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リンの代わりにヒ素を使って生きるバクテリアを発見

いつの間にか「地球外生命体の発見」ということになっていてずいぶん盛り上がったNASAの発表ですが、実際は「リンの代わりにヒ素を使う生物の発見」というものでした。

ref. NASA-Funded Research Discovers Life Built With Toxic Chemical (NASA)

(なーんだ、がっかり…)

いえいえ、これ、本当にすごいことなんです。リンは、生物の体の中で遺伝情報をつかさどるDNA、体を構成するたんぱく質、エネルギーの代謝を行うATPなど、これがなかったら生き物じゃない、みたいな主要な部分に使われている元素です。これがほかの元素に入れ替わっていた、というのは生物の教科書を書き換えなくちゃいけないほどの大ニュース。

これまで地球の生物は炭素、水素、窒素、酸素、硫黄、リンを主要な構成元素とすると考えられてきました(もちろんほかの元素も使われていますが、割合はもっと下がります)。今回、この主要元素のうちリンがヒ素で置き換わっている生物が見つかった、ということになります。 リンとヒ素は性質がとてもよく似ていて、もしかしたらこういう生物がいるかもしれないとはいわれていましたが、本当に見つかったの初めて。

普通に考えれば、じゃあほかの元素だって…ということになりますよね。これが今回の発見の一番すごいところ。生命というものの地平線を一気に広げてしまったんです。生命を形づくる基本元素と思われていたものに、地球上ですら例外がありました。まして地球とは全く異なる環境なら、もっと違う組成を持った生物がいても不思議はありません。

今日、世界中の微生物学者の目が変わりました。たぶん、ここから新しい発見がどんどん出てくるでしょう。これはそういう研究です。

GFAJ-1 Image: NASA

これが、今回見つかった「GFAJ-1」という微生物。発見されたのはカリフォルニア州のモノレイク。こんな場所です。

Image: NASA

モノレイクは塩分の濃度が非常に高く、アルカリ性で、ヒ素の濃度も高いことで知られていて、こうした極限環境の生物を研究している研究者にはよく知られた場所。以前にも、この湖でヒ素を光合成の材料に使う生物が見つかったりしています。

今回の研究は、この湖から採取したGFAJ-1を、リンを含まず、ヒ素だけを含む環境で培養してみたら増えた、というもの。リンとヒ素の両方を含む環境の方が増殖が速かったものの、ヒ素を含まない環境ではほとんど増えませんでした。これはGFA-1がリンではなくヒ素を使って増殖しているということを意味しています。実際、GFA-1の体内を調べてみたところ、リンが使われているはずの場所にヒ素が使われていました(ただし、完全にヒ素に入れ替わっているわけではなく、リンも使われていたようです)。

今回の発見は、宇宙生物学の分野だけでなく、生命の起源の議論にも影響を与えるものです。実際、今回の発見をしたFelisa Wolfe-Simonさんは、我々を含むリンを主体とする生物より前に、こうしたヒ素を主体とする生物が生まれていた可能性を指摘しています。

今後、さらに詳しく調査が行われれば、生命の起源の謎がまた一つ解き明かされるかもしれません。

余談

というわけで、予想は悪くない線を行っていましたが、現実の方がさらに予想を上回っていました。Felisa Wolfe-Simon さんの研究からヒ素に注目したのは悪くなかったんですが…

今回、世界中のメディアやブロガーが予想を出していましたが、日本人の宇宙生物学の研究者の方が的中させていました。すごい!

ref. [NASA会見]DNAにヒ素をもつ生物の発見 (むしブロ)

Reference

NASA-Funded Research Discovers Life Built With Toxic Chemical (NASA)

NASAの論文要旨 (日本経済新聞)

Get Your Biology Textbook…and an Eraser! (NASA Astrobiology)

Searching for Alien Life, on Earth (Astrobiology Magazine)

A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus (Science/AAAS )

Arsenic-eating microbe may redefine chemistry of life(Nature News)

砒素で光合成するバクテリア:原始の地球環境を解明する手がかり (WIRED VISION)

[NASA会見]DNAにヒ素をもつ生物の発見 (むしブロ)

NASAが宇宙生物学上の発見について記者会見

News Release

アメリカ東部標準時12月2日午後2時、日本時間翌3日午前4時にNASAが宇宙生物学上の発見に関して記者会見を行う、と発表しました。

NASA Sets News Conference on Astrobiology Discovery; Science Journal Has Embargoed Details Until 2 p.m. EST On Dec. 2

すわ、地球外生命の発見か!と言いたいところですが、多分違います。根拠はリリースの文言。

NASA will hold a news conference at 2 p.m. EST on Thursday, Dec. 2, to discuss an astrobiology finding that will impact the search for evidence of extraterrestrial life. Astrobiology is the study of the origin, evolution, distribution and future of life in the universe.

