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横堀 伸一*; Yang, Y.*; 藤崎 健太*; 河口 優子*; 小林 憲正*; 橋本 博文*; 河合 秀幸*; 三田 肇*; 鳴海 一成; 奥平 恭子*; et al.
no journal, ,
地球上に存在する生命の起源に関して、これまで多くの研究が行われてきた。地球における生命の起原を想定し、初期地球上での有機物の合成の可能性が検討されている。しかし、有機物の合成は地球上で進行した可能性と同時に、宇宙空間で合成された有機物が宇宙塵とともに初期地球に到達した可能性がある。一方、古くより生命が宇宙空間を移動するという仮説「パンスペルミア仮説」が提唱されていた。この仮説では地球外で誕生した生命が地球にやって来る可能性が想定されている。近年、火星由来隕石中での微生物様化石の発見を引き金に、隕石に載った微生物移動の可能性が議論されるに至っている。われわれは、これまで飛行機、大気球を用いた微生物採集を行い、成層圏から微生物を採集してきた。そこから、さらに上空でも微生物が到達している可能性に思い至った。真空中での微生物採集はこれまで試みられたことがない。われわれは、宇宙空間でデブリや宇宙塵採集に用いられてきた超低密度エアロゲルを微生物の採集に用いる可能性の検討を行った。また、エアロゲルを受動的な微生物捕集装置とする場合、他の宇宙塵等も合わせて捕集される。これらの宇宙塵には微生物が付着していなくとも有機物を含有している可能性がある。そのような宇宙塵が地球に有機物をもたらしたと考えると、それらの宇宙塵の有機物の解析を行うことも重要である。
横堀 伸一*; Yang, Y.*; 杉野 朋弘*; 河口 優子*; 板橋 志保*; 藤崎 健太*; 伏見 英彦*; 長谷川 直*; 橋本 博文*; 林 宣宏*; et al.
no journal, ,
We isolated two novel species of the genus 
, one from top of troposphere (
) and the other from bottom of stratosphere (
). Can these newly isolated bacterial species and strains survive harsher environment such as space environment and/or other astronomical objects such as Mars? To address these questions, we have analyzed the survival of these microbial species and strains under the extreme conditions. Environment at high altitude is extreme for microorganisms not only because of high UV radiation, but also other stresses such as extreme dryness. To clarify how dryness affects to the survivability of microorganisms, we examined the effects of desiccation and high humidity on survival and DNA double strand breaks (DSB) of 
, 
and spores of 
. They exhibited different survival rates and DSB patterns under desiccation and high humidity. Higher survival and less DSB occurred at lower temperatures. Spores of 
showed the highest survivability at each condition. Survivability of at desiccation condition is higher than that at the humid condition, although survivability of 
at desiccation condition is lower than that at the humid condition. We also tested the effects of various factors on survivability of spp. Together with tests under desiccation condition, these test results suggested that spp. which we tested can survive in space for years.
横堀 伸一*; Yang, Y.*; 杉野 朋弘*; 河口 優子*; 伏見 英彦*; 鳴海 一成; 橋本 博文*; 林 宣宏*; 河合 秀幸*; 小林 憲正*; et al.
no journal, ,
To explain how organisms on the Earth were originated at the quite early stage of the history of Earth, Panspermia hypothesis was proposed. Recent findings of the Martian meteorite suggested possible existence of extraterrestrial life, and interplanetary migration of life as well. On the other hand, microbes have been collected from high altitude using balloons, aircraft and meteorological rockets since 1936, though it is not clear how could those microbes be ejected up to such high altitude. Spore forming fungi and Bacilli, and Deinococci have been isolated in these experiments. If microbes could be found present even at the higher altitude of low earth orbit (400 km), the fact would endorse the possible interplanetary migration of terrestrial life. We proposed the "Tanpopo" mission to examine possible interplanetary migration of microbes on Japan Experimental Module (JEM) of the International Space Station (ISS). In our proposal, microorganisms will be exposed to the space environment with/without model-clay materials that might protect microorganisms from vacuum UV and cosmic rays. Spore of 
sp., and vegetative cells of 
and our novel deinococcal species isolated from high altitude are candidates for the exposure experiment. In preliminary experiments, clay-materials tend to increase survivability of microorganisms under irradiation of heavy ion beam and other radiation. In this paper, we discuss current status of exposure experiment of microorganisms defined for the Tanpopo mission.
