科学者たちは、海底深くの1億年前の堆積物の中で発見された微生物を復活させ、地球上のどこに生命が存在し、どれくらいの期間存在していたかについての私たちの認識を劇的に広げた。
海洋研究開発機構（JAXA）の地球微生物学者、諸野由紀氏率いる国際研究チームは、1億150万年前のエネルギーに乏しい海底堆積物から採取した微生物を蘇生させた。実験室環境下では、これらの微生物は生き返り、餌を食べて増殖した。数百万年にわたる低エネルギー環境に耐えた後も、これらの微生物（細菌の一種）は「代謝能力を維持していた」と、本日Nature Communications誌に掲載されたこの新たな研究論文は述べている。
「この新たな研究は、地球上の居住可能な生物圏と、微生物が最適とは言えない条件下で生存する能力についての私たちの認識を改めて広げてくれます」と、ウッズホール海洋研究所の地質学者で、今回の研究には関わっていないバージニア・エッジコム氏はメールで述べた。「また、深海生物圏における炭素やその他の栄養素の循環に、生存可能な微生物がどこで貢献しているかについても、私たちの認識を広げてくれます。」
以前、科学者たちはニューメキシコ州のペルム紀サラド層で発見された2億5000万年前の塩の結晶から細菌胞子を回収・復活させたと発表していましたが、一部の専門家はこの結論に異議を唱え、サンプルが汚染されているなどの問題を挙げていました。1995年には、科学者たちは2500万年前から4000万年前の琥珀の中に保存されていたミツバチから細菌胞子を復活させています。
新たな研究で蘇生した微生物は、これまでに研究された中で最も古い海洋堆積物サンプル由来であると、モロノ氏はメールで説明した。また、研究者らは「栄養素の添加による微生物の蘇生を直接観察した」と述べ、微生物の大部分は「胞子形成微生物ではなかった」と付け加えた。この場合、目覚めた微生物はすぐに本来の微生物活動に戻り、食物を摂取し、細胞分裂を行った。一方、細菌の胞子は、生殖状態に戻る必要がある。
微生物を含む堆積物サンプルは、10年前に南太平洋環流域の深海平原で採取されました。これらのサンプルは海底下75メートルの深さから採取され、1300万年前から1億150万年前のものと推定されています。これらの深層では酸素は検出されましたが、炭素などの有機物（微生物の餌となるもの）はほとんど検出されませんでした。
この海域は、海面植物プランクトンの濃度が低いため、世界有数の透明度を誇ります。植物プランクトンは海底に沈み込み、通常は海底下の微生物に餌を与えます。この地域では「マリンスノー」と呼ばれる堆積物が非常に軽いため、海底堆積物の形成は非常に遅く、百万年ごとに約3～6フィート（1～2メートル）というわずかな速度でしか形成されません。今回の研究の主な目的は、生命がこのような栄養欠乏環境で生存できるかどうか、そしてもし可能であれば、これらの微生物が実質的に餌がない状態でどれくらいの期間生存できるかを明らかにすることです。
研究室に戻った後、これらの微生物は培養され、炭素と窒素からなる同位体標識基質を一定量与えられました。本研究の極めて重要な点は、微生物によるこれらの添加食物の消費量を追跡することでした。そのため、安定同位体標識基質が使用されました。
この居心地の良い実験室環境では、最古の堆積物サンプルから採取されたものも含め、微生物はほぼ即座に反応を示しました。68日間にわたり、研究者たちは微生物の個体数が4桁以上も増加する様子を驚嘆の眼差しで見つめました。サンプル内で発見された微生物の99%以上が蘇生し、科学者たち自身も衝撃を受けました。
海底深くでは「栄養素が非常に限られている」ため、微生物は「ほぼ『断食』状態にあった」とモロノ氏は述べた。「ですから、非常に長い期間、極端に栄養分やエネルギーが乏しい環境に埋もれたり閉じ込められていた微生物の大部分が蘇生できたというのは、驚くべきことであり、生物学的にも非常に難しいことです。」
研究者らはDNAおよびRNA遺伝子プロファイリングを用いて、これらの微生物が好気性細菌、すなわち酸素を好む細菌であると特定した。また、厚い海底層の間には実質的に透水性がないことから、汚染の可能性も否定した。
デラウェア大学海洋科学政策学部のジェニファー・ビドル准教授は、汚染の問題はないと見ている。
「実際、他の惑星に生命が存在する証拠を決定的に証明できる貴重な火星の物質サンプルをもらえたら、私はそれを諸野悠紀さんに渡すでしょう」と、今回の研究には関わっていないビドル氏は語った。
これらの微生物は「おそらく南太平洋環流の堆積物に埋もれていた」とエッジコム氏は述べ、「彼ら自身、あるいはその子孫は、それ以来そこに生き延びてきた」と付け加えた。これらの微生物は仮死状態にあったか、「元の細胞は埋もれてから時折分裂することができ、今回の研究は元の細胞のn世代目（不確定世代）を研究している」と彼女は述べた。エッジコム氏は、「異なる種類の微生物が分裂せずに静止状態でどれくらい長く生き残ることができるのか」という疑問が残ると述べた。
古代の細菌について私たちが知らないことを考えると、古代の微生物を復活させるというのは少し恐ろしい話に聞こえる。実験に伴うリスクと安全対策について尋ねられたモロノ氏は、「海底堆積物は、人間のような感染宿主が存在しないため、健康へのリスクは低いと考えられています」と述べた。しかし、「私たちは常にクリーンルームで微生物を扱ってきました」と述べ、すべての標本は実験中ずっと、バイオセーフティレベル1の環境である実験室で保管されていた。
エッジコム氏は安全性については問題視しておらず、「海洋微生物生態学者として、彼らが行った実験に安全上の懸念はない」と述べた。
これらの微生物がどのようにしてこれほど長期間冬眠状態を保つことができたのかについては、モロノ氏は確信はないが、新たな発見が「このテーマに関する議論を刺激し」、最終的には微生物がこれほど長い地質学的時間スケールにわたって休眠状態を保つために必要な生存メカニズムの特定につながることを期待していると述べた。
https://gizmodo.com/frozen-tardigrade-brought-back-to-life-after-30-years-1753152359
「この研究で本当に驚くべき点は、この堆積物に酸素が含まれていることです。私たちは皆、抗酸化物質を豊富に含む食事を心がけており、酸素が分解を促進することはよく知られています。ですから、その中で長期間生存できたことは素晴らしいことです」とビドル氏は述べた。「しかし、細胞が堆積物の中で実際に何を見ているのかは分かっていません。生存率を高める低酸素環境の小さな檻があるのかもしれません。」
この新たな研究はまた、海底に生息する微生物の食料源としての有機炭素の重要性を改めて示すものでもあるが、ビドル氏にとっては残念な発見だった。
「地下の微生物が餌を地表に依存していることが何度も分かっているのに、少し残念です」とビドル氏は語った。「地下の堆積微生物が自立して活動する日を、私は今も待ち望んでいます！」
