| 宇宙飛行士候補 D.ラド・バクテリア |
| Credit: Michael Daly (Uniformed Services University of the Health Sciences),
DOE |
| 画像の説明 |
これらのバクテリアは、他の惑星で生き残る可能性がありました。
地球研究室では、放射線耐性菌（D.ラド）は放射線、極端な温度、脱水と遺伝子に有害な化学製品に対する照射の極端なレベルを生き残ります。
驚くほどに、それらは自身のDNAを通常48時間で修復する能力を持ちさえします。
人類の宇宙飛行士が、他の世界上で生き残るのを手助けするために順応性があるかもしれないので、極限環境微生物として知られるD.ラドのようなバクテリアは、ある程度ＮＡＳＡにとって興味をそそります。
D.ラドのDNAの最近の図は、生物学者が薬、純粋な水と酸素を生産する能力で、それらの生き残り技術を増大させることができるかもしれません。
すでに、それらは有毒な水銀の流出をきれいにするのを援助するために遺伝子工学で生かされています。
最も古い残存する生物体の一つのD.ラドは、食物保存技術を調査する科学者が容易にそれを殺すことができなかった1950年代に偶然に発見されました。
この画像の放射線耐性菌は、皿内で静かに成長しています。 |
今日の宇宙画像は、微生物の宇宙です。
主役のD.ラド・バクテリアは、有害な放射線や宇宙船に耐えうる能力を有している模様です。
別の惑星などの探索に、機械の他に有機物を搭載して検証するときに、最初の宇宙飛行士候補になるかもしれません。
関連は、D.ラド・バクテリアとペニシリンを作る微生物などです。
日ごろ美味しく頂いているチーズも微生物の力によっていることは、周知の事実ですが、微生物の画像も星々の画像に劣らないほど魅力があるようですね。
2004年4月26日 t.sasaki |
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| D. rad Bacteria: Candidate Astronauts |
| Credit: Michael Daly (Uniformed Services University of the Health Sciences),
DOE |
| Explanation |
| These bacteria could survive on another planet. In an Earth lab, Deinococcus
radiodurans (D. rad) survive extreme levels of radiation, extreme temperatures,
dehydration, and exposure to genotoxic chemicals. Amazingly, they even
have the ability to repair their own DNA, usually with 48 hours. Known
as an extremophile, bacteria such as D. rad are of interest to NASA partly
because they might be adaptable to help human astronauts survive on other
worlds. A recent map of D. rad's DNA might allow biologists to augment
their survival skills with the ability to produce medicine, clean water,
and oxygen. Already they have been genetically engineered to help clean
up spills of toxic mercury. Likely one of the oldest surviving life forms,
D. rad was discovered by accident in the 1950s when scientists investigating
food preservation techniques could not easily kill it. Pictured above,