小林 憲正*; 三田 肇*; 中嶋 悟*; 薮田 ひかる*; 横堀 伸一*; 鳴海 一成; 長沼 毅*
no journal, ,
地球上の生命起源に関しては、地球起源説と地球外起源説がある。通常、前者が多くの支持を得ているが、後者(パンスペルミア説)の可能性は否定できない。微生物の惑星間移動の可能性を考えるうえでは、微生物の宇宙での生存可能性の検証が必要である。われわれは、惑星間塵中の有機物や微生物の耐性を調べ、パンスペルミアの可能性を検証している。具体的には、地球から脱出した微生物に、宇宙線を模した高エネルギー重粒子線や種々の波長の紫外線を照射し、微生物の生存率や変異を評価した。等の放射線抵抗性細菌や胞子を形成する微生物は粒子線や紫外線に対して強い耐性を示した。一方、地球の場合、約40億年前にパンスペルミアもしくは化学パンスペルミアが起きたと考えられる。その場合、惑星間塵等がどの程度の太陽紫外線や銀河宇宙線・太陽フレア粒子・太陽風の照射を受けたかが問題となる。これらの評価を行ううえで、過去の太陽活動に関する情報が必要となる。このような研究においては、化学や微生物の研究者と太陽研究者との協力が不可欠である。
横堀 伸一*; 春山 純一*; 矢野 創*; 鳴海 一成; 三田 肇*; 高橋 淳一*
no journal, ,
地球では既に失われてしまった生命の起源に関連する物質や生命の痕跡が、地球に最も近い天体である月で見つかる可能性について、宇宙環境利用科学委員会「月における生命探査の可能性の検討」研究チームで検討した。月の表面では、生命の生存はおろか、生命の起源に関連する物質でさえ、紫外線暴露や極度の温度変化等で変性・分解してしまうので、生命の痕跡が検出される可能性は極めて低い。しかし、月に複数個存在が確認されている溶岩チューブ孔及び極域永久陰は、太陽放射暴露や温度変化が少ないため、宇宙塵由来の生命起源関連物質や地球からの飛来物質が保存されている可能性がある。したがって、地球由来物質が月面に到達するかのシミュレーション,溶岩チューブ孔の形成時期の推定,模擬環境下での標的物質検出の検証などの研究とともに、in situ解析やサンプルリターンを前提とした月における生命探査は必要と結論づけられる。
横堀 伸一*; Yang, Y.*; 河口 優子*; 杉野 朋弘*; 高橋 勇太*; 鳴海 一成; 高橋 裕一*; 林 宣宏*; 吉村 義隆*; 田端 誠*; et al.
no journal, ,
生物にはさまざまな極限環境に存在するものがあり、生命の起原、Astrobiology研究の重要な研究対象として、それらの研究が進んでいる。高層大気圏も極限環境であり、そこでどのような生物が存在するのか研究が行われてきた。一方、生命の起源を考えるうえで、地球外に生命の起源を求める「パンスペルミア仮説」が古くから議論されてきた。これらのことを踏まえ、われわれのグループは、国際宇宙ステーション(ISS)上で、微生物や生命の材料になりうる有機化合物が天体間で移動可能かについての検証と、微小隕石の検出及び解析実験を行うことの提案と準備を行っている。そこでは、ISS外部に一定期間曝露した超低密度エアロゲルを用いて微小隕石やその他の微粒子を捕集し、エアロゲルの回収後にその表面と衝突トラックの顕微鏡観察等のさまざまな解析を行う。ISS軌道は強力な紫外線や放射線が降り注ぐ過酷な環境下であり、微生物は長期に生存するためには宇宙塵や粘土鉱物などの微粒子の内部に存在すると考えられる。そこで捕集した微粒子にDNA特異的な蛍光染色を行い、微生物の検出を行う。本発表では、上記のような微粒子を模した微生物と粘土鉱物の混合サンプルを用いた蛍光染色やPCRによる微生物の検出についての地上模擬実験の現状について報告する。また、宇宙曝露を予定している微生物の紫外線,放射線,真空,温度などに対する耐性について、地上対照実験を進めている。これについても併せて報告し、たんぽぽ計画の進行状況を報告する。
横堀 伸一*; Yang, Y.*; 杉野 朋弘*; 河口 優子*; 高橋 勇太*; 鳴海 一成; 橋本 博文*; 林 宣宏*; 今井 栄一*; 河合 秀幸*; et al.
