Without water, a human can only survive for about 100 hours. But there's a creature so resilient that it can go without it for decades. This one millimeter animal can survive both the hottest and coldest environments on Earth, and can even withstand high levels of radiation. This is the tardigrade, and it's one of the toughest creatures on Earth, even if it does look more like a chubby, eight-legged gummy bear. Most organisms need water to survive. Water allows metabolism to occur, which is the process that drives all the biochemical reactions that take place in cells. But creatures like the tardigrade, also known as the water bear, get around this restriction with a process called anhydrobiosis, from the Greek meaning life without water. And however extraordinary, tardigrades aren't alone. Bacteria, single-celled organisms called archaea, plants, and even other animals can all survive drying up. For many tardigrades, this requires that they go through something called a tun state. They curl up into a ball, pulling their head and eight legs inside their body and wait until water returns. It's thought that as water becomes scarce and tardigrades enter their tun state, they start synthesize special molecules, which fill the tardigrade's cells to replace lost water by forming a matrix. Components of the cells that are sensitive to dryness, like DNA, proteins, and membranes, get trapped in this matrix. It's thought that this keeps these molecules locked in position to stop them from unfolding, breaking apart, or fusing together. Once the organism is rehydrated, the matrix dissolves, leaving behind undamaged, functional cells. Beyond dryness, tardigrades can also tolerate other extreme stresses: being frozen, heated up past the boiling point of water, high levels of radiation, and even the vacuum of outer space. This has led to some erroneous speculation that tardigrades are extraterrestrial beings. While that's fun to think about, scientific evidence places their origin firmly on Earth where they've evolved over time. In fact, this earthly evolution has given rise to over 1100 known species of tardigrades and there are probably many others yet to be discovered. And because tardigrades are so hardy, they exist just about everywhere. They live on every continent, including Antarctica. And they're in diverse biomes including deserts, ice sheets, the sea, fresh water, rainforests, and the highest mountain peaks. But you can find tardigrades in the most ordinary places, too, like moss or lichen found in yards, parks, and forests. All you need to find them is a little patience and a microscope. Scientists are now to trying to find out whether tardigrades use the tun state, their anti-drying technique, to survive other stresses. If we can understand how they, and other creatures, stabilize their sensitive biological molecules, perhaps we could apply this knowledge to help us stabilize vaccines, or to develop stress-tolerant crops that can cope with Earth's changing climate. And by studying how tardigrades survive prolonged exposure to the vacuum of outer space, scientists can generate clues about the environmental limits of life and how to safeguard astronauts. In the process, tardigrades could even help us answer a critical question: could life survive on planets much less hospitable than our own?
人間は水なしでは 約100時間しか耐えることができません しかし 何十年も水なしで 生きのびられる生物がいます このわずか1ミリしかない生物は 地球上で最も暑い場所でも あるいは最も寒い場所でも 生きのびることができ 高レベルの放射線にすら 耐えることができます それはクマムシです ぽっちゃりした8本足の クマ形のグミみたいですが 地球上で最もタフな生き物の1つです 生命体の多くは 生きるために水を必要とします 水のおかげで細胞内で 生化学反応を起こすプロセスである 代謝が可能になります しかしクマムシとして知られる 緩歩動物などの生物は ギリシャ語で水なしの生命という意味の アンヒドロビオシスという過程により この制限を回避できます 風変わりですが これはクマムシだけではありません バクテリア 古細菌と呼ばれる単細胞生物 植物 それ以外にも乾燥に 耐えることができる生物がいます クマムシの多くは 「樽」と呼ばれる状態になり 乾燥に耐えます 球状に丸まって 頭や8本の脚を体の中に引っ込めて 水が戻るまで待つのです 水分量がわずかになると クマムシは「樽」の状態に入り 特別な分子を合成し始めます これが細胞間基質となり 失われた水分の代わりに クマムシの細胞を満たします 細胞内で乾燥に弱い成分である DNAや タンパク質 細胞膜などは この基質内に保存されます そのおかげで これらの分子は固定され ほどけたり 壊れたり 融合しないのだと考えられます 再び組織が水分で満たされると 基質は分解され もとの無傷で 正常に機能する細胞に戻ります クマムシは乾燥以外の 極限の負荷にも耐えられます 凍らされたり 水の沸点以上に加熱されるだけでなく 高レベルの放射線や 宇宙空間の真空状態にも 耐えることができます そのためクマムシは 地球外生物ではないかという 誤った推測もあります 楽しい想像ですが 地球上の生物として 長い時間をかけて進化してきたという 科学的な根拠があります 実際にこの進化のおかげで 1100種を超える クマムシが知られています おそらく未発見の種もまだあるでしょう クマムシは大変頑丈なので いたるところに存在し 南極を含む全大陸に住んでいます その生態群系は多様で 砂漠 氷床 海洋 淡水 熱帯雨林 高山の山頂にもいます クマムシは身近な場所でも見つかります 例えば 庭や公園や森の コケや地衣類の中にいます 例えば 庭や公園や森の コケや地衣類の中にいます 例えば 庭や公園や森の コケや地衣類の中にいます 探す時に必要なのは ちょっとした根気と顕微鏡です 科学者達はクマムシが 乾燥対策である「樽」の状態を利用して 他の負荷に耐えられるか 研究しています クマムシやその他の生物が 繊細な生体分子を 安定化する方法を理解できれば この知識を応用して ワクチンを安定させたり 地球の気候変化に対応できる 耐性の強い作物を開発できるかもしれません 宇宙空間の真空状態において クマムシが生きのびる方法を研究すれば 科学者にとって 生命が生き残る環境限界を知り 宇宙飛行士を守るヒントになるでしょう その過程でクマムシは 重要な答えも教えてくれるかもしれません 生物は地球より厳しい環境の惑星で 生きのびられるのでしょうか?