NASAは、東部標準時12月2日(木)午後2時から、地球外生命が存在する証拠探しに大きなインパクトを与える宇宙生物学上の発見について記者会見を行います。宇宙生物学とは宇宙での生命の誕生、進化、伝播、そして将来についての研究です。

なんだか微妙な表現です。必ずしも宇宙で何かを見つけた、という内容でなくても当てはまりそうです。むしろ、新しい研究手法につながるような発見があった、というように読めますね。

記者会見の内容を勝手に予想

では、どんな発表なんでしょうか?せっかくなので少し予想してみましょうか。ヒントは記者会見に登場するメンバーにありそうです。

Mary Voytek, director, Astrobiology Program, NASA Headquarters, Washington
Felisa Wolfe-Simon, NASA astrobiology research fellow, U.S. Geological Survey, Menlo Park, Calif.
Pamela Conrad, astrobiologist, NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
Steven Benner, distinguished fellow, Foundation for Applied Molecular Evolution, Gainesville, Fla.
James Elser, professor, Arizona State University, Tempe

上から順番に、NASAの宇宙生物学プログラムの偉い人、酸素や水を使わずに光合成するバクテリアの研究をしている人、火星で生命の兆候を探すための探査機を計画している人、「生命の兆候(バイオマーカー)」を検出する研究をしている人、生物の進化の過程で重要な役割を果たす化学反応を研究している人。

うーん、このメンバーを見ても、地球外生命の兆候発見!みたいな話じゃなさそうですね。

もし、探査機が何か見つけたなら、たぶんそのプロジェクトから人が来るはずです。将来の探査機計画にかかわっている人は複数いますが、既存の探査機の中心メンバーがいないので、そっち方面じゃなさそう。むしろ極限環境で生きる微生物の研究者がずらっと並んでいる、という感じです。

そもそも、宇宙生物学というのは、上のニュースリリースにもあったように、宇宙生物を研究する学問ではなく、地球外の環境でも生物が存在しうるかどうか、を研究する学問のこと。もちろん惑星探査機などでの生命探査も重要ですが、「地球以外の環境でも起こりそうな生物現象を地球上で見つける」という研究が盛んです。今回の発表に出てくるメンバーも、ほぼ全員そういう研究をしている人。今回の発表もそっち方面と考えるのが順当でしょうか。

というわけで、Gecko’s EyesのNASAの発表内容の予想はこんな感じ。

酸素や水を使わず硫化水素や鉄、ヒ素などで光合成する微生物に関する新しい発見があった。これは極限環境微生物を効率よく検出する方法に使える。火星で生命の兆候が見つかるかもしれない。

つまり、リストの2番目、Felisa Wolfe-Simonさんの研究発表が軸になり、その応用や発展をほかのメンバーが紹介する、という内容。 え?つまらない?これはこれで面白い話なんですけどね。いや、ほんとに「地球外生命体を発見!」みたいなニュースだったらもっと楽しいんですが…

なんにしても日本時間3日の朝には答えが分かります。発表をわくわくしながら待ちましょう。

(続き) Gecko’s Eyes » Blog Archive » リンの代わりにヒ素を使って生きるバクテリアを発見

 

Reference

Mary Voytek « Profile « Directory « NASA Astrobiology
http://astrobiology.nasa.gov/directory/profile/4886/mary/voytek/

Dr. Felisa Wolfe-Simon
http://www.ironlisa.com/

Pamela Conrad « Profile « Directory « NASA Astrobiology
http://astrobiology.nasa.gov/directory/profile/201/pamela/conrad/

FFAME.org :: Steven Benner
http://www.ffame.org/people/sbenner.html

James Elser :Faculty: People | ASU School of Life Sciences
http://sols.asu.edu/people/faculty/jelser.php