no journal, ,
We proposed the "Tanpopo" mission to examine possible interplanetary migration of microbes, and organic compounds on Japan Experimental Module (JEM) of the International Space Station (ISS). Tanpopo consists of six subthemes. Two of them are on the possible interplanetary migration of microbes capture experiment of microbes at the ISS orbit and space exposure experiment of microbes. In this paper, we focus on the space exposure experiment of microbes. Microbes in space are assumed be exposed to the space environment with a kind of clay materials that might protect microbes from vacuum UV and cosmic rays, or exposed as the aggregates of which outer cells might protect inner cells from vacuum UV and cosmic rays. Dried vegetative cells of and our novel deinococcal species isolated from high altitude are candidates for the exposure experiment. In addition, we are planning to perform another space exposure experiments of microbes. In this paper, we discuss current status of exposure experiment of microorganisms defined for the Tanpopo mission and others.
小林 憲正*; 川本 幸徳*; Sarker, P. K.*; 小野 恵介*; 桑原 秀治*; 大林 由美子*; 金子 竹男*; 三田 肇*; 薮田 ひかる*; 吉田 聡*; et al.
no journal, ,
A wide variety of complex organic compounds including precursors of amino acids have been detected in carbonaceous chondrites and comets. It was suggested that organics in them were formed in quite cold environments, such as interstellar space. Irradiation of frozen mixture of possible interstellar molecules with high-energy particles gave complex amino acid precursors with high molecular weights. Such interstellar complex molecules would be altered by cosmic rays and solar light in proto-solar nebula and interplanetary space before the delivery to the Earth by such extraterrestrial bodies as space dusts. We examined possible alteration of amino acids and their precursors by irradiation with photons and heavy ions. Complex amino acid precursors with high molecular weights could be formed in simulated dense cloud environments, and they were much more stable than free amino acids against radiation. They could have been delivered to the Earth by space dusts. We are planning to collect space dusts and expose amino acids and their precursors in the Japan Experimental Module / Exposed Facility (JEM/EF) of the ISS in the Tanpopo Mission.
小林 憲正*; 川本 幸徳*; 岡部 拓人*; Sarker, P. K.*; 大林 由美子*; 金子 竹男*; 三田 肇*; 神田 一浩*; 吉田 聡*; 鳴海 一成
no journal, ,
分子雲環境を模した重粒子線照射実験により、模擬星間物質から高分子態アミノ酸前駆体が生成することが確認されている。このような有機物を原始地球上に有機物を届けた媒体としては、彗星などから生じた微小な宇宙塵(惑星間塵)が隕石や彗星よりも重要であったことが示唆されている。惑星間塵は微小であり、その中の有機物は、太陽紫外線や宇宙線に直接曝露されるため、さらに変成を受けると考えられる。しかし、これまで惑星間塵は地球生物圏内で捕集されてはいるが、有機物に関する知見は少ない。本研究では、太陽系星間環境中での有機物の変成と、その有機物のキャラクタリゼーションのため、加速器等を用いた模擬実験を行った。各試料を固相で炭素線照射したものは200kGy照射してもほとんど分解せず、水溶液に照射した場合よりもより高い安定性を示した。溶液の場合、アミノ酸前駆体は遊離アミノ酸よりも安定であった。一方、軟X線照射の場合、イソバリンは40mWhでほぼ分解して0.1%以下になるのに対し、その前駆体は220mWhでも10%以上残存し、高い安定性が示された。
小林 憲正*; 川本 幸徳*; Sarker, P. K.*; 桑原 秀治*; 大林 由美子*; 金子 竹男*; 三田 肇*; 薮田 ひかる*; 吉田 聡*; 鳴海 一成; et al.
