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2017年5月29日 (月)

クマムシは体内生成したタンパク質を利用して無代謝状態となり極限環境を生き延びる

クマムシは、150℃の高温、絶対零度の極寒、高濃度の放射線、無水分(乾燥)、真空の中でも、体内の水分をほぼゼロまで減らして無代謝状態(クリプトビオシス)となることで生き延びることができます。
他にもクリプトビオシスにより極限環境を生き延びる生物(ネムリユスリカ、ワムシ等)も存在し、それらは体内でトレハロースという糖が大量に生成され、体内の水分と置き換わってガラス化(固化)→保護することで生き延びることがわかっています。
クマムシも同様のメカニズムを持っていると推測されていましたが、トレハロースはほとんど合成されていませんでした。
しかし、クマムシ固有のタンパク質が、他のクリプトビオシス生物におけるトレハロースと同じ働きをしていることが判明しました。
異種生命体から取り込んだ遺伝子と上記タンパク質生成の関連は未解明ですが、クマムシは過酷な外圧に適応するために、あらゆる可能性の中から適応解を模索してきたのではないでしょうか。
◇クマムシが地球上で最強な生き物である理由リンク
<ギズモード>より
////////↓↓引用開始↓↓////////
ノースカロライナ大学の研究チームはTDPsと呼ばれるクマムシ固有のタンパク質に注目しました。このタンパク質はクマムシの体の一部をガラスのようなものに変化させ、乾燥からくる細胞の破壊を防ぎます。Molecular Cellジャーナルの中で、この仕組みは農業や医学にも役立つかもしれないと研究チームは語っています。
「極限環境微生物」に分類されるクマムシは200年にも渡って科学者たちを混乱させ、また同時に感動させてきました。ずっとずっとそのまた昔、古代から存在するこの可愛らしいクマムシはどんなひどい自然下に置かれても生きながらえることが可能な不思議な生物なのです。
普通、遺伝子というのは親から子へと受け継がれるもので、他者からの遺伝子を受け継ぐことはできないのですが(遺伝子水平伝播と呼ばれています)、最近の日本の研究でクマムシの遺伝子は異種生命体の遺伝子から成り立っているということがわかったのです。
クマムシは1,000以上の種が存在していて、普段は湿った苔の上を這っていたり、海の中を泳いでいたりします。いろんなところへ移動するため、生き延びるための術を身につけていったと考えられています。先に述べた通り、極寒の地でも、放射線の中でも、水分のない場所でも生きることができるのです。
クマムシが自身を乾燥させる際、自分の表皮の中に足と頭を引っ込めてボールのような形になります。こうして冬眠、いや乾眠をするのですが、なんと10年以上この状態を保つことができるそうです。水があればまた眠りから起きます。
イースト菌や塩水エビ、無体節ぜん虫などはトレハロースと呼ばれる糖分を使って乾燥をしのぎます。科学者たちは長い間、クマムシも同じ方法で乾燥から身を守っているものだと考えてきましたが、調査の結果クマムシの体内にはトレハロースがほとんど検出されませんでした。ということは、何らか他の方法を使っているのだと考えたノースカロライナ大学の研究チームは、その方法を見つけようと乗り出したわけです。
まず研究チームは実験のプランを立てました。クマムシを寒さ、乾燥などのいろいろなストレスレベルにさらします。クマムシ固有のタンパク質TDPsがクマムシが自身を乾燥させていく過程で出てくるのか観察しようというプランです。一般的なタンパク質と違ってTDPsは三次元構造を持っていないためガラスのような表面になります。この特殊なタンパク質TDPsの働きをチェックするために、研究チームはこの遺伝子を他の生物に注入してみました。
「TDPsはクマムシが自分たちを乾燥から守るために必要なタンパク質です。しかしこのTDPsをバクテリアやイースト菌に入れたところ、それらの乾燥への耐久が増加しまし」と話すのは研究チームのリーダーThomas Boothbyさん。「驚くべきことですが、TDPsは試験管の中の乾燥に敏感な酵素のような物質でさえも保護することができるとわかりました。ガラスのような固形物が乾燥に敏感な分子をコーティングして、壊れるのを防いでいるからなのです」とBoothbyさんは話します。
Boothbyさんは、トレハロースを使わないクマムシが乾燥に対して同じような解決法を利用していることがいちばん興味深いことだと話しています。「トレハロースは細胞や構成分子を守るためにガラスのような形状になると考えられています。クマムシのタンパク質も同じような働きをしていますし、ガラスのような形状になるところも同じです。これは収束進化のいい例で、自然界は同じような方法で自分たちを守ろうと進化しているのです。ただ糖分とタンパク質という2つのまったく違ったものを使ってですが」とのことです。
~後略~
////////↑↑引用終了↑↑////////



稲依小石丸

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