火星の宇宙飛行士と居住地のアーティストコンセプト。新たな研究によると、地球の微生物は火星の個別の危険に耐え、人間の免疫検出を回避できる。Credit: NASA/JPL-Caltech
オランダ・ナイメーヘン 、 ヒト病原体は火星の過酷な個別条件に耐え、その過程で免疫系が認識しにくくなる変化を遂げることができる。これは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とって重要な課題を示している。
「微生物の仲間は私たちがどこへ行くにも一緒に旅をし、それ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、肺炎や創傷感染の原因となる細菌を含む4つの既知の地球病原体をテストし、極度の低気圧、完全乾燥、強烈な紫外線、火星の土壌に豊富な有毒塩である過塩素酸塩を含む高濃度塩水という火星の個別危険に一つずつさらした。これらの個別条件下で、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を提示するのではない。すべてを同時に組み合わせる。ザッカリア氏のチームが実際の火星表面の現実をシミュレートするために条件を重ねたところ、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、生存した微生物をヒト免疫細胞に導入したときに現れた。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細胞（PBMC）からの応答を著しく弱めた。
免疫細胞は、通常は侵入者に対して展開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レーダーの下をすり抜けた。
「実際には、過酷な環境が免疫検出を回避するのに役立つ細菌の特性を選択または誘導し、宇宙飛行士にとってより危険になる可能性があります」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。月海模擬物質と火星全球模擬物質を使用し、チームはヒト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種（慢性呼吸器疾患の前駆体）を制御する遺伝子の活性増加である。
月の塵は、後者の有毒な過塩素酸塩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エッジによるものである。
惑星保護と酵母問題
論文の3つ目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、木星と土星の氷衛星へのロボット輸送中に酵母などの真核生物が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を含む一部の種は、DNA修復を優先するために自らの成長サイクルを故意に停止した。
現在の惑星保護プロトコルは、並列（すべての条件を同時）ではなく直列（一度に一条件）で滅菌テストを実行する。ザッカリア氏の実験も同じ直列アプローチを使用していたため、この研究は有効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。
火星ミッションへの教訓
NASAや他の宇宙機関が有人火星ミッションに向けて推進する中、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殺す同じ環境圧力が、生存者をよりとらえどころのない病原体に強化する可能性もある。そして居住地に必然的に持ち込まれる塵は、測定可能な呼吸器の危険をもたらす。
「火星は一回限りの環境条件ではありません」とザッカリア氏は述べた。「生命がさらされる可能性のある最も致命的な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、望まれるか望まれないかにかかわらず、生物学的な仲間とそれらがこれらの条件でどのように生存するかをよりよく理解する必要があります。」
この論文はラドバウド大学を通じて公開され、ジャーナル mBio に掲載が承認されている。