一滴の水もないのに、命が生きている。研究者らは、世界で最も乾燥した砂漠の微生物がどのようにして生命の妙薬を自らに供給しているかを発見した。洗練されたバクテリアは、いわばバールを使って岩石から H2O を取得します。有機酸を使用して硫酸カルシウム二水和物 (石膏) を硬石膏に変換し、使用可能な水分子を放出します。この水を生成する化学プロセスは、火星のような一見水のない環境でも微生物の生存が可能であることを示しています。
チリのアタカマ砂漠は、その極限状態のため、NASA によって火星の表面のモデルとしても使用されています。極端な干ばつ、塩分を含む土壌、強い紫外線により、この砂漠は地球上で最も過酷な地域の 1 つとなっています。しかし、ここでも生物は生存の機会を見出していることが、近年の研究で示されています。他の極限環境微生物に加えて、シアノバクテリアの特別な代表者もアタカマの岩の薄い層の下に住んでいます。過酷な放射線や乾燥した風から守られている彼らは、自らをエネルギーとして照らす光を利用して光合成を行っています。アタカマに加えて、地球上の他の砂漠からも、いわゆるクロオコシディオプシス細菌が知られています。
水源は何ですか？
しかし、これらの奇妙な微生物は、極度の乾燥した生息地でどのようにして必要な水を入手しているのでしょうか?カリフォルニア大学アーバイン校のデビッド・キサイラス率いる研究者らは現在、クロオコシディオプシス細菌が岩石から化学的に結合したH2Oを溶解できるという疑惑を具体的に調査した。具体的には、成分である石膏に焦点を当てます。この物質は硫酸カルシウム (Ca[SO4] 2H2O) の水素化物であるため、化合物には水分が含まれています。水分がなければ、この鉱物は硬石膏（Ca[SO4]）と呼ばれます。
研究のために、科学者たちはアタカマ砂漠から石膏サンプルを入手し、研究室で分析しました。彼らの報告によると、アタカマで収集された石膏サンプル中の硬石膏の濃度とシアノバクテリアの発生との間には重複があることが最初に示されました。微生物が生息する場所では、硬石膏の含有量が高くなります。 「この発見は、微生物が生き残るために岩石から水を抽出していることをすでに示唆しています」とキサイラス氏は言う。 「そこで、この仮説をさらに裏付けるために実験を実施しました」と科学者は語った。
これを行うために、研究者らは小さな石の立方体を作り、そこにクロオコシディオプシス属の細菌を住まわせた。 2 つの異なる条件がありました。立方体の一部は、一部の微生物にとって水源として機能することが知られている比較的高い湿度に保たれていました。しかし、立方体の他の部分は典型的なアタカマの干ばつにさらされました。その後の岩石の分析により、硬石膏は乾燥した条件下でのみ形成されたが、湿った条件下では石膏は脱水されていないことが判明した。 「このような条件下では、シアノバクテリアは岩石から水を必要としませんでした。なぜなら、彼らは周囲の環境から水を摂取していたからです」とキサイラス氏は説明する。 「しかし、干ばつのストレス下に置かれると、微生物は漆喰を脱水する以外に選択肢がなく、材料のこのような変化を引き起こします。」
有機酸は石膏からのH2Oを溶解します。
その後、研究者らは電子顕微鏡と分光学的研究を実施して、システムの生物学的部分と地質学的部分の間の相互作用をさらに調査しました。微生物は小さな鉱夫のように岩石に侵入し、貴重な水を含む物質を分解することが判明した。科学者らによると、それらは特定の有機酸を鉱物構造に放出します。これらにより水分子の動員が起こり、細菌が水分子を取り込みます。
「微生物が鉱物から水を抽出できるのではないかとすでに疑われていましたが、今回初めてこの仮説を明確に確認することができました」と共著者であるボルチモアのジョンズ・ホプキンス大学のディルッジェロ氏は要約する。 「これは、生命の乾燥した辺境に存在する微生物の驚くべき生存戦略です。この発見は今後、他の極端な場所で生命の痕跡を探す際に私たちを導くことができるでしょう」と科学者はマーズ・アンド・カンパニーについて言及しながら述べた。
出典: カリフォルニア大学アーバイン校、専門記事: PNAS、doi: 10.1073/pnas.2001613117
