地球上で最も小さな生物の一部は火星で生き残れるかもしれない

パーサヴィアランス探査機が火星の過去の生命の証拠を探している間、地球の研究者たちは、現在火星で生物が生き残るのがいかに難しいかを調査している。フロンティアズ・イン・マイクロバイオロジー誌に掲載された新しい研究によると、火星は「私たちが知っている生命にとって一般的に過酷な場所だと考えられている」。しかし、正確にどの程度過酷なのかは、未だに疑問が残る。それを調べるために、微生物学者と他の科学者のチームが成層圏に微生物を発射した。

2月22日に発表された研究で、ドイツ航空宇宙センターとNASAの国際チームは、細菌と菌類のサンプルをニューメキシコ上空の成層圏（地球の5層大気の第2層）の中央高くまで打ち上げ、火星のような一連の過酷な環境に対する微生物の反応をテストした。チームは細菌細胞とカビ胞子を、その名にふさわしくMARSBOx（「大気中の微生物による放射線、生存、生物学的結果の実験」）と名付けられた新開発の実験容器に入れ、2019年に打ち上げられたNASAの科学気球飛行の1つで上空約24マイルまで打ち上げた。

「一部の微生物、特に黒カビ菌の胞子は、非常に強い紫外線にさらされても、この旅を生き延びることができた」と研究の共著者の一人、マルタ・コルテサオ氏は声明で述べた。

研究者らは、これまでの研究では、南極のマクマード乾燥谷など、火星のような過酷な環境における微生物の回復力を調査してきたが、昼間の地球の中部成層圏は、猛烈なレベルの放射線、乾燥、極端な気温、低酸素など、「火星の状態にさらによく似た環境的悪条件の独特な組み合わせ」をもたらすと書いている。

研究者らは、地球上で火星のような特徴を持つ地域で見つかった、環境の境界で繁殖する微生物である2つの「極限環境微生物」を含む少数の微生物を選択した。（そのうちの1つ、S. shabanensisは、紅海の過酷で塩分の多い深海から採取された。）他の微生物には、人間の皮膚に生息し、国際宇宙ステーションで発見された細菌S. capitisや、黒カビに関連する一般的な菌類であるAspergillus niger（これも宇宙ステーションに潜む菌類）が含まれていた。過去の研究では、火星で細菌がどの程度生存できるかが調査されてきたが、菌類についてはあまりわかっていないとスミス氏は言う。

宇宙飛行に備えて微生物を準備するため、研究者らは微生物をディスク上で乾燥させ、MARSBOx内の小型容器に詰めたと、NASAエイムズ研究センターの宇宙生物学者でこの研究の共著者であるデイビッド・J・スミス氏は語る。小型容器は、中層成層圏によるストレスに加え、火星の圧力とガスで満たされていた。上部のガラスパネルは放射線を通過させながら微生物が漏れ出るのを防いでいるとスミス氏は語った。

5時間ちょっと続いたこの体験は、小さな微生物たちにとってはかなり悲惨な一日だっただろう。

「日焼け止めを塗らずにビーチで過ごす最悪の日を想像してみてください」とスミス氏は語った。（おそらくもっと楽しい時間を過ごした人もいるだろう。打ち上げビデオで目立っているのは、NASA職員クリス・J・フィールド氏の子供たちが所有する冒険的なおもちゃの2体、スペース・タートルとスペース・ペンギンだ。）

研究室では、研究者らはカビの胞子が「テストされたすべての条件に対して高い耐性を示した」ことを発見したと論文は述べている。

宇宙、特に火星での「前方汚染」については長年の懸念があると、コロンビア大学の宇宙生物学者カレブ・シャーフ氏は言う。同氏はこの研究には関わっていない。その理由について同氏はポピュラーサイエンス誌への電子メールで、「地球の生物が環境を汚染すれば、土着の生命体を発見し、地球外生命について学ぶ取り組みが極めて困難になる可能性がある」と述べている。また、火星に繊細な生態系が存在する場合、私たち自身の微生物の痕跡でそれを台無しにしてしまう可能性がある。これは大きな問題だと同氏は言う。

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「この実験により、私たちが最も懸念すべき汚染物質の種類について定量的な洞察が得られる」とシャーフ氏は言う。研究の限界の1つは、もちろん、生物が実際に火星まで旅をしていないことだと彼は言う。「もちろん、火星には表面の化学反応など他の要因があるかもしれない」

研究の著者らは、MARSBOx は将来の調査に効果的な準備を提供するものであり、この研究結果は「火星への前方汚染に関する将来の研究と政策に真菌胞子を含めることの重要性を強調する」と述べている。共同筆頭著者のカタリーナ・シエムズ氏は声明で、この研究分野は宇宙飛行士の潜在的な健康リスクを理解する上で重要であり、一部の微生物は「地球から独立して食料や物資を生産するのに役立つ可能性があり、これは故郷から遠く離れた場所では非常に重要になる」と述べた。

この研究により、「陸上の微生物が火星のような環境にどう反応するかを示す例がさらに 4 つ得られました」とスミス氏は言う。「そして、ご存知のとおり、私たちはまだ表面をなぞっているだけです。」