Deinococcus radiodurans grow quietly in a dish. |
2004年04月25日号
放射線に耐える微生物の宇宙飛行士候補
画面のレイアウトは、1024×768を基準にしています。文字の重なり・ずれ等が上記以下のサイズおよびインターネット・エクスプローラ以外のブラウザで発生している模様です。
日本語変換で一般的にカタカナにならない語彙は、原語で表記しています。
このサイトの翻訳文は、原文を正確に訳したものではありません。
ページ作者の解釈による意訳ですから正確を期す方は、原文を参照して下さい。 t.sasaki |
３Ｄ立体画像の付録です。交差法で立体的に見るには、左右の画像の中間(画像下の真ん中の黒点の上)に両目の焦点を合わせます。いわゆる、寄り目にします。平行法で立体的に見るには、左右のそれぞれの画像の下にある黒点の上の真ん中あたりに視線を持っていきます。このときには、両方の画像が、ぼんやりと見えるように画面をつき抜いてその先に焦点を当てるつもりで見ます。
ほとんどを交差法にしています。平行法で見たい方は、画像をコピーして左右の画像を入れ替えてください。２００２年４月３０日ページに立体視の方法について掲載しています。
Credit: NASA
Credit & Copyright : Joanne Whallon
Credit & Copyright : Catherine McGowan and Steven Rozeveld
Credit & Copyright : C.L. Davis, University of Illinois
Credit & Copyright : Joanne Whallon
Credit & Copyright : Richard Edelman
この景色の中央の大きい、丸い物体は、珪藻類です。
珪藻類は、それ自身周辺で二酸化ケイ素殻を育てる原生生物です。
珪藻類が分かれるとき、各々の子はそれをもつ本来の殻の半分をとって、受け継がれた殻部を補足するために釣り合う他の半分を発達させます。
珪藻類は、湿った環境の例えば池などで頻繁に見つかります。
それらも、ほとんど土で成長します。珪藻類は、土の表面だけの層で成長して、光合成を通して食べ物を産み出すために日光を使います。
可視光で見るとき、珪藻類のこの種は黄褐色です。
2つの基本的な種類の珪藻類があります。
この微生物の様に、丸いものを伸ばします。もう１つの細長い珪藻類は、自身をあちこち移動することができますが、球状の珪藻類はそうすることができません。
珪藻類には、10,000ぐらいの種があるかもしれません。
化石化された珪藻類の巨大な累積物は珪藻土を作ります。そして、それが歯みがきや濾過装置に使われます。
これは、混合物パイルでバナナの皮で成長しているのを発見された型です。
この型の「分岐」上で小さい丸い物体は、一種の芽胞です。
芽胞は、いくぶん種のようです。
これらの芽胞は、分生子と呼ばれて性別とは無関係です。
分生子がある「枝」は、分生子柄と呼ばれています。
この眺めで大きい生きものは、牛の第一胃（胃のうちの1つ）内で生きる原生生物です。
原生生物は、数珠またはソーセージ結合の列のように見える多くの他の微生物でおおわれています。
より小さい微生物は、細菌（一種のバクテリア）です。
細菌という語は、多くの種類の棒形のバクテリアのどれにでも言及するのに用いられます。
数種類の植物食動物は、反芻動物と呼ばれている牛など、内臓内に類似した微生物種族を持ちます。
ヤギ、トナカイ、ラクダ、キリンと鹿は、全て反芻動物です。
アメーバは、微生物の世界で最も有名なメンバーの一部です。
アメーバには、一定の形がありません。
その代わりに、動いて食べる間、原形質のこれらの小塊は絶えず形を変えます。
アメーバは、「人造の足」と呼ばれている偽足の「体」の部分を広げて、それから新しい場所にそれ自体を移動するために偽足を使って動きます。
餌を食べる間、アメーバも形を変形する能力を使います。また、拡張した偽足で食物を囲み、餌食を飲み込みます。
あなたが食物のためとあなたの愛するもののために感謝を捧げる食事の時間に、あなたは、また、健康と味蕾のためになったアオカビのような微生物に感謝を捧げたいかもしれません。
アオカビの性質は、抗生物質を作ります
1928年に、この驚くべき真菌は、有名な抗生物質（ペニシリン）を生産しました。
アレキサンダー・フレミングは、アオカビの一種の型が物質を生産すると述べました。その後、その存在がバクテリアを殺すペニシリンとして知られました。
