火星の宇宙飛行士と居住地のアーティストコンセプト。新たな研究は、地球の微生物が火星の個別の危険に耐え、人間の免疫検出を回避できることを示している。Credit：NASA/JPL-Caltech
オランダ・ナイメーヘン ヒトの病原体は火星の個々の過酷な条件に耐えることができ、その過程で免疫系が認識しにくくなる変化を遂げる。これが、ラドバウド大学のトンマーゾ・ザッカリア氏による新しい博士論文の中心的な発見であり、長期有人火星ミッションに対する重大な課題を示している。
「私たちの微生物の仲間は、どこへ行くにも一緒に旅をします。そして、彼らが異星環境でどのように振る舞うかを理解する必要があります」とザッカリア氏は述べた。
研究では、肺炎や創傷感染症の原因となる細菌を含む既知の地球病原体4種をテストし、極度の低気圧、完全乾燥、強烈な紫外線、過塩素酸塩（火星の土壌に豊富に存在する有毒塩類）を含む高濃度塩水という個別の火星危険要因に一つずつさらした。これらの単独条件下では、一部の細菌株は最大16日間の乾燥に耐えた。
しかし火星は単一の危険要因を示すのではなく、すべてを同時に組み合わせている。ザッカリア氏のチームが実際の火星表面の現実を模擬するために条件を重ねると、生存期間は16日からわずか1日に急落した。
縮小する病原体と弱まる免疫応答
より憂慮すべき発見は、生存した微生物がヒトの免疫細胞に導入されたときに明らかになった。火星条件に耐えた細菌は物理的にサイズが縮小し、これらのコンパクト化した細胞は、免疫系の最前線の兵士である末梢血単核球（PBMC）から著しく弱い反応を引き起こした。
免疫細胞は、通常は侵入者に対して動員される分子兵器であるサイトカインと活性酸素種の産生が減少した。適応した細菌は基本的に免疫のレーダーの下をすり抜けた。
「実際、過酷な環境は、細菌が免疫検出を回避するのに役立つ特性を選択または誘導し、宇宙飛行士にとってより危険なものにする可能性がある」と著者らは指摘した。
月と火星の塵：呼吸器リスク
ザッカリア氏はまた、地球外の塵の脅威も調査した。月の海のシミュラントと火星全球シミュラントを使用し、チームはヒトの気道上皮細胞と生きたマウスを粒子にさらした。結果は、アポロ宇宙飛行士が「月の花粉症」と呼んだ症状を反映していた：局所的な組織炎症、好中球増加症（組織損傷を示す白血球の急増）、および粘液産生と肺線維症を制御する遺伝子の活性増加,慢性呼吸器疾患の前兆である。
月の塵は、後者の有毒な過塩素酸含有量にもかかわらず、火星の塵よりも有害であることが判明した。これはおそらく、月のレゴリス粒子のより鋭くぎざぎざした縁によるものと考えられる。
惑星保護と酵母問題
論文の第三の部分では、惑星保護プロトコルを検証した。ザッカリア氏は、酵母などの真核生物が木星と土星の氷衛星へのロボット移送中にどの程度生存できるかをテストした。酵母はテストされたすべての微生物の中で最も高い生存率を示した。Rhodotorula frigidalcoholisを含むいくつかの種は、DNA修復を優先するために自らの成長サイクルを意図的に停止させた。
現在の惑星保護プロトコルは、滅菌テストを並行（すべての条件を同時）ではなく直列（一度に一つの条件）で実施している。ザッカリア氏の実験も同じ直列アプローチを使用したため、この研究は妥当な検証として機能する：プロトコルは酵母のような真核生物の回復力を過小評価している可能性が高い。
火星ミッションの結論
NASAや他の宇宙機関が有人火星ミッションを推進する中、この研究は二重の課題を浮き彫りにしている。ほとんどの地球微生物を死滅させる同じ環境圧力が、生存者をより捉えにくい病原体に強化する可能性もある。そして、居住地に持ち込まれることが避けられない塵は、測定可能な呼吸器の危険をもたらす。
「火星は単一の環境条件ではありません」とザッカリア氏は述べた。「それは生命がさらされる可能性のある最も致命的な既知のもののいくつかを組み合わせています。私たちが宇宙に進出するにつれて、望むと望まざるとにかかわらず、私たちの生物学的な仲間と、彼らがこれらの条件にどのように生存するかについて、より良い理解が必要になるでしょう。」
この論文はラドバウド大学を通じて出版され、学術誌 mBio への掲載が受理されている。
雅子 訳