている。「食べ物も水もなく、最長30年間生きられる。数千グレイ(標準的な放射線量)にも耐えられる。(10グレイはほとんどの人間にとって致死量だ。)」

クマムシには1,000種以上があり、地球上のあらゆる環境に生息している。非常に強靭である主な理由は、死に極めて近いクリプトビオシス(乾眠)状態に入れることだ。この状態では、生物の代謝活動は検出できないレベルまで低下する。体は縮み、水分のうち3%を残して失われる。つまり、完全に脱水した状態になる。

科学者たちは今もクリプトビオシスを研究している。この状態は、一部の研究者が「生と死の間にある第三の状態」と呼んでいる。また、クマムシの生物学のほかの側面も研究対象となっている。

2015年に研究者たちがクマムシのゲノム配列を解読したところ、クマムシのDNAの約6分の1が外来生物に由来することが分かった(ほとんどの動物ではわずか1%だ)。研究者たちは、極度の乾燥など強いストレスを受けると、クマムシのDNAが実際に細かく断片化するために、こうしたことが起きると考えている。細胞が再び水分を取り込み始めると、DNAを収める膜や核に一時的に隙間ができ、ほかの大きな分子が通り抜けられるようになる。

クマムシは再び水分を取り込む際に、自身のDNAを修復するとともに外来DNAを吸収する。この過程によって、ほかの種に由来する遺伝子が入り交じった状態になる。

2016年には、東京大学の科学者たちもクマムシに新たなタンパク質を発見し、それが有害な放射線からクマムシを守ることを明らかにした。

こうした能力は、科学者たちの進化の過程に対する理解を揺さぶり、人間の生存率を高める方法についての手がかりをもたらしている。

地球外生命の探査への応用

この新たな研究の主眼は、クマムシの驚くべき能力を強調することではなかった。オックスフォード大学の研究者たちは、地球に似た惑星で生命が誕生した後、それが生き残る可能性を明らかにしようとした。

ほかの地球型惑星で生命が誕生し、クマムシのように強靭な生物が生まれるなら、その惑星には今も生命が存在している可能性が高いと、著者たちは示唆している。

これは地球外生命の探査に希望をもたらす。私たちに似た惑星で生命が根付いたなら、今も生き残っている生物がいて、いつか発見できるかもしれないということだからだ。

ただし、この朗報にはいくつか留保がある。研究者たちは、深刻な気候変動のようなフィードバック過程によって生じる影響を考慮していない。そのため、最初の災害自体は比較的小規模でも、その影響が時間とともに重なっていく仮説上のシナリオがありうる。

また、ほかの地球型惑星に存在する生命は、地球の生命と似ていると仮定している。

それでも研究者たちは、人類は比較的脆弱かもしれないが、生命全体としては「驚くほど頑健」だと指摘する。

「生命が始まった仕組みを私たちは完全には理解していない。しかし、地球型惑星でいったん生命が存在すれば、宿主星の進化による場合を除き、すべての生命が完全に消滅する事象は極めて起こりにくい」と、研究者たちは論文で結論づけている。

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