クマムシは小さいですが強いです。X 線、極端な温度、巨大な圧力に対して、信じられないほどの耐性を示します。新しい研究は、彼らが進化するにつれて、これらの「超能力」を与える遺伝子を他の種から獲得したことを示しています。
私たちの周りの地球上のいたるところに存在し、失われた遺伝的記憶を持った非常に小さな生物を想像してみてください。クマムシは、最大 0.2 ～ 1.2 ミリメートルの無脊椎動物で、4 対の脚、筋肉、ニューロン、微生物叢を備えたミニクマの子に似ています。それらは、海底からヒマラヤの頂上に至るまで、地球上のあらゆる場所で見つけることができます。
クマムシは、海、氷河、川、家の側溝など、常に水が存在する環境だけでなく、木のコケや地衣類にも生息しているため、クマムシとも呼ばれます。または岩。私たちはすでに 1,500 種近くの種を知っており、それらは地球の生存のチャンピオンであり、極限環境生物と呼ばれる非常に選ばれたクラブの誰もが認める王者であり、これらの生物は最も極端な環境でも生き残ることができます。
実際、クマムシは宇宙で測定された最低温度 (-272°C) や、水星で測定された温度 (+151°C) に近い温度にさえ耐えることができます。彼らは、絶対零度（-273.16°C）に近い温度でも生き続けることができます。この温度は宇宙には存在せず、物理実験室でのみ存在します。最近の物理学実験では、この種のクマムシ 3 匹のうち 1 匹が ラマゾティウス・ヴァリエオルナトゥス以下に写真を撮った、 蘇生できるかもしれない 絶対零度に近い温度にさらした後も成功しました。
「Ramazzottius varieornatus」種のクマムシの（A）水和状態と（B）クリプトビオシス（脱水後）の比較。走査型電子顕微鏡画像。 Simon Galas、Myriam Richaud、Basile Gerbaud — モンペリエ大学 — CNRS IBMM、著者提供
クマムシは、宇宙線に直接さらされた真空の宇宙空間でも 10 日間生存でき、人類の実用モデルとなっている。 宇宙生物学の研究。放射線の面では、人間の致死量の1,000倍のX線量に耐えられることがわかっています。巨大な圧力に対する耐性も数時間テストされており、驚くべきことに、60,000 階の建物に相当する重量に押しつぶされても生き延びます。
クリプトビオシス：生命停止
クマムシの最初の発見は 18 世紀に遡ります。生物学者で哲学者のラザロ・スパランツァーニ（1729-1799）は、レッジョ（イタリア、カラブリア）のイエズス会で学んだ後、1776年に著書の中でこれらの小動物に関する最初の研究を発表しました。 「動植物物理学のパンフレット」。彼はクマムシに名前を付け、クマムシが完全に脱水状態になってから水の存在下で「死後蘇生」できる能力を観察し、クリプトビオシスの現象を初めて説明する予定だ。
クリプトビオシスは、生命の兆候が検出できない「生命が停止した状態」です。この状態では、南極で採取されたクマムシは、 30年ぶりに覚醒に成功した。他のデータは、クリプトビオシスのクマムシが「生命を停止した状態」にあるだけでなく、「時代遅れ」であることを示した。実際、このクリプトビオシス状態で過ごした時間は、通常の寿命から差し引かれるものではありません（管理された繁殖におけるクマムシの種の平均寿命は約 60 日です）。要するに、クリプトビオシスに入るかどうかに関係なく、 クマムシの通常の活動寿命は変わらない。アングロサクソン人はこの現象を「眠れる森の美女」または「眠れる森の美女」と呼び、この状態にある限り生物の老化が止まることを示しています。
モンペリエのCNRS研究所 クマムシの種の内部で何が起こっているかを観察することに初めて成功した（ヒュプシビウスモデル）クリプトビオシスに入ったとき。この状態では、この種は体積の 38% を失い小型化し、体を構成する各細胞の周囲に目に見える城壁のようなものを作り出します。 この構造は徐々に消えていきます 動物の蘇生中。
種によって異なる生存戦略
しかし、最も驚くべきことが起こります 私たちの研究室の最近の研究から 最初のものに関連する種について（ラマゾティウス・ヴァリエオルナトゥス）これも私たちの農場からのものです。この種は、クリプトビオシスに入ると 32% しか小型化されません。さらに驚くべきことに、以前の種の細胞を取り囲んでいたクリプトビオシスのこの特定の城壁の存在を観察することは不可能でした。これらの実験は、クマムシのさまざまな種が他の生物種にとって致命的なストレスに抵抗できるが、その方法や使用する道具がそれぞれ異なることを示しています。
2016年から、彼らが極限環境に耐えることを可能にする一連の遺伝的ツールが、彼らのゲノムの最初の配列決定中に特定され始めた。これらのツールは、薬物やワクチンを脱水状態で保存したり、将来の宇宙ミッションに役立つ致命的な放射線から細胞を保護したりするなど、将来の革新的な生物医学応用に向けてすでに科学者らの関心を集めています。
遺伝学者らは、これらの遺伝子はクマムシが脱水症状に耐えられるようにするために獲得したものであると信じているが、クマムシがあらゆる種類の危険な環境に抵抗できるようにするのは同じ遺伝的手段であるとも主張している。科学者たちはクマムシの遺伝子構成を研究することで、クマムシの遺伝子の 40% 近くが現在地球上に生息する他の種では知られていないことを観察して驚きました。
しかし、「クマムシのユニークな遺伝子」と呼ばれるこれらの遺伝子はどこから来たのでしょうか?
