重力が細胞核を圧縮していることが、ニューヨーク大学（NYU）の研究チームによる実験で明らかになった。宇宙での長期滞在が人体にもたらす遺伝子レベルの変化を調べるため、研究者たちは地上で無重力状態を再現し、重力が人間のゲノム構造に及ぼす影響を調査した。
宇宙滞在による遺伝子への影響を探る背景
NASAの有名な「ツインズスタディ」でも、双子の宇宙飛行士スコット・ケリーとマーク・ケリーを対象に、無重力がゲノムレベルで宇宙飛行士に影響を与えることが明らかになっている。スコットが1年間宇宙に滞在した一方で、マークは地球にとどまり、比較対象として役立てられた。国際宇宙ステーション（ISS）への数十年間の探査を通じて、科学者たちは無重力への長期間の曝露が筋肉萎縮、骨密度の低下、視力障害、心血管系および中枢神経系への影響など、人体の生理に大きな影響を及ぼすことを学んできた。これらの影響の全容はいまだ明らかでなく、さらなる研究が必要とされている。
ニューヨーク大学のアプローチと実験手法
ニューヨーク大学物理学部の准教授アレクサンドラ・ジドフスカは、地球上における重力の役割が興味深いと指摘する。重力は万物に対して常に働く機械的応力であり、研究チームはゲノムの構成と機能における重力の役割を理解したいと考えた。そこで、実験の中で重力を除外するために、無重力状態をシミュレートすることにしたのだ。
研究チームは宇宙飛行士の訓練に使用されるものと同様のランダム・ポジショニング・マシン（RPM）を設計・構築した。生きた細胞培養液を入れた培養皿をこの機械に取り付け、2つの異なる軸に沿って3次元経路で回転させた。これにより、研究チームは細胞内の遺伝子をイメージング化し、無重力にどのように反応するかを記録することができた。さらに研究チームは、無重力をシミュレートする3次元アルゴリズムを開発し、地上での3次元回転実験中に通常発生するが無重力環境では存在しない流体流を最小化した。これらの革新により、流体流と細胞凝集体の形成が減少し、以前の研究では無重力の影響が不明瞭だったという課題が解決された。
実験結果が示す無重力の影響
24時間のシミュレーション無重力または流体流への曝露後、研究チームは高度なイメージング技術を用いて各条件下での細胞を観察した。詳細な分析の結果、無重力は細胞核の体積を増加させることが示された。これは、重力が細胞核を圧縮していることを意味している。一方、流体流への曝露は細胞を伸長させた。これらの変化にもかかわらず、細胞の核膜の厚さと構造は変わらなかったため、重力はこれらの特性にはほぼ影響を与えないと考えられる。細胞核内のゲノムは24時間の曝露後も物理的な構成と運動を保持していた。全体として、1日間のシミュレーション無重力への曝露は比較的微妙な変化をもたらすことが判明した。
出典: Universe Today