この抗生物質は、多く見つかった最初で、伝染病を治療しました。
さらにアオカビの型は、チーズを作ります
アオカビ真菌の他の種類は、ブルーチーズとロックフォート・チーズに特徴のある味覚と青い色を与えます。
これらは、粘着物の型の芽胞です。
レーズンのように見えるいくぶん丸い物体は、芽胞です。ゆがんだ針のようなロープのように見える物体は、非常に細い糸です。
非常に細い糸は、弾力のある微生物の短い吊りひもの働きをして、空気に芽胞を投げつけます。
粘着物の型が、コロニーを作る新しい場所に、植物の種に類似して芽胞を風で運ばせます。
芽胞は、非常に強靭です。
世紀の長い間に睡眠状態だった後でさえ、いくつかは新しい有機体になって生きられます。
芽胞は、黄橙色から茶色または、錆びて赤みがかった茶色のように色で変化します。
この粘着物の型は、世界中の多くの場所で見つけられますが、一般には森の中です。そして、枯木、落葉、他の森のゴミにたよって暮らします。
一般に型と呼ばれているけれども、この微生物は菌類の型と関連がありません。
その代わりに、それは原始性生物です。
Credit & Copyright : Shirley Owens, Center for Electron Optics, Michigan
State University
特に敵対的な状況において、自然の中の他の有機体の様にバクテリアは、生き残りのためにお互いに依存します。
これまでの画像では、酸素がない所や微生物がメタンを作る所など、いろいろな環境によるバクテリアを示しました。
この特定の環境では、科学者がそのような有機体を研究するために研究室でバイオマス圧力釜と呼ばれる器具を準備してメタン生み出します。
この画像の微生物の一部は、メタン製造の変種の名前でメタン生成微生物と呼ばれています。
酸素がない所で、メタン生成微生物は生きます。
酸素なしで成長する他の微生物のように、メタン生成微生物は嫌気性生物と呼ばれています。
この共同体で生じるメタンが、燃料のために使われて、天然ガスがあなたの家を暖めたたり、可燃性気体として知られています。
バクテリアは、しばしば表層に住むことを好みます。
表層に住んでいるバクテリアと他の微生物は、人々が一般に粘着物と呼ぶぬるぬるした表面から構成されています。
これほど細い生き物で構成されているので、「バイオフィルム」と呼ばれています。
これらの画像は、走査型電子顕微鏡を使って撮りました。
Credit & Copyright : Henry Aldrich
過去の世紀に、人類は細菌学のテーマを含む微生物の環境の相当な理解を開発し始めました。
しかし、人が達成したのと、同じくらい非常に、微生物は一般に科学の表面を走り書きするだけだったようです。
そのような微生物の走り書きは、ほとんど毎日、科学の展望を変えています。
微生物に関連する複雑さと多様性は、調査、分類、応用の難しい領域にしています。
発見される多くの微生物は、特にその並外れた能力と一見終りのない可能性のために多くの注目を受けました。
この微生物は、名前を放射線耐性菌と割り当てられました。
完全にこの微生物の重要性を握るために、人はその歴史を調べる必要があります。
そして、その魅力的な特徴を調査と人間にとっての有意性に触れなければなりません。
最初に、D.ラドの歴史のルートは、実験で種をまいて発生しました。
D.ラドは、コーラバリスにあるオレゴン農業試験場でアーサー・W・アンダーソンによって1956年に発見されました。
アンダーソンは、最初にメガラド範囲で放射によって殺菌したにもかかわらず腐敗した挽き肉の缶から気がついて、後から赤いバクテリアを分離しました。
文字通り「放射に耐える変な実」を意味して、D.ラドは、耐性菌族のメンバーとしてその後分類されました。
それは、耐性菌が植物状態細胞の大部分の放射線抵抗の示差的特徴を持つという注解に関します。
耐性菌族は、デイノコックス属とデイノバクター属から成り、それぞれグラム陽性とグラム陰性の2つの属の主な違いがあります。
それに加えて、耐性菌は、酸素による成長のために非常に複雑な媒体を必要として、赤みがかったコロニーに対してピンクをもたらします。
有益な予備知識の引用のような上記の被覆材について、D.ラドが提供するかもしれないと、特徴に魅され興味をそそる配列を調べるかもしれません。
