国際宇宙ステーション上での微生物の宇宙空間移動可能性の検証

• 研究課題/領域番号: 16K17840
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 地球宇宙化学
• 研究機関: 千葉工業大学 (2018); 東京薬科大学 (2016-2017)
• 研究代表者: 河口 優子 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 研究員 (00733990)
• 研究協力者: ミロジェビック タチアナ ウィーン大学 ; オット エマニュエル ウィーン大学 ; 山岸 明彦 東京薬科大学, 生命科学部 ; 横堀 伸一 東京薬科大学, 生命科学部 ; 青木 元秀 東京薬科大学, 生命科学部 ; 矢田部 純 東京薬科大学, 生命科学部 ; 藤原 大佑 東京薬科大学, 生命科学部 ; 谷口 紀恵 東京薬科大学, 生命科学部 ; 鳴海 一成 東洋大学, 生命科学部 ; 橋本 博文 JAXA ; 矢野 創 JAXA ; 奥平 恭子 会津大学 ; 中川 和道 神戸大学 ; 田端 誠 千葉大学
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 微生物 / 国際宇宙ステーション / パンスペルミア / パンスペルミア仮説 / 生存 / DNA損傷 / アストロバイオロジー / 極限環境 / パンスペルミア説 / 宇宙生存 / 宇宙実験

研究成果の概要

宇宙実験「たんぽぽ」計画では国際宇宙ステーション上で微生物の捕集、曝露実験を遂行した。微生物の宇宙生存を調べるために、乾燥した放射線耐性菌Deinococcus属細菌を宇宙環境に曝し、地上にて生存率解析を行なった。500μｍ厚の微生物の凝集体は宇宙で1年間生存できることがわかった。2、3年間にわたり宇宙曝露した微生物は生存可能であった。1年間曝露で生存率は大きく低下するが、2、3年間曝露による生存率は1年間曝露の生存率とほぼ同等であった。地上コントロールサンプルと比較して1年間曝露で生存が下がった要因は、宇宙環境要因ではなく、サンプル調整過程や、保存時に生じた酸化損傷であることが推定された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

微生物の曝露実験は数多く行われてきたが、これらの実験の全ては、１回だけ曝露であったため生存能力の時間依存性をみることはできなかった。本研究は、同一の場所で3年間曝露し、生存の時間依存性を解明し、長期生存率を推定できるようになる点が独創的な点であり、宇宙科学分野で重要な結果となる。

研究成果

• [国際共同研究] Biophysical Chemistry/University of Vienna(オーストリア)
• [国際共同研究] ウィーン大学(オーストリア)
• [国際共同研究] University Wine(オーストリア)
• [雑誌論文] Proteomic and Metabolomic profiling of Deinococcus radiodurans recovering after exposure to simulated Low Earth Orbit vacuum conditions (2019)
  • 著者名/発表者名: Emanuel Ott, Yuko Kawaguchi, Natalie Ozgen, Akihiko Yamagishi, Elke Rabbow, Petra Rettberg, Wolfram Weckwerth, Tetyana Milojevic
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 10 ページ: 1-17
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.00909
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] STXM-XANES analyses of Murchison meteorite samples captured by aerogel after hypervelocity impacts: A potential implication of organic matter degradation for micrometeoroid collection experiments (2019)
  • 著者名/発表者名: Kebukawa Yoko、Okudaira Kyoko、Yabuta Hikaru、Hasegawa Sunao、Tabata Makoto、Furukawa Yoshihiro、Ito Motoo、Nakato Aiko、Kilcoyne A. L. David、Kobayashi Kensei、Yokobori Shin-ichi、Imai Eiichi、Kawaguchi Yuko、Yano Hajime、Yamagishi Akihiko
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 53 号: 1 ページ: 53-67
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0549
  • NAID: 130007593227
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 国際宇宙ステーション曝露部を利用した惑星間での微生物の移動検証（たんぽぽ計画） (2018)
  • 著者名/発表者名: 河口 優子
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会誌 巻: 66 号: 9 ページ: 263-266
  • DOI: 10.14822/kjsass.66.9_263
  • NAID: 130007481404
  • ISSN: 0021-4663, 2424-1369
  • 年月日: 2018-09-05
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 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）計画 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山岸 明彦、河口 優子、横堀 伸一、橋本 博文、矢野 創、今井 栄一、田端 誠、小林 憲正、三田 肇
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会誌 巻: 66 号: 6 ページ: 173-179
  • DOI: 10.14822/kjsass.66.6_173
  • NAID: 130007384401
