宇宙微生物学

宇宙微生物学、または宇宙微生物学は、宇宙空間の微生物を研究する学際的なアプローチから生まれたものです。これは、微生物学と宇宙生物学の両方を組み込んだ学際的なアプローチから生まれたものです。宇宙生物学の取り組みは、生命の起源を理解し、地球以外の生命を探すことを目的としています。微生物は地球上で最も広く分布している生命体であり、ほぼあらゆる環境に定着できるため、科学者は通常、宇宙生物学の分野で微生物生命に焦点を当てています。さらに、小さく単純な細胞は、通常、より大きな多細胞生物よりも惑星で最初に進化し、パンスペルミア理論によって惑星から惑星へ運ばれる可能性が高くなります。^[1]

地球外微生物の探索は、その有望な環境と近さから火星に主に焦点を当ててきたが、宇宙生物学的な探索地としては、エウロパ、タイタン、エンケラドゥスの衛星などがある。これらの地点はすべて、現在または最近まで液体の水が存在していたことがあり、科学者はこれが生物生命の最も重要な前駆物質であると仮定している。エウロパとエンケラドゥスの表面を覆う氷の層の下には、大量の液体の水が隠されているようだ。一方、タイタンは、地球以外で表面に液体炭化水素を持つ唯一の惑星である。火星は、最近の歴史において表面で液体の水が活動していたことを示す説得力のある証拠があるため、生命探索の主な関心領域となっている。さらに、火星の大気には、生命に必要な必須元素である炭素と窒素が豊富に含ま^れ

1975年、NASAのバイキング計画は、科学機器を搭載した2機の同一の着陸船を火星の表面に打ち上げた。その生物学的実験には、火星の土壌の成分を特定するためのガスクロマトグラフィー質量分析、火星環境とのガス交換の分析、炭素固定が起こったかどうかを確認するための放射性14C^の熱分解放出、代謝プロセスを識別するための7つのミラー・ユーリー生成物とともに追加の14C^の標識放出が含まれていた。^[3]標識放出実験は、2008年にNASAのフェニックス宇宙船が火星の表面に過塩素酸塩の存在を示すまで、非生物学的化学反応では決定的に説明できない唯一の結果を生み出した。そのような化合物は、着陸船によって記録された放射性標識CO _2を生成する可能性がある。 ^[4]

2012年から運用されているNASAの探査車キュリオシティは、岩石に保存された有機物や過去の地下水の証拠など、火星の歴史的条件が生命に適していたという証拠を発見したが、生命体は発見されていない。^[5]

2014年、ロシアのTASS通信社のウラジミール・ソロヴィヨフは、宇宙飛行士が国際宇宙ステーションでプランクトンを発見したと主張した。NASAの職員は、この主張を裏付ける証拠は見つからなかったが、一部の極限環境微生物は宇宙で生存できる可能性があると予測した。 ^[6]

地球上では、宇宙のさまざまな環境条件をシミュレートした環境に対する地上微生物の反応に関するデータを収集する研究が数多く行われてきました。宇宙空間の孤立した要因（微小重力、銀河宇宙放射線、太陽紫外線、宇宙真空）に対するウイルス、細菌細胞、細菌および真菌胞子、地衣類などの微生物の反応は、宇宙および実験室のシミュレーション実験で決定されました。一般的に、微生物はシミュレートされた宇宙飛行環境で繁殖する傾向があり、対象は成長促進の症状を示しました^[8]。また、通常は抑制レベルの抗生物質が存在するにもかかわらず、通常とは異なる増殖能力を示しました。実際、ある研究では、微量（バックグラウンドレベル）の抗生物質への曝露により、シミュレートされた微小重力下で抗生物質耐性が獲得されました^[9]。これらの反応促進を説明するメカニズムはまだ発見されていません。^[10]

生物圏の上限を概算し、微生物の惑星間輸送理論の精度を決定するために、宇宙環境で微生物が生存する能力を調査した。調査した変数の中で、太陽の紫外線放射が微生物サンプルに最も有害な影響を及ぼした。すべてのサンプルの中で、地衣類（Rhizocarpon geographicumとXanthoria elegans）のみが2週間の宇宙への露出を完全に生き延びた。地球のオゾン層は太陽の紫外線の有害な影響から大きく保護するため、生物は通常、オゾン保護なしでは生き延びることができない。太陽の紫外線から保護されている場合、さまざまなサンプルは長期間生存することができた。たとえば、 B. subtilisの胞子は、宇宙で最大6年間増殖することができた。データは、隕石内の微生物の惑星間輸送の可能性、つまりリトパンスペルミア仮説を裏付けている。^[10]

現代の技術により、地球上での物質抽出に微生物を利用することが可能になり、現在の銅供給量の 25% 以上が微生物によって抽出されています。同様に、微生物は他の惑星でも同様の目的を果たし、資源の採掘、有用な物質の抽出、自立型原子炉の作成に役立つ可能性があります。現在知られている候補物質の中で最も有望なのはシアノバクテリアです。数十億年前、シアノバクテリアは大気中に酸素を送り込むことで地球の居住可能性を高め、地球の最も暗い隅で生存することができました。シアノバクテリアは、他の岩石を食べる微生物とともに、宇宙の真空の過酷な条件にほとんど苦労せずに耐えることができるようです。しかし、火星では、シアノバクテリアはそのような過酷な条件に耐える必要さえありません。^[11]

科学者たちは現在、火星にバイオリアクターや類似の施設を設置する可能性について研究している。これは完全にシアノバクテリアで稼働し、燃料電池の作成、土壌地殻の形成、レゴリスの改善、有用な金属/元素の抽出、土壌への栄養素の放出、塵の除去のための材料を提供する。その他の潜在的に有用なさまざまな機能も開発中である。^[11]