「最強」のクマムシを銃で砂に撃ちこむ実験。秒速900mでは1匹も生き残らなかった

体の長さが1mmに満たない小さな動物が、宇宙空間の真空にさらされても生きて帰ってきました。クマムシです。とても強い圧力にも、とても低い温度にもたえることから、「最強の生き物」と呼ばれることもあります。では、そのクマムシを銃で撃ちこんだら、どうなるのでしょうか。

イギリスのケント大学の研究者は、この実験を本当に行いました。凍らせたクマムシを実験用のガス銃に入れ、砂の的に撃ちこんだのです。秒速825mまでは、生きのびて動き出すクマムシがいました。ところが、秒速901mでは1匹も生き残りませんでした。

この実験には、はっきりした目的がありました。「生き物が隕石に乗って、星から星へ運ばれることはあるのか」という、宇宙の大きな謎を確かめるためでした。隕石が星にぶつかるときの速さは、ふつう秒速数kmになります。クマムシにとっても、それは生きのびられない速さだったのです。

01クマムシは、宇宙の真空にも強い圧力にもたえてきた

クマムシは、8本の脚で歩く小さな動物です。今回の実験に使われたクマムシは、ミネラルウォーターとコケで飼われていました。体の長さは0.15〜0.85mmほどでした。クマムシは、休眠すると「樽（たる）」と呼ばれる姿になります。論文の説明によると、樽になったクマムシは体の水の9割以上を外に出します。体の中の働きは、ふだんの0.01%まで落ちます。

クマムシは、とても強い圧力にもたえます。2008年、岡山大学などのチームは、7.5ギガパスカルの圧力をかけても生きのびたと報告しました。ギガパスカルは圧力の単位で、1ギガパスカルはおよそ1万気圧です。

2007年には、スウェーデンのクリスチャンスタッド大学などのチームが、クマムシを宇宙へ送りました。人工衛星「フォトンM3」の外側に出し、宇宙の真空にさらしたのです。結果は2008年に発表されました。クマムシは真空にはたえました。ただし、太陽からの紫外線などが加わると、生き残る割合は大きく下がりました。

こうした強さから、クマムシは「隕石に乗って星の間を旅できるかもしれない生き物」の候補になりました。ところが、ある力にどこまでたえられるかは、まだよく分かっていませんでした。高い速さでぶつかったときの、一瞬の衝撃です。

02凍らせたクマムシを、ガス銃で砂の的に撃ちこんだ

実験をしたのは、ケント大学のアレハンドラ・トラスパス（Alejandra Traspas）さんと、マーク・バーチェル（Mark Burchell）さんです。2人は、「2段式ガス銃」という装置を使いました。弾をとても速く撃ち出せる、研究用の銃です。

まず、ナイロンでできた小さな入れ物の穴に水を入れ、クマムシを2〜3匹ずつ入れました。それを48時間凍らせて、クマムシを樽の姿にしました。この入れ物ごと銃に込めて、真空にした部屋の中の砂の的へ、まっすぐ撃ちこみました。

速さは、毎回くわしく測りました。弾の通り道に、レーザーの光を2本、49.9cm離して当てておきます。弾が2本の光を横切る時間の差から、速さを計算しました。誤差は1%より小さかったそうです。

撃ったあとは、的の砂を、水を入れた背の高い筒に流しこみ、砂とほかの物を分けました。そこからクマムシを取り出して、また動き出すかどうか、時間をかけて見守りました。

比べるために、撃たないクマムシも用意しました。20匹を凍らせて、そのまま溶かしたのです。20匹すべてが、8〜9時間で動き出しました。凍らせること自体では死なないことを、先に確かめたわけです。

これには理由があります。バーチェルさんも加わった2014年の実験では、クマムシを氷の的の中に入れて撃っていました。ところが、撃たずに凍らせただけのクマムシでも、約3分の2が死んでいたのです。今回は扱い方を変えて、凍らせただけで死ぬことをなくしました。

03秒速728mまでは全部が動き出し、秒速901mでは1匹も生き残らなかった

撃った回数は6回です。速さは、秒速556mから秒速1000mまででした。結果は、ある速さを境に、はっきり分かれました。

秒速556m、695m、728mで撃ったクマムシは、すべて生きのびました。秒速825mでは、生き残ったのはおよそ3分の2でした。そして、秒速901mと秒速1000mでは、1匹も生き残りませんでした。

砂から見つかったクマムシの姿も違いました。秒速825mまでは、体がそのまま残っていました。それより速いと、ばらばらになったかけらしか見つかりませんでした。生きのびられなくなる速さを少しこえただけで、体そのものが壊れていたのです。

チームは、ぶつかった瞬間に生まれる圧力も計算しました。秒速728mでは約0.86ギガパスカル、秒速901mでは約1.14ギガパスカルです。この結果から、クマムシが生きのびられる衝撃の限界を、約1ギガパスカルと見積もりました。