  • ISSN: 0021-4663, 2424-1369
  • 年月日: 2018-06-05
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Environmental Data and Survival Data of Deinococcus aetherius from the Exposure Facility of the Japan Experimental Module of the International Space Station Obtained by the Tanpopo Mission (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Yamagishi, Y. Kawaguchi, H. Hashimoto, H. Yano, E. Imai, S. Kodaira, Y. Uchihori, and K. Nakagawa
  • 雑誌名: Astrobiology 巻: 18 号: 11 ページ: 1369-1374
  • DOI: 10.1089/ast.2017.1751
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Draft genome sequence of the radioresistant bacterium Deinococcus aerius TR0215, isolated from the high atmosphere above Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuya Satoh、 Hiroki Arai、Toshihiko Sanzen、Yuko Kawaguchi、Hidenori Hayashi、Shin-icni Yokobori、Akihiko Yamagishi、Yutaka Oono、Issay Narumi
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 6 号: 9 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1128/genomea.00080-18
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 生物材料インデックス : 研究室の片隅で生き物への愛を語る 世界で最も放射線に強い細菌Deinococcus radiodurans (2018)
  • 著者名/発表者名: 山岸明彦、河口優子
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 95 ページ: 295-297
  • NAID: 40021588515
• [雑誌論文] 国際宇宙ステーション船外部を利用した微生物惑星間移動の検証:宇宙実験「たんぽぽ」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河口優子
  • 雑誌名: 月間「細胞」 巻: 50 ページ: 40-42
• [雑誌論文] 微生物の長期宇宙生存の科学的検証：宇宙実験「たんぽぽ」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河口優子
  • 雑誌名: 生物工学学会誌 巻: 95 ページ: 295-297
• [雑誌論文] Proteometabolomic response of Deinococcus radiodurans exposed to UVC and vacuum conditions: initial studies prior to the Tanpopo space mission (2017)
  • 著者名/発表者名: Ott, E., Kawaguchi, Y., Kawagychi D., Chaturvedi, P., Nakagawa, K., Yamagishi, A., Weckwerth, W., Milojevic, T.,
  • 雑誌名: PLoS One 巻: e0189381 号: 12 ページ: 12-12
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0189381
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Space as a Tool for Astrobiology: review and recommendations for experimentations in Earth orbit and beyond (2017)
  • 著者名/発表者名: Cottin, H., Kotler, J.M., Billi, D., Cockell, C., Demets, R., Ehrenfreund, P., Elsaesser, A., d'Hendecourt, L., van Loon, J., Martins, Z., Onofri, S., Quinn, R., Rabbow, E., Rettberg, P., Ricco, Slenzka, A. J., K., de la Torre, R., de Vera, J.-P., Westall, F., Carrasco, N., Fresneau, A., Kawaguchi, Y., et al.
  • 雑誌名: Space Sci. Rev. 巻: 209 号: 1-4 ページ: 83-181
  • DOI: 10.1007/s11214-017-0369-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Space as a tool for astrobiology: review and recommendations for experimentations in Earth orbit and beyond. (2017)
  • 著者名/発表者名: Cottin,H.,Kotler,JM.,Billi,D.,Cockell,D.,Demets,R.,Elsaesser,P.,d'Hendecourt,L.,vanLook,J.,Martins,Z.,Onofri,S.,Quimm,R.,Rabbow,E.,Rettberg,P.,Ricco,A.,Slenzka,K.,delaTorre,R.,deVera,J.,Westall,F.,Carrasco,N.,Fresseau,A.,Kawaguchi,Y.,Kebukawa,Y.,Nguyen,D.,Poch,O.,Saiagh,K., Stalport,F., Yamagishi,A., Yano,H., Klamm,BA.
