ビッグピクチャー：宇宙で生まれたショウジョウバエ

これは宇宙で育ったショウジョウバエです。宇宙が直接このショウジョウバエの体全体を白い毛で覆ったわけではありませんが、間接的にそうなっています。白いものは真菌で、このショウジョウバエは宇宙で孵化して成虫になった後、地球で育った健康なショウジョウバエのように真菌感染と戦えなかったためにこの白いものが生えたのです。

この画像は、米国の複数の研究機関の生物学者チームの研究から得られたものです。宇宙飛行士の観察と人間の免疫細胞で行われた研究から、宇宙では免疫システムが弱まることが明らかになっています。この米国のチームは、細胞レベルで何が起きているのかをもっと詳しく知りたかったのです。宇宙を旅する小さなハエから、低重力ではハエの免疫システムの重要な構成要素が機能しなくなることがわかりました。この免疫システムは、人間にも同等の機能を持っています。

研究チームは、この発見によって、宇宙で過ごした後に人間も免疫力が低下する理由について、いくつかのアイデアが浮かんだと、本日PLOS ONE誌に発表した論文に記している。地球上の研究室で遠心分離機を使ってハエのために作り出した高重力環境で行った実験では、重力にさらされることで宇宙での免疫効果を防げる可能性も示唆された。

宇宙のハエも地球のハエも同じ遺伝子を持って生まれたが、どの遺伝子がオンになって働くかはそれぞれ異なっていた。

研究チームは、スペースシャトル「ディスカバリー」に乗せてショウジョウバエの卵を宇宙に送りました。（おもしろい事実：これは免疫学の名の下に宇宙に行った最初のハエです。）卵は宇宙で12日間過ごし、その間に孵化し、幼虫として少し這い回った後、成虫になりました。その後、卵は地球に戻り、生物学者が大腸菌またはボーベリア・バシアナと呼ばれる真菌のいずれかに感染させました。（私は宇宙で生き延びましたが、真菌感染症にかかっただけでした。）

宇宙ハエの免疫システムは大腸菌を撃退したが、ボーベリア・バシアナ菌は撃退できなかった。一方、地球上で飼育された同様の対照ハエは、両方の感染症を撃退した。

宇宙のハエがなぜ菌に悩まされているのかを解明するため、科学者たちはハエの遺伝子をすべて分析した。宇宙のハエも地球のハエも同じ遺伝子を持って生まれたが、どの遺伝子が活性化して働くかは両者で異なっていた。地球のハエでは、菌に感染した後、免疫系に関連する遺伝子が活発に働いた。他の遺伝子の中でも、地球のハエはTollシグナル伝達経路と呼ばれるものを活性化した。科学者たちはハエが菌と戦うためにこの経路を使うことを以前から知っていた。人間にもTollのような遺伝子があり、これも免疫に働いている。

宇宙飛行するハエは、家にいるハエとは反応が異なっていた。宇宙飛行するハエは、ボーベリア・バシアナに遭遇した後、いくつかの免疫遺伝子を活性化したので、完全に無力だったわけではない。しかし、地球上のハエが使用する遺伝子をすべて使用したわけではなく、Toll経路遺伝子を活性化したわけでもない。論文の中で、生物学者らは宇宙飛行するハエを「重度の免疫不全」と呼んだ。

不思議なことに、生物学者が地球より高い重力をシミュレートするためにハエを遠心分離機で育てたところ、ハエは普通の地球のハエよりも真菌感染症を生き延びる可能性が高かった。

研究チームは、ハエがさらされる重力に応じてハエが活性化する遺伝子を変化させる可能性のある現象について、いくつかの仮説を提示した。研究チームは、この仮説は検証可能であると指摘したが、この論文では検証しなかった。次のステップは、ミバエを国際宇宙ステーションに送り、そこでこの小さな昆虫が宇宙でより長く過ごせるようにすることだと、生物学者たちは書いている。