太陽は地球上の生命の主要な放射線源です。拡大するにはクリックしてください
宇宙旅行には危険があります。一部の動植物は保護被覆または色素沈着を進化させましたが、細菌の一部の形態は実際に放射線によるDNAへの損傷を修復できます。将来の宇宙旅行者は、これらの技術を利用して、長時間の露出による被害を最小限に抑える可能性があります。
スターウォーズやスタートレックの映画では、人々は惑星と銀河の間を簡単に移動します。しかし、宇宙における私たちの未来は、決して保証されていません。ハイパードライブとワームホールの問題はさておき、人体が宇宙空間の過酷な放射線への長時間の曝露に耐えることができるとは思えません。
放射線は多くの線源から来ています。太陽からの光は、長波長の赤外線から短波長の紫外線（UV）までの一連の波長を生成します。宇宙の背景放射は、高エネルギーX線、ガンマ線、宇宙線で構成されており、これらはすべて私たちの体の細胞と大混乱をもたらす可能性があります。このような電離放射線は宇宙船の壁や宇宙服を容易に透過するため、今日の宇宙飛行士は宇宙での時間を制限する必要があります。しかし、宇宙空間に短時間でもいると、癌、白内障、およびその他の放射線関連の健康問題が発生する確率が大幅に高まります。
この問題を克服するために、自然に役立つヒントが見つかるかもしれません。多くの生物はすでに放射線から身を守るための効果的な戦略を考案しています。
NASAエイムズリサーチセンターのリンロスチャイルドは、放射線は地球上の生命にとって常に危険であり、生命はそれに対処する方法を見つけなければならなかったと述べています。これは、生命の材料が最初に集まった地球の最も早い時期に特に重要でした。私たちの惑星は当初、大気中の酸素が少なかったため、有害な放射線を遮断するためのオゾン（O3）層もありませんでした。これは、水がより有害な波長の光を除去できるため、多くの人が水中で生命が生まれたと信じる理由の1つです。
まだ光合成？日光の化学エネルギーへの変換？人生の歴史の比較的初期に発達した。シアノバクテリアのような光合成微生物は、28億年前の早い時期に（そしておそらくもっと早い時期に）、太陽光を利用して食品を作っていました。
したがって、初期の生命は微妙なバランスをとる行為に従事し、放射線が引き起こす可能性のある損傷から身を守りながら、エネルギーに放射線を使用する方法を学びました。日光はX線やガンマ線ほどエネルギッシュではありませんが、UV波長は優先的にDNA塩基とタンパク質の芳香族アミノ酸によって吸収されます。この吸収は、細胞と生命の指示をコード化する繊細なDNA鎖を損傷する可能性があります。
「問題は、光合成のために太陽放射にアクセスする場合、良いものと悪いものを取り合わなければならないことです。また、紫外線にさらされることになります」とロスチャイルドは言います。 「それで、私たちが初期の人生で使われているのと同じように、私たちが考えるさまざまなトリックがあります。」
生命は、液体の水の下に隠れることに加えて、氷、砂、岩、塩などの他の自然な紫外線バリアを利用します。生物が進化し続けるにつれ、色素沈着や丈夫な外殻などの独自の保護バリアを開発することができた人もいました。
大気を酸素で満たし、それによってオゾン層を生成する光合成生物のおかげで、今日の地球上のほとんどの生物は、宇宙からの高エネルギーUV-C線、X線、またはガンマ線に取り組む必要がありません。実際に、宇宙への曝露に耐えることができる唯一の生物は？少なくとも短期的には、バクテリアと地衣類です。細菌は、UVで揚げられないようにある程度のシールドが必要ですが、地衣類には、宇宙服を保護するのに十分なバイオマスがあります。
しかし、適切なバリアが設置されていても、放射線による損傷が発生することがあります。宇宙にいる間、地衣類とバクテリアは冬眠しますか？成長したり、繁殖したり、通常の生活機能に従事したりすることはありません。地球に戻ると、彼らはこの休眠状態から抜け出し、損傷を受けた場合、細胞内のタンパク質が働き、放射線によって分解されたDNA鎖をつなぎ合わせます。
地球上の生物がウランやラジウムなどの放射性物質に曝された場合も、同じ被害が発生します。細菌のDeinococcus radioduransは、この種の放射線修復に関しては現在のチャンピオンです。 （しかし、完全な修復が常に可能であるとは限りません。そのため、放射線被ばくは遺伝的変異または死につながる可能性があります。）
「私はD. radioduransを席巻するという永遠の希望に生きています」とロスチャイルドは言います。彼女の放射線抵抗性微生物の探索は彼女をオーストラリアのパララナ温泉に連れてきました。ウランに富む花崗岩の岩はガンマ線を放出し、致命的なラドンガスは熱湯から泡立ちます。したがって、春の生活は高レベルの放射線にさらされていますか？下、放射性物質、および上、オーストラリアの太陽の強い紫外線から。
ロスチャイルドは、マッコーリー大学のオーストラリア宇宙生物学センターのロベルト・アニトリから温泉について学びました。アニトリは、16SリボソームRNA遺伝子のシーケンスを行い、放射性水域で非常に幸せに暮らしている細菌を培養しています。地球上の他の生物と同様に、パララナシアノバクテリアや他の微生物も、放射線から身を守るためのバリアを考案した可能性があります。