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Survival and DNA damage of Deinococcus spp. exposed to out-side of ISS in the Tanpopo mission (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi Yuko
  • 学会等名: Cosmic Labo
• [学会発表] Survival and DNA damage of cell-aggregate of Deinococcus spp. exposed to space for two-years in Tanpopo mission (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Shibuya, M., Kinoshita, I., Hayashi, R., Yatabe, J., Narumi, I., Fujiwara, D., Hashimoto, H., Yokobori, S., Yamagishi, A.,
  • 学会等名: 42nd COSPAR Scientific Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] Survival and DNA damage of cell-aggregate of Deinococcus spp. exposed to space for two-years in Tanpopo mission (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Shibuya, M., Kinoshita, I., Hayashi, R., Yatabe, J., Narumi, I., Fujiwara, D., Hashimoto, H., Yokobori, S., Yamagishi, A.,
  • 学会等名: European Astrobiology Network Association (EANA) 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 宇宙実験たんぽぽ計画における微生物捕集と曝露実験の科学成果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河口優子, 澁谷美緒,木下伊織, 藤原大佑, 矢田部純, 林梨沙子,横堀伸一, 橋本博文, 鳴海一成, 山岸明彦
  • 学会等名: 宇宙生物科学会第33回大会
• [学会発表] 乾燥耐性に寄与する新規カロテノイドの代謝機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河口優子
  • 学会等名: 第６回 宇宙における生命ワークショップ
• [学会発表] 微生物の宇宙生存とDNA損傷 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河口優子、澁谷美緒、林梨沙子、藤原大佑、矢田部純、谷口紀恵、青木元秀、鳴海一成、橋本博文、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 第18回宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] 宇宙空間での微生物凝集体長期存を検証 (たんぽぽ計画) (2018)
  • 著者名/発表者名: 河口優子、澁谷美緒、木下伊織、藤原大佑、矢田部純、林梨沙子、鳴海一成、橋本博文、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 生命の起原および進化学会第43回学術講演会
• [学会発表] 宇宙でDeinococcus radioduransR1に生じたDNA損傷の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 矢田部純、河口優子、木下伊織、藤原大祐、青木元秀、谷口紀恵、鳴海一成、澁谷美緒、橋本博文、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 生命の起原および進化学会第43回学術講演会
• [学会発表] 宇宙環境下で生じる Deinococcus radiodurans R1のrpoB遺伝子の突然変異 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤原大佑、河口優子、冨樫油香、木下伊織、矢田部純、鳴海一成、橋本博文、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 生命の起原および進化学会第43回学術講演会
• [学会発表] 長期乾燥耐性に関与するカロテノイドの探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 林梨沙子、河口優子、青木元秀、野呂幸佑、橋本博文、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 生命の起原および進化学会第43回学術講演会
• [学会発表] 宇宙実験「たんぽぽ計画」を例にした研究との付き合い方 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河口優子
  • 学会等名: 次世代科学社会応援公開シンポジウム2018日本の科学と文化；世界そして宇宙へ
  • 招待講演
• [学会発表] 500 μm cell-aggregation of Deinococcus spp. was enough thickness to survive after 384 days exposure at ISS orbit in Tanpopo mission. (2017)
  • 著者名/発表者名: Y., Kawaguchi, I., Kinoshita, J., Yatabe, Y., Murano, D., Fujiwara, M., Harada, K., Nakagawa, I., Narumi, S., Kodaira, Y., Uchihori, H., Hashimoto, S., Yokobori, A., Yamagish,
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 発表場所: 幕張メッセ、幕張、千葉
  • 年月日: 2017-05-20
  • 国際学会
• [学会発表] 「生命が宇宙を旅する?! 宇宙実験 (たんぽぽ計画)」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河口優子
  • 学会等名: 第2回Keio Astrobiology Camp 2017
  • 発表場所: 慶応大学鶴岡キャンパス、山形
  • 年月日: 2017-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of survival and DNA damage of space exposed Deinococcus spp. (2017)
  • 著者名/発表者名: 河口, 優子; 木下, 伊織; 藤原, 大佑; 矢田部, 純; 村野, 由佳; 青木, 元秀; 谷口, 紀恵; 鳴海, 一成; 林, 宣宏; 中川, 和道; 橋本, 博文; 横堀, 伸一; 山岸, 明彦
  • 学会等名: 第17回宇宙科学シンポジウム 講演集
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(JAXA)(ISAS)相模原キャンパス), 相模原市, 神奈川県
  • 年月日: 2017-01-05
• [学会発表] 500μm cell-aggregation of Deinococcus spp. was enough thickness to survive after 384 days exposure at ISS orbit in Tanpopo mission (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Kinoshita, I., Yatabe, J., Murano, Y., Fujiwara, D., Harada, M., Nakagawa, K., Narumi, I., Kodaira, S., Uchihori, Y., Hashimoto, H., Yokobori, S., Yamagishi, A
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] A., 500 μm cell-aggregate of Deinoccoccus spp. was sufficient to survive after one-year exposure on ISS orbit in Tanpopo mission (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, Y., Kinoshita, I. Yatabe, J. Murano, Y. Fujiwara, D. Hayashi, R. Harada, M. Nakagawa, K. Narumi, I., Kodaira, S., Uchihori, Y., Hashimoto, H., Yokobori, S., Yamagishi
  • 学会等名: EANA2017
  • 国際学会
• [学会発表] 国際宇宙ステーション曝露部での微生物宇宙生存機構解析と採集実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河口優子
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会2017
  • 招待講演
• [学会発表] 500 μm厚のDeinococcus属の細胞凝集体は1年間宇宙で生存できる (2017)
  • 著者名/発表者名: 河口優子、木下伊織、矢田部純、谷口紀恵、鳴海一成、林梨沙子、藤原大佑、村野由佳、青木元秀、橋本博文、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第31回大会
• [学会発表] 微生物の惑星間移動の検証：たんぽぽ計画 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河口優子
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of DNA damage in the radiation resistant microbe Deinococcus radiodurans R1 exposed to space in Tanpopo mission (2017)
  • 著者名/発表者名: Yatabe, J., Kawaguchi, Y., Kinoshita, I., Fujiwara, D., Aoki, M., Taniguchi, K., Narumi, I., Iwai, S., Yamamoto, J., Hashimoto, H., Yokobori, S., Yamagishi, A.