D.ラドの多くの特徴の中で、最も注目すべき若干の点は、遺伝子に有害な化学製品、酸性損傷、イオン化することと紫外線放射の高いレベルと乾燥に対する極端な抵抗が含まれます。
極端な環境を耐えぬく能力は、損傷を受ける染色体を修復するD.ラド能力にあると考えられます。
乾燥と染色体のDNAの放射線が原因となって二重の繊維破壊で、暖まるということが知られています。
D.ラドは、その後の2システム処理を用いて、通常で12から24時間で最も重要な方法で染色体断片を修復します。
最初に、D.ラドは、若干の染色体断片を再結合するためにアニール化された一つの繊維と呼ばれる処理を働かせます。
次に、D.ラドは、同族の組み換えとして知られている処理を働かせます。そこで、少し変えられたけれども、効果的なRecAタンパク質は、二重の繊維破壊を取りつくろいます。
RecAタンパク質は、もう一つの分子からの使えるDNAを切って、それを傷つけられた繊維に付け加えることによって働きます。
しかし、これらの修復方法だけがD.ラドに特有ではありません。したがって、これだけでは、その放射線抵抗を説明することができません。
前記で述べたことが、科学者に「生命救助」仮説を提案させました。
仮説は、同族の組み換えを速くするために、同一のDNA連続が互いに近いように、D.ラドがそのゲノムのコピーを整列させると述べます。
D.ラド遺伝子が4つの異なった円形の染色体で包むことを確認するために、この提案は、現在十分にあり得ます。そして、このようにDNAの積み重ねられたループを伝えて、生命救助に似ています。
放射線保護特徴のリストを増すために、D.ラドもカロチノイド色素、酸素毒性防御酵素と特徴的な外の膜を所有します。
赤い染色を引き起こすカロチノイドは、遊離基殺菌剤の働きをすると考えられます。そして、水酸基によってこのように抵抗がDNA損傷を増加させます。
過酸化物ジスムターゼとカタラーゼのような酵素の高いレベルは、酸素毒性に対して効果的防衛機構で両方とも役割を果たします。
複雑な外の膜脂質による3枚以上の層とアミノ酸オミシンも含む厚いペプチドグリカン層を形成する細胞壁は、D.ラドを放射線の致死量から保護するのに役立ちます。
現在、D.ラドの複雑に覆い隠された能力について、微生物の特別な技術を利用する可能性を探ることができるかもしれません。
生物改善のリストの最上位で、D.ラドの利用法があります。
生物改善は、危険な混合物を供給するか、または単に弱めるためにバクテリアを使う手段です。
理論的には単純であるけれども、科学者は、廃物の混合物で他の複合物が、バクテリアの成長を抑制すると知っただけで、1つの有毒な物質を新陳代謝させる能力を伴う微生物を発見しました。
D.ラドは、融通がきいて効率的な「最高の虫」をつくるために組織を提供して解決へと導くかもしれません。
「最高の虫」のデザインは、危険な複合物を弱めるとすでに知られている他のバクテリアから輸入される遺伝子で、D.ラドの周辺で循環して能力を養います。
トリクロロエチレンとトルエンのような有機汚染物質が、すでにわかっている特定の微生物によって新陳代謝するかもしれないけれども、既知のバクテリアは、ウラン、プルトニウムと他の重金属を実際に無害な物質へと新陳代謝させることができません。
しかし、若干の微生物は、それらが接触する金属を動けなくするタンパク質をコード化した遺伝子を所有します。
「最高の虫」にこれらの遺伝子を実装することによって、少なくとも、他の浄化手段を利用できるまで、放射性成分と他の金属の蔓延を抑えつけられることが可能になるでしょう。
したがって、D.ラドが直接の解決を廃物の処置に提供しないかもしれないけれども、それは科学者に潜在的選択肢を提供します。
放射線耐性菌は、急いで分類し調べるもう一つの微生物ではありません。
その代わりに、その系統発生の根源、特徴と可能性を理解することによって、人は簡単に著しいそのような微生物が、人間の重要性に関して持つ影響を認めるかもしれません。
さらに、そのような相当な能力による微生物は、科学の全ての関連した分野の理解を広げるために熱意を呼び覚ますことでしょう。
これらの素晴らしい発見は、私たちの環境の説明を確立する道で、小さいステップに過ぎないのかもしれません。
本当に、放射線耐性菌は、微生物の分野に対する重要な貢献をして、また、今日、多くの実用を社会に提供しました。
2003年01月01日からの宇宙画像
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