宇宙での生活は、腸内細菌にどんな混乱を与えるのだろうか？ 国際宇宙ステーション（ISS）へと向かった20匹のネズミたちが、きっとその答えを教えてくれる。

スペースXは15回目の補給ミッションとして、フロリダ州ケープカナベラル空軍基地から6月29日にドラゴン補給船を打ち上げた。補給船には6,000ポンド（約2,700kg）相当の荷物が載せられており、そのほとんどはISSのクルー6人が科学実験を行うための器具だ。

彼らが行う実験のひとつは、到着したネズミを詳細に調べたり、体重を測ったり、糞を集めたりすることだ。そうそう、ネズミが寝ているところを動画で撮影するのも仕事である。

ネズミを使った「双子実験」の中身

これは、暗い真空空間に浮かぶ無菌の宇宙船での生活が概日リズムにどんな変化を与えるか、そして健康な体内に棲む微生物の集合体であるマイクロバイオーム（微生物叢）にどんな弊害を与える可能性があるかを調べる実験だ。スコット・ケリーとマーク・ケリーによる双子実験「Year in Space」［日本語版記事］のネズミ版だと思ってほしい。米航空宇宙局（NASA）は人類を火星に送る前に、長旅が体やそのなかのバクテリアをどう混乱させるかが知りたいのだ。

IMAGE COURTESY OF NASA

ネズミのうち10匹は、90日を宇宙で過ごすことになる（ホモ・サピエンス時間に換算すると9年間だ）。

「微小重力状態が睡眠や起床サイクルに干渉したときに起こる一連の出来事を理解したいと思っているのです」と、マーサ・ヴィタテーナは話す。ノースウェスタン大学睡眠・サーカディアン生物学研究所の副所長である彼女は、今回の実験で共同主任研究員を務めている。

微生物叢は人間やネズミが自分で生産することの出来ないさまざまな重要な分子をつくりだしてくれる。ヴィタテーナたちは、そうした化学信号の変化が睡眠不足を乗り切る能力などに影響を与えるかどうか（これが乱れれば、代謝や免疫システムが正常に機能しない可能性がある）を研究しようとしているのだ。

ヴィタテーナのチームは、2つの血統のネズミを宇宙に送り込んでいる。ひとつは無重力でも通常通りうたた寝できると考えられているネズミたち。そしてもうひとつは、シミュレーションで眠りが浅かったネズミたちだ。遺伝子のせいで、後者のネズミたちはメラトニンを生成しない。

NASAのネズミ居住モジュール。PHOTOGRAPH COURTESY OF DOMINIC HART/NASA

両方の血統の双子の兄弟たちは、地球上にあるNASAの研究施設で飼育される。飼育ケージは、ISSに送られたのと同じものだ。金属製の気密室で、のぞき窓と空気清浄システムがついている。

また、どちらのネズミたちも同じ環境下で飼育される。ガス組成や気温、昼夜をシミュレーションするための照明も同じだ。ただし、調整は3日遅れで行われる。ISSのデータシステムが、地上の研究者たちに宇宙の飼育ケージのコンディションを分単位で知らせるからだ。

火星ミッション前の下準備

今回のプロジェクトは、NASAの「Year in Space」と似ている。スコット・ケリーがISSで340日間詳細に観察され、双子のマーク（元宇宙飛行士）が地球上でそれと連動した生活を送る実験だ。当時スコットの体の変化を調べるために米国中から10チームが集められたが、ノースウェスタン大学もそのひとつだった。

ヴィタテーナのチームは、無重力状態での生活によってスコット・ケリーの胃腸管の2つの主要なバクテリア間のバランスが崩れたことを発見した。しかし、それも地球に戻ってからは元に戻ったということだ。

ネズミの研究に使われるハードウェアシステム「Rodent Research Hardware System」は、3つのモジュールから成る。居住ユニット（左）、運搬ユニット（中央）、動物へのアクセスができるユニットだ。PHOTOGRAPH COURTESY OFDOMINIC HART/NASA/AMES RESEARCH CENTER

宇宙飛行士を危険な病原菌から守るため、宇宙船内は常に非常に清潔な状態を保ち続ける必要がある。それゆえ科学者たちは、微生物の欠如が微生物叢の多様性の維持を難しくしたのではないかと考えていた。

それはともかく、科学者たちは微生物叢の多様性が1年の宇宙滞在でほとんど変わらなかったことに大変驚いたという。

この現象を理解するために、NASAはもっと大規模な実験も行っている。

「Astronaut Microbiome Project」と名付けられたこのプロジェクトは、ISSのクルーたちの体内にあるバクテリアコミュニティーをミッション前、ミッション中、そしてミッション後にトラッキングするものだ。

ISSの微小重力研究グローブボックス内で実験機器「Rodent Reseach-1 Hardware」を設置するバリー・“ブッチ”・ウィルモア。PHOTOGRAPH COURTESY OF NASA

2013年以降、NASAは宇宙飛行士の血液や唾液、ぬぐい液（額や脇、そして肛門などから）を収集し始め、最後のラウンドを今年2月に終えたばかりである。

結果はまだ発表されていないが、そこからは宇宙がヒトの体の微生物にどんな影響を与えるのかがわかるだろう。それが代謝や免疫システムに与える影響も含めてだ。

人間の体は心ゆくまでぬぐえるが、体を解剖するわけにはいかない。そこでネズミたちの実験が行われる。宇宙の旅のあとネズミの肝臓や脾臓が調べられ、炎症や代謝の変化、微生物叢の変化などとの関連性が調査される。こうした情報は、どれも火星ミッションを計画するにあたって重要なのだ。