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Mutation analysis of the rpoB gene in the radiation-resistant bacterium Deinococcus radiodurans R1 exposed to space (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, D., Kawaguchi, Y., Togashi, Y., Iori, K., Yatabe, J., Narumi, I., Nakagawa, K., Hashimoto, H., Yokobori, S., Yamagishi. A.
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 生命が宇宙を旅する (2017)
  • 著者名/発表者名: 河口優子
  • 学会等名: Keio Astrobiology Camp2017
• [学会発表] たんぽぽ初年度試料の分析結果速報 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河口優子
  • 学会等名: アストロバイオロジー特別講演会「深海と深宇宙の生命探査」
  • 招待講演
• [学会発表] 宇宙でDeinococcus radiodurans R1に生じたDNA損傷 (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢田部純、河口優子、木下伊織、藤原大佑、青木元秀、谷口紀恵、鳴海一成、澁谷美穂、橋本博文、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第31回大会
• [学会発表] 宇宙環境下で生じるDeinococcus radiodurans R1のrpoB遺伝子の突然変異 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤原大佑、河口優子、富樫油香、木下伊織、矢田部純、鳴海一成、中川和道、橋本博文、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第31回大会
• [学会発表] たんぽぽ計画微生物実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河口優子
  • 学会等名: サイエンスアゴラ2017宇宙での生命と有機物探査：たんぽぽ計画とアストロバイオロジーの今後の展開
  • 招待講演
• [学会発表] The ground-based experiments of survival test and DNA-damage analyses of Deinococcus spp. after exposure to simulated space conditions for Tanpopo mission. (2016)
  • 著者名/発表者名: Y., Kawaguchi, D., Fujiwara, I., Kinoshita, J., Yatabe, I., Narumi, M., Aoki, S., Yokobori, H., Hashimoto, K., Nakagawa and A., Yamagishi,
  • 学会等名: 16th European Workshop on Astrobiology
  • 発表場所: アテネ、ギリシャ
  • 年月日: 2016-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] 模擬宇宙環境で生じたDeinococcus属細菌のDNA損傷の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河口優子、木下伊織、藤原大佑、矢田部純、鳴海一成、青木元秀、中川和道、橋本博文、横堀伸一、山岸明彦
  • 学会等名: アストロバイオロジーネットワーク2016年年会
  • 発表場所: 東北大学、仙台、宮城
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] 国際宇宙ステーション曝露部を利用した惑星間での微生物の移動検証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河口 優子, 横堀 伸一, 橋本 博文, 矢野 創, 富田-横谷 香織, 林 宣宏, 鳴海 一成, 今井 栄一, 田端 誠, 河合 秀幸, 奥平 恭子, 佐々木 聰, 中川 和道, 山岸 明彦
  • 学会等名: 第60回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 函館、北海道
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] 「生命が宇宙を旅する?! 宇宙実験 (たんぽぽ計画)」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河口優子
  • 学会等名: 出張someoneセミナー うわさのハカセに会おう！、株式会社リバネス主催
  • 発表場所: TEPIA先端技術館、東京
  • 招待講演
• [図書] Panspermia Hypothesis: History of a Hypothesis and a Review of the Past, Present, and Future Planned Missions to Test This Hypothesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuko Kawaguchi
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: Springer, Singapore
• [備考] たんぽぽ計画
  • URL: http://www.ls.toyaku.ac.jp/~lcb-7/tanpopo/
• [備考] 極限環境生物学研究室 河口優子
  • URL: http://www.ls.toyaku.ac.jp/~lcb-7/kawaguchi/index.html