学生の窓口編集部

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東北大学と国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構(JAXA)は1月22日、「体長1mmの小さな生き物、線虫の筋肉も宇宙で育てるとやせ細る」とする研究成果について発表を行った。プレスリリースはこちら(http://www.jaxa.jp/press/2016/01/20160122_c_elegans_j.html)。

これは、東北大学大学院生命科学研究科の東谷篤志教授とJAXAの東端晃主任開発員らのチームが行った実験に基づくもの。

そもそも線虫(線形動物)とは、その名前に表されるように、細長い糸状の体形をした微小な生物で、多種・多数が土壌中で生活しているほか、海洋や、他の生物に寄生しているものもある。人の寄生虫として有名なカイチュウ、ギョウチュウなども線虫の一種だ。

一方で、ある種の土壌性の線虫は微小で扱いやすく、環境変化などの影響による変化を確認しやすいことから、多細胞生物のモデル生物としてさまざまな研究、実験に役立てられている。

今回の発表の元となった実験は、2004年と2009年の2回にわたり、国際宇宙ステーション(ISS)で行われたもの。衛星軌道上の微小重力下で線虫のからだにどのような変化が起きるのかを実験から何年も掛けて詳細に分析したのだ。特に、ISSに接続された日本の実験棟「きぼう」には、遠心機によって人工的に重力を与えて育てる実験区もあり、そこで1Gの環境を与えられた線虫との厳密な比較も行われた。

その結果わかったのが、「線虫の筋肉も、宇宙で育てるとやせ細る」ということ。具体的には、運動する頻度が極端に低下。エネルギーの代謝や個々の細胞のなかの骨組み(細胞骨格)も低下する。単純に「筋肉が細る」というより、「筋肉を構成する分子群の遺伝子レベルでの発現低下が再確認されるとともに、新たにタンパク質の発現レベルでも、これらが顕著に低下する」のだそうだ。つまり、筋肉を形作るシステムのおおもとのところから、働きが弱ってしまうわけだ。

もともと、宇宙船内の無重力/微小重力下では、宇宙飛行士は筋肉が弱り、骨も溶けだして細っていくことは、宇宙開発に関する大きな課題のひとつとして取り上げられてきた。そのため、現在の宇宙ステーションでの滞在では、できるだけ筋肉を委縮させないよう、毎日一定時間のトレーニングも義務付けられている。

とはいえ、それによって手足の筋肉をある程度維持することは可能でも、トレーニングで負荷をかけられない内臓その他の筋肉や、個々の細胞レベルでの影響はまた別。今回の実験と分析結果は、そういった方面への影響の大きさを示唆するものだ。

現在、人類が行った宇宙飛行による最長の到達点は月だが、遠い将来、火星や金星といった近傍の惑星への有人探査がもしも実現するようになったら――あるいは地球の衛星軌道でも、より本格的なステーション建設と利用が始まったら、より長期間を宇宙空間で過ごす必要も出てくることになる。

そんな場合、体とその組織にどのような変化が考えられるのか。今回の実験と解析は、その大きな手掛かりとなる。今後は、こうした変化が次世代以降にどのような影響を生むかについても研究を進めるとのこと。微小な生物についての地道な研究ではあっても、宇宙開発の今後にとって欠かせないものなのは確かだろう。