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人間の致死量超える放射線に耐えられる細菌、能力の秘密が明らかに
2024.12.12 Thu posted at 18:28 JST
(CNN) 「デイノコッカス・ラジオデュランス」と呼ばれる細菌の一種は最も過酷な環境でも生き延びる能力を持つ。「英雄コナン」にちなみ「コナン・ザ・バクテリア」というニックネームが付けられており、人間の致死量の2万8000倍もの放射線に耐えられる。今回、その能力の秘密が抗酸化物質にあることが分かった。
科学者は抗酸化物質の働きを解明し、地球上の人間と将来地球外を探索する人々の健康を守るために抗酸化物質を利用できる可能性を解き明かした。
抗酸化物質はマンガン、リン酸塩、アミノ酸のペプチド(分子)を含む代謝産物と呼ばれる小さな分子の単純な集合体で構成されている。
米国科学アカデミー紀要に9日に発表された研究で、この強力な三つの成分を組み合わせると、マンガンと他の成分の一つのみを組み合わせた場合よりも放射線に対する防御効果が高いことが明らかになった。
研究の著者らによると、この発見は、将来太陽系を横断する深宇宙ミッションで宇宙飛行士を高線量の宇宙放射線から守るために活用できる可能性がある。
抗酸化物質の秘密を解明
デイノコッカスは最も放射線耐性が高い生物としてギネス世界記録に登録されている。これまでの研究で、この細菌は国際宇宙ステーション(ISS)の外で3年生存できることがわかっている。酸や寒さ、脱水状態にも耐えられる。
2022年10月の報告によれば、デイノコッカスが火星に存在していた場合、凍結した状態で何百万年も生き延びていた可能性があるという。
以前、細菌の細胞内のマンガン抗酸化物質の量を測定したところ、微生物が生き延びることができる放射線の量はマンガン抗酸化物質の量に直接関係していることがわかった。つまり、マンガン抗酸化物質が多いほど、放射線への耐性が増す。
乾燥して凍結すると、デイノコッカスは14万グレイに耐えられる。これは人間の致死量にあたる放射線量の2万8000倍だ。
今回の研究では、デイノコッカスにヒントを得て設計された合成抗酸化物質、MDP(メラトニン由来の保護物質)を使用した。
研究チームは、マンガン、リン酸塩、DP1と呼ばれるペプチドを含むMDPの活性成分が、細胞やたんぱく質を放射線被ばくからどのように保護するかを分析。ペプチドとリン酸塩がマンガンに結合すると、放射線に対する保護にきわめて効果的な三元複合体が形成される。
ユニフォームド・サービス大学の病理学教授であるマイケル・デイリー氏は「MDPに関する今回の新たな理解はさらに強力なマンガンベースの抗酸化剤の開発につながる可能性がある。これは医療や製造業のほか防衛、宇宙探査に応用しうる」と述べた。
また、「MDPは単純で費用対効果が高いうえ、無毒で非常に効果的な放射線防護剤であるため、経口投与することで宇宙放射線のリスクを軽減できる可能性がある」とも指摘する。
地球上では、放射線の漏えい事故に対する保護に使用することも考えられる。
Translation
The
secret of the bacteria's ability to withstand radiation that exceeds the lethal
dose for humans is revealed
Scientists had uncovered how antioxidants work and revealed the possibility of using them to protect the health of humans on Earth and those who might explore extraterrestrials in the future.
Antioxidants were made up of simple aggregates of small molecules called metabolites that contained manganese, phosphate, and peptides (molecules) of amino acids.
A study published in the Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America on the 9th revealed that the combination of this powerful trio of ingredients provided more protection against radiation than manganese combined with one of the other ingredients alone.
According to the study authors, this discovery could be used to protect astronauts from high doses of space radiation on future deep space missions across the solar system.
Unlocking the secrets of antioxidants
Deinococcus
is listed in the Guinness World Records as the most radiation-resistant
organism. Studies so far had shown that the bacterium could survive for three
years outside the International Space Station (ISS). It could also withstand
acid, cold, and dehydration.
According to a report in October 2022, if Deinococcus existed on Mars, it could have survived for millions of years in a frozen state.
Previously, when the amount of manganese antioxidants in the bacterial cells was measured, it was found that the amount of radiation that the microorganism could survive is directly related to the amount of manganese antioxidants. In other words, the more manganese antioxidants there were, the more resistant it was to radiation.
When dried and frozen, Deinococcus could withstand 140,000 grays, which was 28,000 times the amount of radiation that would be lethal to human.
In this study, a synthetic antioxidant, MDP (Melatonin-derived Protective Protein) was used, it was designed with Deinococcus as inspiration.
Michael Daly, professor of pathology at the Uniformed Services University said that "This new understanding of MDP could lead to the development of even more powerful manganese-based antioxidants, it could have applications in medicine, manufacturing, defense, and space exploration."
He also noted that "MDP is a simple, cost-effective, non-toxic, and highly effective radioprotector, which could potentially reduce the risks of space radiation when administered orally."
On Earth,
it could also be used to protect against accidental radiation leaks.
So, a type of bacteria called
"Deinococcus radiodurans" has the ability to survive even in the
harshest environments. A research team analyzed
how the active components of MDP, which contain manganese, phosphate, and a
peptide can protected cells and proteins from radiation exposure. It is also noted that MDP is a simple,
cost-effective, non-toxic, and highly effective radioprotector. On Earth, it
could also be used to protect against accidental radiation leaks. Apparently,
MDP will help us in our space exploration projects.
Note:
1. Proceedings
of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) is
a peer-reviewed multidisciplinary scientific journal. It is the official
journal of the National Academy of Sciences, published since 1915, publishing
original research, scientific reviews, commentaries, and letters. (Wikipedia)
2. A gray (Gy)
is the SI-derived unit of absorbed dose and specific energy (energy per unit
mass). Such energies are usually associated with ionizing radiation such as
gamma particles or X-rays. It is defined as the absorption of one joule of
energy in the form of ionizing radiation by one kilogram of tissue. In the SI
basic units, a gray is expressed as m²⋅s⁻².(https://www.translatorscafe.com/unit-converter/en-US/radiation-absorbed-dose/7-1/gray-rad/)