生物には苛酷な環境の攻撃に対応して進化していく能力が備わっている。ある研究チームがこの生物の能力を利用してモデル細菌Escherichia coliの電離放射線に対する耐性を大きく引き上げただけでなく、耐性向上の遺伝子的メカニズムも解明した。2014年3月4日付オンライン・ジャーナル「eLife」のオープン・アクセスの研究論文で、大腸菌がわずかな突然変異で通常なら致命的な量の放射線にも耐えられるようになったことを示している。
この研究は、生物が放射線による細胞の損傷に耐え、DNAの損傷を修復する能力をより深く理解するための手がかりになる重要な発見である。eLife研究報告書の筆頭著者、University of Wisconsin-MadisonのMichael Cox生化学教授は、「私たちの研究から、修復システムが環境に順応し、この順応能力が放射線耐性向上に寄与していることが示されている」と述べている。以前にDr. Coxの研究チームがLouisiana State Universityの生物科学教授、Dr. John R. Battistaと共同で行った研究で、大腸菌の培養器をコバルト60アイソトープの高線量放射能に曝露することで大腸菌が進化し、電離放射能に耐性を持つようになることを実証している。
Dr. Coxは、「大腸菌が99%死滅するまで放射線を照射した。その後、生き残った大腸菌を培養し、再び放射線を照射するという作業を20回繰り返した」と述べている。その結果、大腸菌は、10の4乗倍の電離放射線にも耐えられるようになった。
これは、1950年代に発見されたデイノコッカスラディオデュランスという砂漠に棲息する細菌が持っている驚異的な放射線耐性に匹敵する。
この細菌は、人間が死ぬ線量の1000倍の放射線を浴びても生き延びることができる。
Dr. Coxは、「デイノコッカスは放射線ではなく乾燥に耐えるよう進化したもので、条件さえ整えば、損傷を短時間で修復し、成長を続けることができる」と述べている。この微生物がDNAを修復し、細胞を保護する分子機構は、ヒトや他の生物にも備わっていることから、一部の生物が普通であれば致命的な放射線量にも生き延びられるにしている分子機構を理解することは重要である。
この発見を実用化できるのはかなり先のことになるが、放射性廃棄物の現場の浄化や放射線治療を受けているがん患者の治療を助けるプロバイオティクスなど特殊用途にあった微生物をつくる上で役立つことになる。この研究では、生物が電離放射線による遺伝子損傷を能動的に修復できることが実証された。この研究を始める前まで、細胞の放射線耐性は細胞内で放射線によって作り出された活性酸素分子を無毒化する機能によるものと考えられていた。
Dr. Coxは、「そのような受動的な活性酸素無毒化能力は、Wisconsin大学研究チームが発見したような突然変異やまだ突き止められていない機能など、何らかの能動的なメカニズムと相乗的に機能していると考えるべきだろう」と述べている。さらに、「このような極端な耐放射線性は、複雑な表現型によるものだ。このデータの中に他のメカニズムも隠されている可能性が大きく、私たちも隠されているメカニズムを発掘するために研究を進めている」と述べている。
■原著へのリンクは英語版をご覧ください: Scientists Induce E. coli to Resist High-Dose Radiation Damage