1 つの説明には、遺伝子水平伝達 (または HGT) のメカニズムが関係しています。 遺伝子の水平伝達）。以下に示すように、生物は通常、親から垂直方向に遺伝子を継承します。
生物における遺伝子導入の可能性の図。著者提供
隣人から遺伝子を入手する
の場合 遺伝子の水平伝達この生物には追加のオプションがあり、それは近隣諸国から遺伝子を取得し、それが種の存続に有利であることが判明した場合にそれを保持する能力です。これはアブラムシの一種ですでに観察されており、緑色の個体はてんとう虫に食べられ、赤色の個体はスズメバチに寄生されます。アブラムシは「正しい考え」を持っていた キノコの遺伝子を獲得する 水平遺伝子伝達によって黄色を採用し、これら 2 つの捕食者から非常に効果的に保護します。
最近では、中国で確認された新種のクマムシが、ある種の細菌から遺伝子を獲得して、 致死量のX線から身を守る。これら 2 つの例では、この遺伝的贈り物の原因となる生物はまだ生きているため特定されましたが、クマムシの固有の遺伝子ではこれは不可能です。
約6億年前から地球に生息してきたクマムシは、今や絶滅した種から水平伝播によって多数の遺伝子を獲得し、真のライブラリーを構築する時間があったようだ。クマムシは、私たちの地球がその歴史の中で経験した5回の生物種の主要な絶滅に抵抗してきたため、この可能性はさらに高まります。恐竜を連れ去った最新のもの。これらのユニークなクマムシ遺伝子のうち少数はすでに同定されており、Dsup、TDR1、CAHS、SAHS、MAHS、TDP、LEA、Doda1、Trid1 などの奇妙な名前が付けられています。
これらの遺伝子をヒトの細胞や他の実験生物（ショウジョウバエ、細菌、酵母、植物など）に導入すると、X線、紫外線、強力な酸化剤など、通常は致死的な治療に対する耐性を驚くほど高めることができました。さらに良いことに、これらの遺伝子の一部に由来するタンパク質は薬物を脱水から保護することができるため、室温での保存が可能となり、高価な冷凍庫を必要とせずにワクチンを配布できる大きな可能性が明らかになりました。これらのユニークなクマムシ遺伝子の将来の利用 生物医学分野で すでに多数の特許出願の対象となっており、そこからすぐに生まれる可能性のある新しい革新的な生物医学技術を予告しており、その範囲は宇宙線からの宇宙飛行士の皮膚の保護から、使用を待つ組織や器官の脱水症状による医薬品の保存の可能性にまで及びます。
「DNAの香り」
しかし、クマムシが組み込むことができるこれらの DNA はどこから来たのでしょうか?答えは私たちの周りにあります。私たちは、周囲のあらゆる生物が放つ「DNAの香り」を常に浴びています。この DNA は環境 DNA の eDNA と呼ばれます。土壌サンプルは、それに含まれる DNA の配列を解析した後、たとえその場所を見なくても、その場所にどの生物種が生息しているかを特定することを可能にします。これは、陸上または海洋環境の生物多様性を評価するための非常に強力な手法です。最近、科学者たちは、 DNAの署名を特定する オーストラリアのパース動物園で、約 195 メートル離れたクモの巣から採取されたサンプルから採取されたアジアゾウとキリンの標本。
科学者らは、これらの eDNA 断片がクマムシの種や特定の線虫、その他の無脊椎動物でどのようにして発見されるかを説明する可能性のあるシナリオを想像しました。これらの微生物はすべて、多かれ少なかれ長期にわたる脱水状態に耐える能力を共有しています。
脱水症状に続いてクリプトビオシス状態にある場合、進行性の症状が観察されます。 壊れた染色体。
クマムシは水分を補給するとすぐにこの損傷を修復することができます。水は、染色体が存在する細胞の核に eDNA の断片を輸送できる可能性があります。クマムシの断片化された染色体中にそれらが存在することにより、修復機構が働いていると同時にこれらが組み込まれる可能性を想定することが可能になる。
環境に存在する新しい遺伝子を捕捉する能力を持つクマムシは、地球上から姿を消して久しい種から優れた特性を持つ遺伝子を蓄積してきました。これらのユニークなクマムシ遺伝子には、薬物や脆弱な組織の保護と輸送の新たな可能性、宇宙機関や加齢の影響と戦うための皮膚化粧品によってすでに計画されている将来のミッションのための新たな保護を提供することにより、おそらく将来の生物医学革命の秘密が含まれています。
#クマムシは絶滅種の遺伝子のおかげでほぼすべてに抵抗します