放射線を吸収するチェルノブイリの生物が宇宙旅行中の宇宙飛行士を守るためにテストされる

チェルノブイリ原発事故の震源地で発見された生命体は、宇宙探査の最大の課題の1つに対する解決策の可能性として研究されている。 Cladosporium sphaerospermumと特定されたこの黒色菌は、致死性放射線のある環境で生き残るだけでなく、それをエネルギー源として利用しており、これは火星で計画されているような長期ミッションで宇宙飛行士を守る鍵となる可能性がある。

この微生物の電離放射線を代謝する独特の能力は、将来の宇宙乗組員の安全に直接関係する新しい研究分野を切り開きました。宇宙放射線は、地球の磁場の外にいる宇宙飛行士に重大な健康リスクをもたらすため、科学者らは、この菌類から作られた生物学的シールドが軽量で効率的かつ自己修復機能を提供できる可能性があると考えています。

国際宇宙ステーション（ISS）上で行われた実験ではすでに有望なデータが得られており、この菌の薄い層でも放射線の通過を弱めることができることが確認されている。この発見は、宇宙と地球の両方の過酷な環境で人類が身を守る方法に革命をもたらす可能性のある新しい生物学的材料の開発を推進しています。

4号炉で驚くべき発見

爆発からわずか5年後の1991年、チェルノブイリ4号炉のコンクリート製石棺の内部を調査していたウクライナの科学者たちは、予期せぬ発見をした。非常に高レベルのガンマ線により無菌環境が見つかるという予想に反して、研究者らは反応器の壁が菌類の暗い層で覆われているのを観察し、驚くべき生物学的回復力を実証しました。

発見されたさまざまな種の中で、クラドスポリウム・スファエロスペルマムは、放射線源に引き寄せられるように活発に成長するように見えたため、注目を集めました。さらなる分析により、この真菌はメラニンに富み、組織内に放射性同位体が蓄積していることが確認され、その極度の生存の秘密を解明するための数十年にわたる研究が始まった。

放射性合成におけるメラニンの役割

チェルノブイリ菌の驚異的な能力の秘密は、人間の皮膚を紫外線から守るのと同じ色素であるメラニンにあります。放射性薬理学者のエカテリーナ・ダダコワ氏が主導した2007年の基礎研究では、メラニンを含む真菌は通常の500倍の放射線レベルにさらされるとより速く増殖することが実証された。その理論は、電離放射線がメラニン分子の電子的特性を変化させ、ガンマ線のエネルギーを捕捉できるようにするというものです。この捕捉されたエネルギーは化学エネルギーに変換され、真菌細胞はそれを代謝と成長の燃料として使用します。このプロセスは放射合成と呼ばれ、植物の光合成に似ていますが、主なエネルギー源として光の代わりに放射線を使用します。エネルギーが代謝経路にどのように伝達されるかの分子詳細は依然として熱心な研究の対象であるが、この発見により、地球上の他のほとんどの生命体にとって致死的なエネルギー源を食べる放射性栄養生物という新しい種類の生物が確立された。

国際宇宙ステーションでの実験

実際の宇宙環境におけるこの菌の可能性を検証するために、C. sphaerospermum のサンプルが 2020 年に国際宇宙ステーションに送られました。

実験では、菌類をペトリ皿の中で30日間、宇宙放射線と地球低軌道に存在する太陽粒子に直接曝露して増殖させた。

培養物の下に配置されたセンサーは、真菌層を通過した放射線の量を測定しました。結果は、わずか 1.7 ～ 2 ミリメートルの厚さの層で放射線量が約 2.54% 減少することを示しました。

この割合は控えめに見えますが、約 21 センチメートルのより厚い層が放射線を大幅に減衰させる可能性があり、火星旅行中の宇宙飛行士に実行可能な保護を提供できる可能性があると予測されています。

地球上と宇宙における将来のアプリケーション

想定されている主な用途は、宇宙船や火星の生息地のための生物学的シールドの作成で、これは鉛などの従来の材料よりも軽く、損傷しても自己再生する能力がある。

地球上では、この技術を利用して、原子力発電所の作業員や医療機器のためのより効率的な防護服を開発できる可能性がある。

もう 1 つの有望な分野は、放射性廃棄物によって影響を受けた土壌と水を除染するために菌類を使用するバイオレメディエーションです。

課題と今後の方向性

楽観的な見方にもかかわらず、科学界は依然としてこのプロセスを完全に理解するために取り組んでいます。スタンフォード大学の2022年のレビューでは、この菌が放射線エネルギーのみを使用して炭素固定を行うという決定的な証拠はまだないと指摘した。

さらに、この技術を宇宙に実装するには、真菌の生命維持システムの開発や、それを宇宙船の構造に安全に組み込むなど、工学的に重大な課題があります。

現在進行中の研究と遺伝子組み換え

いくつかの国の研究室は、C. スファエロスペルマムやその他の放射性栄養菌の能力を向上させるために研究を続けています。

最も有望な研究分野の 1 つは、放射線の吸収と変換効率を高め、さらに強力な生物学的シールドを実現するための生物の遺伝子組み換えに関するものです。

核災害から宇宙の希望へ

チェルノブイリ菌の旅は、人類の大惨事の遺産を宇宙探査の未来への希望の源に変える、生命の驚くべき適応能力の証です。