04ゆっくり押す圧力より、一瞬の衝撃のほうがずっと危なかった

生き残ったクマムシにも、変化がありました。動き出すまでに、16〜36時間ほどかかったのです。凍らせて溶かしただけのクマムシは、8〜9時間で動き出しました。撃たれて生き残ったクマムシは、どれもそれより長くかかりました。チームは、死なない速さでも体の中が傷ついていたのだろうと考えています。

ここで、2つの数字を比べてみます。ゆっくり押す圧力なら、クマムシは7.5ギガパスカルにたえました。ところが、一瞬の衝撃では、約1.14ギガパスカルで死にました。論文は、衝撃で生きのびられる限界が、ゆっくりかかる圧力での限界よりずっと低いと書いています。

植物の種で行われた実験とも、結果がそろいました。論文によると、種は秒速1km前後、つまり約1ギガパスカルの衝撃で、中が壊れはじめます。一方、細菌やその胞子は、もっと速い秒速5kmほどの衝突でも、ごく一部が生き残ることがあります。ただし、生き残るのは1万個に1個から100万個に1個ほどです。体が大きくて複雑な生き物ほど、衝撃の波で体の中が壊れやすいらしいのです。

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もっと深く

なぜそうなったのか。研究の歴史と、まだ決着していない議論まで。

「生き物は隕石に乗って運ばれる」という説

生き物が宇宙を通って、ある星から別の星へ移るという考えを、「パンスペルミア説」といいます。その一つに、岩に入った生き物が運ばれるという考えがあります。大きな隕石が星にぶつかると、地面の岩が宇宙へはじき飛ばされます。その岩が別の星に落ちれば、中の生き物も一緒に移るかもしれません。

この考えには、2つの関門があります。1つは、はじき飛ばされるときの衝撃です。もう1つは、別の星に落ちるときの衝撃です。論文によると、落ちるときの速さはふつう秒速数kmで、圧力は数十ギガパスカル以上になります。クマムシの限界の約1ギガパスカルを、はるかにこえます。チームは、隕石に乗ったクマムシが地球に生きて着くことは、まず考えにくいと結論しました。

月や火星の衛星なら、生きて着ける場合もありうる

ただし、チームは「どこでも無理」とは言っていません。たとえば、地球からはじき飛ばされた岩が月に落ちる場合です。論文が引用した別の計算では、そうした岩の43%は、秒速1kmより遅い速さで月に落ちます。その一部なら、クマムシが生きのびられる程度の衝撃ですむかもしれません。

ただし、ここにも条件があります。地球からはじき飛ばされるときの衝撃と、ぶつかったときの熱も、生き物には危ないのです。火星の岩が、火星の衛星フォボスに落ちる場合も考えられました。こちらは、ふつうの速さでぶつかると、限界を少しこえる衝撃になると見積もられました。

この実験の弱いところ

論文自身も、限界を正直に書いています。撃った回数は6回で、1回のクマムシは2〜3匹です。数がとても少ないので、もっと多くの数で確かめる必要があると書いています。また、生き残ったクマムシが卵を産んで子を残せるかは、確かめられていません。「生きて動いた」ことと、「その星で増えられる」ことは別です。

調べた種も1つだけです。クマムシの仲間は、およそ1400種が報告されています。ほかの種でも同じ結果になるかは、まだ分かりません。チームは、卵を弾に入れて撃つ実験も提案しています。

05氷の衛星を調べる宇宙船にとっても、大事な目安になった

この研究には、もう一つの使いみちがあります。土星の衛星エンケラドスと、木星の衛星エウロパです。どちらも氷の下に海があり、そこから水が宇宙へ噴き出しています。宇宙船がこの噴き出しの中を通れば、海の中身を集められるかもしれません。チームは、もし小さな動物が入っていたら、生きたまま集められるかを考えました。

けれども、宇宙船はとても速く飛びます。土星探査機カッシーニは、秒速5kmより速くエンケラドスの噴き出しを通りました。そのまま金属の板で受け止めれば、衝撃は1ギガパスカルを大きくこえます。

チームは、条件を変えて計算しました。エンケラドスのまわりを回る宇宙船なら、ぶつかる速さは秒速0.1〜0.16kmほどに下がります。金属の板で受けても、衝撃はクマムシの限界より小さくなりました。エウロパでは、回る宇宙船でも限界をこえました。ただ、とても軽くてすき間の多い素材で受け止めれば、衝撃は1ギガパスカルより小さくなりうるとしています。

06まとめ

ケント大学の研究者は、凍らせて樽の姿にしたクマムシを、ガス銃で砂の的に撃ちこみました。秒速728mまでは全部が生き残り、秒速825mでも一部が動き出しました。けれども秒速901mでは1匹も生き残らず、体はばらばらになっていました。ゆっくり押せば7.5ギガパスカルにたえる動物も、一瞬の衝撃では約1.14ギガパスカルが限界でした。「最強」のクマムシでも、時速3000kmをこえる速さで砂にぶつかると、生きのびられないのです。