「私は、いくつかの微生物マットの上に、ほとんどシリコーンのような強靭な層に気づきました」とアニトリは言います。 「そして「シリコンのような」と言うとき、私はあなたがウィンドウペインの縁取りで使用する種類を意味します。」
「可能なシールド機構は別として、パララナの微生物にも優れたDNA修復機構があると思います」とアニトリは付け加えます。現在のところ、彼はパララナ生物が生き残るために使用する方法について推測することができるだけです。しかし、彼は今年後半に彼らの放射線耐性戦略を綿密に調査する予定です。
パララーナに加えて、ロスチャイルドの調査は彼女をメキシコとボリビアのアンデスの非常に乾燥した地域にもたらしました。結局のところ、砂漠に生息するように進化した多くの生物は、放射線被爆に耐えることも非常に得意です。
水の喪失が長引くとDNAの損傷を引き起こす可能性がありますが、一部の生物はこの損傷に対抗するために効率的な修復システムを進化させてきました。生物が放射線による損傷を修復する必要があるときに、これらと同じ脱水修復システムが使用される可能性があります。
しかし、そのような生物は単に乾燥させるだけで完全に損傷を回避できるかもしれません。乾燥した休止状態の細胞に水が不足していると、電離放射線の影響を受けにくくなり、水のフリーラジカル（ヒドロキシルまたはOHラジカル）を生成して細胞に害を与える可能性があります。フリーラジカルは対になっていない電子を持っているため、細胞膜のDNA、タンパク質、脂質、およびその他のあらゆるものと熱心に相互作用しようとします。結果として生じる残骸は、オルガネラの失敗、細胞分裂の阻害、または細胞死を引き起こす可能性があります。
人間の細胞内の水分を除去することは、おそらく宇宙での放射線被ばくを最小限に抑えるための実際的な解決策ではありません。サイエンスフィクションは、長い宇宙旅行のために人々を一時停止のアニメーションに入れるというアイデアを長年にわたって利用してきましたが、人間を縮れた干し干しレーズンにしてから、それらを元に戻すことは医学的に不可能であるか、非常に魅力的です。私たちがそのような手順を開発できたとしても、ひとたびライシネットが水分補給されると、それらは再び放射線損傷を受けやすくなります。
おそらく、いつか人間を遺伝子組み換えして、D。radioduransのような微生物と同じ超放射線修復システムを構築することができます。しかし、そのような人間のゲノムをいじくり回すことが可能であったとしても、それらの丈夫な生物は放射線損傷に対して100％耐性ではないため、健康上の問題が持続します。
したがって、生命が放射線損傷と闘うために考案した3つの既知のメカニズム（障壁、修理、乾燥）のうち、人間の宇宙飛行に対する最も実際的な解決策は、より優れた放射線障壁を考案することです。アニトリは、パララナ春の生物に関する彼の研究がいつか私たちがそのような障壁を設計するのに役立つかもしれないと考えています。
「おそらく私たちは自然に教えられ、微生物が使用するいくつかのシールド機構を模倣するでしょう」と彼は述べています。
そして、ロスチャイルドは、私たちが月、火星、および他の惑星でコミュニティを確立することに目を向けるとき、放射線研究もいくつかの重要な教訓を提供することができると言います。
「人間のコロニーを構築し始めるとき、私たちは生物を連れて行きます。最終的には植物を育て、おそらく火星と月に大気を作りたいと思うでしょう。紫外線や宇宙放射線からそれらを完全に保護するための努力とお金を費やしたくないかもしれません。」
さらに、ロスチャイルドは次のように述べています。「人間は微生物で一杯であり、私たちはそれらなしでは生存できませんでした。放射線がその関連するコミュニティにどのような影響を与えるのかはわかりません。それは、人間に対する放射線の直接的な影響よりも問題になる可能性があります。」
彼女の研究は他の世界での生命の探索にも役立つと彼女は信じている。宇宙の他の生物も炭素と水に基づいていると仮定すると、それらがどのような極限状態で生き残ることができるかを推測することができます。
「地球上でさらに遠くまで生きることのできる生物を見つけるたびに、私たちは生命が生き残ることができると私たちが知っているもののエンベロープのサイズを大きくしました」とロスチャイルドは言います。 「したがって、特定の放射束、乾燥、および温度がある火星の場所に行くと、次のように言うことができます。「これらの条件下で生存できる生物が地球上にいます。そこに生活することを妨げるものは何もありません。」さて、生命があるかどうかは別の問題ですが、少なくともこれが人生の最小の包絡線であると言えるでしょう。」
たとえば、ロスチャイルドは、火星の塩の地殻で生命が可能であると考えています。これは、生物が太陽の紫外線から保護されている地球の塩の地殻に似ています。彼女はまた、地球の氷と雪の下に住んでいる生活を見て、生物が木星の月のエウロパの氷の下で比較的放射線防護された存在を生きることができるかどうか疑問に思います。
元のソース：NASA宇宙生物学