no journal, ,
原始地球上に有機物を届けた媒体としては、彗星などから生じた微小な宇宙塵が隕石や彗星よりも重要であったことが示唆されている。惑星間塵は微小であり、その中の有機物は太陽紫外線や宇宙線に直接曝露されるため、さらに変成を受けると考えられる。しかし、これまで惑星間塵は地球生物圏内で捕集されてはいるが、有機物に関する知見は少ない。本研究では、太陽系星間環境中での有機物の変成と、その有機物の性質解析のため、加速器等を用いた模擬実験を行った。試料として、隕石中に多く含まれるアミノ酸のグリシン及びイソバリン、その前駆体候補のヒダントイン及び5-エチル-5-メチルヒダントイン、複雑態アミノ酸前駆体(一酸化炭素・アンモニア・水への陽子線照射生成物)を用いた。これらの水溶液やそれを乾固したものに対し、290MeV/uの炭素線,
線及び軟X線を照射した。各試料を固相で炭素線照射したものは200kGy照射してもほとんど分解せず、水溶液に照射した場合よりもより高い安定性を示した。溶液の場合、アミノ酸前駆体は遊離アミノ酸よりも安定であった。一方、軟X線照射の場合、イソバリンは40mWhでほぼ分解して0.1%以下になるのに対して、その前駆体は220mWhでも10%以上残存し、高い安定性が示された。また、いずれの試料も不溶性生成物を生じた。
横堀 伸一*; 春山 純一*; 矢野 創*; 鳴海 一成; 三田 肇*; 高橋 淳一*
no journal, ,
月は長期に渡り大きな地殻変動が起きておらず、過去に起きた惑星間塵の飛来などのイベントの痕跡が、いわばタイムカプセルのように保存されているかも知れないと期待されている。月の表面ではDNAやタンパク質などの生体高分子の残存が困難と予想されるが、太陽紫外線や極端な温度変化を免れる溶岩チューブ孔や極域永久陰孔のような環境があれば、生体高分子が保存される可能性もある。放射線抵抗性細菌は、放射線や真空乾燥にも強い耐性を持つので、もし過去に地球から月に飛来したものがあれば、その痕跡が残っているかも知れない。月を宇宙生物学研究の対象とするためには、疑似環境可での生体高分子の保存可能性の実験的検証や、月からの岩石等のサンプルを採取・分析するための研究体制を構築することなどが必要である。
山岸 明彦*; 横堀 伸一*; 橋本 博文*; 矢野 創*; 今井 栄一*; 奥平 恭子*; 河合 秀幸*; 小林 憲正*; 田端 誠*; 中川 和道*; et al.
no journal, ,
ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を提案し[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集(たんぽぽ)]、2013年度に実験開始を実現するため、準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕に対して、微生物又は微生物関連生体高分子の検出を試み、ISS軌道での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と生存に影響を与える環境因子について推定を行う。そこから、地球由来微生物の惑星間移動の可能性を検討する。さらに、宇宙塵に含まれて地球に飛来する有機物が宇宙空間で変成する可能性を検討する。実際の運用では、同装置は汎用曝露装置(ExHAM)に固定され、きぼう与圧部エアロックからロボットアームによって同曝露部に設置され、一定時間曝露された後に再度同ルートで回収、有人帰還船に搭載して地球に帰還する予定である。本講演では、本計画の概要と打上げ一年前の準備状況等について報告する。
横堀 伸一*; 橋本 博文*; 林 宣宏*; 今井 栄一*; 河合 秀幸*; 小林 憲正*; 三田 肇*; 中川 和道*; 鳴海 一成; 奥平 恭子*; et al.
no journal, ,
TANPOPO, Japanese name of dandelion, is a plant species, whose seeds with floss are spread by wind. We propose this mission to examine possible interplanetary migration of microbes, and organic compounds at the Exposure Faculty of Japan Experimental Module (JEM) of the International Space Station (ISS). The Tanpopo mission consists of six subthemes - capture of microbes in space, exposure of microbes in space, capture of organic compounds in space, exposure of organic compounds in space, measurement of space debris at the ISS orbit, and evaluation of ultra low-density aerogel special for the TANPOPO mission. Our proposal was accepted as a candidate experiment on Exposed Facility of ISS-JEM. In this paper, we overview the TANPOPO mission and discuss the current status of experiments related to the microbe existence/survival set for this mission.
