月の土でも植物が育つという証拠が見つかった

アポロ11号が月の岩肌に着陸し、月の土を採取してから50年以上が経ち、科学者たちはこのミッションを新たな方法で継続させたと発表した。フロリダ大学（UF）の地質学者と園芸家が、最初のアポロ着陸時に採取されたレゴリス、つまり月の土で植物を育てることに成功した。研究チームは本日、その研究結果をCommunications Biology誌に発表した。この結果は、NASAの2024年の月再訪に影響を与える可能性がある。

レゴリスの入手自体が困難な作業だった。フロリダ大学宇宙植物研究所のアナ・リサ・ファールとポール・ロブ・ファールは、土壌の取り扱いを許可してもらうために、11年間に3回NASAに嘆願した。レゴリスは地球上での供給量が限られており、NASAのジョンソン宇宙センターで慎重に保管されており、酸化や汚染を防ぐために窒素で保管されている。世界中の科学者がサンプルを借り受けることができるが、NASAの宇宙生物学者シャルミラ・バッタチャリアは、この物質は非常に貴重な物質であると考えていると述べている。

レゴリスは、放射能を帯びた太陽風にさらされていることもあって、地球の土壌とは大きく異なります。レゴリスで植物を育てるには、定期的な水やりに加えて、「ムラシゲ・スクーグ培地」と呼ばれる肥料の混合物が必要です。これらの添加物は、レゴリスの必須栄養素の不足を補うためのものです。

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「地球では、『土』には他にもたくさんの意味があります。有機物、微生物のサンプル、他の植物の残骸なども含まれます」とバッタチャリヤ氏は言う。「一方、レゴリスは厳密に言えば、月の表面や火星の表面にある物質です。」

研究資金に協力したNASAは、2021年に研究チームに12グラムのレゴリスを提供した。この小さじ1杯の土は、細胞研究でよく使われる指ぬき大のプラスチックのくぼみに分けられた。種を植えた後、科学者たちはくぼみのプレートを、厳重に管理された栽培室内のテラリウムに移した。当初、フロリダ大学の研究者たちは、この実験が初めての試みだったため、種が発芽するかどうか確信が持てなかった。しかし、植えてからわずか60時間以内に、レゴリスのすべての種が発芽し、小さな芽が出た。

チームの成功の要因の一部は、彼らが選んだ種子にあったのかもしれない。「これに使われたシロイヌナズナは、実は地球表面だけでなく宇宙でも研究によく使われるモデル生物です」とバッタチャリア氏は言う。「例えば、過去にはNASA側でも、国際宇宙ステーションにシロイヌナズナを飛ばしたことがあります」。これらの実験では、軌道外における植物のライフサイクルから、重力が植物の各部位に与える影響まで、あらゆることが調べられてきた。

シロイヌナズナは栽培が簡単で費用もかからないが、そのゲノムのおかげで研究にも適している。この種の遺伝子配列全体は他の植物に比べてはるかに小さく、よくマッピングされているため、比較研究の頼みの綱となっている。月の表土に植えられた植物が対照植物（JSC-1Aと呼ばれる表土模擬物に植えられたもの）よりも成長が遅れているように見えたため、研究者らは両方のバッチのRNAを詳しく調べた。

「このチームがRNAの変化を調べたところ、植物がこの物質の中で成長している一方で、ストレスの要素があることは明らかでした」とバッタチャリア氏は言う。「細胞は、酸化ストレスにさらされたときのように、こうした反応を起こしていたのです。」

細胞ストレスの指標は、成長の問題を示す兆候の 1 つにすぎません。レゴリスで育った植物は、成長が阻害され、根が短くなり、植物に色素沈着が見られました。月の土壌で育つことによるストレスは、植物の RNA の内部だけでなく外部にも現れました。

バッタチャリア氏によると、ここ数十年で分子生物学の分野では植物の細胞成分を変えるための新しいツールが開発されてきた。研究者がどの遺伝子経路がストレスを受けているかを正確に把握できれば、ストレスの多い環境で植物が育つよう遺伝子工学を活用できる。レゴリスの成長に適した植物を設計または発見することが月面農業の鍵となる可能性があり、バッタチャリア氏によると、これは宇宙飛行の長期化、さらには地球外居住地への一歩となるかもしれない。

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しかし、月はまだテラフォーミングの準備ができていません。大気がないため、宇宙の真空で育つ植物は、酸素と水にアクセスできる人間と一緒に密閉された空間で栽培する必要があります。適切な栽培手順と月の土壌の素晴らしさについての研究が進めば、人類が再び月に降り立つ頃には、月には食料と酸素が十分にある可能性があります。