科学者たちは、微生物が極限環境下（願わくば火星の厳しい気候も含む）でも生存できることを知っています。しかし、新たな研究によると、北極の氷に生息する藻類の一種である微生物は、これまで考えられていたほど静止しているわけではないことが示唆されています。彼らは驚くほど活発で、極寒の氷原を滑るように動き回り、さらには氷原の中をさえも動き回っています。
9月9日に発表された米国科学アカデミー紀要（PNAS）の論文で、研究者らは氷珪藻（ガラス質の外壁を持つ単細胞藻類）が氷の中で活発に動き回っていることを明らかにしました。この活発な活動は、極限環境に生息する微生物、いわゆる「極限環境微生物」がかろうじて生き延びているという仮説に疑問を投げかけます。むしろ、これらの藻類は極限環境下でも繁栄するように進化してきたと言えるでしょう。これらの微生物の驚くべき移動性は、北極の生態系維持において、彼らが果たす意外な役割を示唆しています。
「これは1980年代の映画に出てくるような極低温生物学ではありません」と、本研究の主任著者であり、スタンフォード大学の生物工学者であるマヌ・プラカシュ氏は声明で述べた。「珪藻類は、気温がマイナス15度（華氏5度）まで下がるまで、私たちが想像する限り活発に活動します。これは本当に驚くべきことです。」
研究者らによると、この温度は珪藻類のような真核細胞にとって史上最低の温度だという。驚くべきことに、はるかに温暖な環境に生息する同種の珪藻類は、氷床珪藻類と同じような滑走行動を示さなかった。これは、北極圏の珪藻類の極限的な生活が「進化上の利点」を生み出したことを示唆していると研究者らは付け加えた。
北極限定
研究のため、研究者らは2023年に北極圏の12か所の観測所から氷床コアを採取した。彼らは船上顕微鏡を使用してコアの初期分析を実施し、氷の中に存在する小さな社会の包括的な画像を作成した。
これらの珪藻類がどのように、そしてなぜスケートをしていたのかをより明確に理解するため、研究チームは実験室内で氷床コアの環境を再現しようと試みました。彼らは、凍った淡水と非常に冷たい塩水の薄い層をペトリ皿に敷き詰めました。さらに、北極の氷の中にある、凍結した装置から塩分を排出するマイクロ流体チャネルを模倣するため、自らの髪の毛まで提供しました。
予想通り、珪藻類はペトリ皿の中を楽しそうに滑るように移動しました。毛を「ハイウェイ」のように使いながら、日々の活動を行っていました。さらなる分析により、研究者たちは微生物がどのようにして氷のトリックを成し遂げたのかを追跡し、その詳細を突き止めることができました。
「カタツムリの粘液のようなポリマーが分泌され、それが表面に付着します。まるで錨の付いたロープのようです」と、本研究の筆頭著者でスタンフォード大学のポスドク学生であるチン・チャン氏は、同じ発表の中で説明した。「そして、彼らはその『ロープ』を引っ張ることで、前進する力を得るのです。」
小さな体、大きな存在感
数で言えば、藻類は北極で最も豊富な生物の一つと言えるでしょう。例えば、ドローン映像で北極の海が「真っ緑色」に見えるのは、藻類のせいだとプラカシュ氏は説明します。
研究者たちは珪藻類の滑空行動の重要性をまだ特定していません。しかし、珪藻類が私たちが考えていたよりもはるかに活発に活動していることがわかったことで、この小さな滑空生物が知らず知らずのうちに北極圏の資源循環に貢献している可能性が示唆されます。
「ある意味、これは単なる小さなものではなく、食物連鎖の重要な部分であり、氷の下で何が起きているかを左右しているのだということに気づかされるのです」とプラカシュ氏は付け加えた。
これは、私たちがよく北極圏について考えている、より大型の生物にとっての主要な食料源というイメージとは大きく異なる。しかし、もしこれが事実であれば、気候変動によって北極圏の存在そのものが脅かされている今、調査が難しい北極圏の環境について、科学者が新たな知見を得るのに役立つだろう。この発見のタイミングは、地球外生命体を理解するためには、まず地球に存在する生命体を保護し、安全に観測する必要があることを示している。