横堀 伸一*; 河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 清水 康之*; 高橋 勇太*; 杉野 朋弘*; 鳴海 一成; 佐藤 勝也; et al.
no journal, ,
熱圏を周回するInternational Space Station (ISS)を利用し、極限環境における微生物存在の検証実験を行うことを計画している。超低密度エアロゲルを長期間曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕に対して、微生物又は微生物関連生体高分子の検出を試み、ISS軌道での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と生存に影響を与える環境因子について推定を行う。宇宙曝露実験に用いる微生物として、現在、(R1株とDNA修復系変異株), TR0125, ST0316, 
sp. HK-01, 
JY3を検討している。実際の運用では、同装置は汎用曝露装置に固定され、きぼう与圧部エアロックからロボットアームによって同曝露部に設置され、一定時間曝露された後に再度同ルートで回収、有人帰還船に搭載して地球に帰還する予定である。
横堀 伸一*; 河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 清水 康之*; 高橋 勇太*; 杉野 朋弘*; 鳴海 一成; 佐藤 勝也; et al.
no journal, ,
地地球以外の天体に生命(又はその痕跡)を探そうとする研究、探査が盛んに行われるようになってくるとともに、「パンスペルミア仮説」が再考されている。そのようなパンスペルミアがそもそも可能であるかを検討するため、微生物の宇宙空間曝露実験による生命の宇宙空間での長期間生存可能性の検証が行われてきた。われわれは、ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を提案し[たんぽぽ:有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]、2013年度に実験開始を実現するため、準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間(1年以上)曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕(トラック)に対して、微生物又は微生物関連生体高分子(DNA等)の検出を試み、ISS軌道(高度約400km)での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と生存に影響を与える環境因子について推定を行う。
横堀 伸一*; 小林 憲正*; 三田 肇*; 薮田 ひかる*; 中川 和道*; 鳴海 一成; 林 宣宏*; 富田 香織*; 河口 優子*; 清水 康之*; et al.
no journal, ,
現在準備を進めている国際宇宙ステーション(ISS)日本実験棟(JEM)の曝露部での宇宙実験「有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集(たんぽぽ)」の中の、微生物と有機物の宇宙曝露実験についてその進行状況を報告する。微生物宇宙曝露実験は、生物の長期宇宙生存可能性の検討、有機物宇宙曝露実験は、宇宙起源の生命の起原に関連する有機物の宇宙での変成を検討する。微生物、有機物の双方について、宇宙曝露サンプルをほぼ選定を終え、宇宙曝露実験に対する地上対照データの収集を引き続き進めている。また、これらのサンプルの宇宙曝露方法についても、検討を行っている。
横堀 伸一*; 河口 優子*; 清水 康之*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 杉野 朋弘*; 高橋 勇太*; Yang, Y.*; 谷川 能章*; 橋本 博文*; et al.
no journal, ,
ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を提案した[たんぽぽ:有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]。現在、2014年度に実験開始を実現するため、その準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間(1年以上)曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕(トラック)に対して、微生物又は微生物関連生体高分子(DNA等)の検出を試み、ISS軌道(高度約400km)での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と、生存に影響を与える環境因子について推定を行う。本発表では、本計画の概要と準備状況(特に微生物捕集並びに微生物宇宙曝露)等について報告する。
横堀 伸一*; 河口 優子*; 原田 美優*; 村野 由佳*; 富田 香織*; 林 宣宏*; 田端 誠*; 河合 秀幸*; 奥平 恭子*; 今井 栄一*; et al.
no journal, ,
ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出および解析実験を提案した[たんぽぽ:有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]。現在、2015年中に実験開始を実現するため、その準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間(1年以上)曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕(トラック)に対して、微生物または微生物関連生体高分子(DNA等)の検出を試み、ISS軌道(高度約400km)での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と、生存に影響を与える環境因子について、推定を行う。本発表では、本計画の概要と準備並びに進行状況(特に微生物捕集並びに微生物宇宙曝露)等について報告する。