宇宙ステーションにはどんな「天空の皿」を設置できるのでしょうか？

文天実験室は中国の宇宙ステーションの最初の科学実験モジュールです。生命生態実験キャビネット、バイオテクノロジー実験キャビネット、科学グローブボックスおよび低温保管キャビネット、可変重力科学実験キャビネットなどの科学設備を備えています。

今日は、生命生態学実験キャビネットについて、Rong兄弟がお話しします。 2022年7月にはイネ種子やシロイヌナズナ種子を積んだ実験ユニットが始動した。これは、宇宙ステーション内での「種から種へ」のライフサイクル全体にわたる米の栽培研究としては世界初となる。

米は世界人口の約半数の主食であり、宇宙での稲作を研究することは大きな意義がある。しかし、皆さんがあまり馴染みのない別の作物があります。それは、シロイヌナズナです。これは、食べることも着ることもできず、経済的価値もあまりない普通の草です。では、宇宙生命実験の研究対象として選ばれたのは、一体何が特別なのでしょうか？

シロイヌナズナは、シロイヌナズナ、ネズミ耳マスタード、アラビアングラスとも呼ばれ、ヨーロッパ、中央アジア、南西アジア、北アフリカ原産の小さな花を咲かせる植物です。生物学実験コミュニティでは非常に有名で、植物界のショウジョウバエともいえます。これは科学者が研究するための最も人気のあるモデル植物の一つです。多くの植物科学研究は、まずシロイヌナズナを対象に実施され、その後他の種にまで拡大されます。

モデル植物とは何ですか？成長サイクルが短く、ゲノムが小さいため、研究しやすく、研究中に妨害要因を排除しやすくなります。このタイプの植物はモデル植物と呼ぶことができます。 Arabidopsis thaliana は上記の条件をすべて満たしています。成長が非常に速く、数週間でライフサイクルを完了することができます。また、自家受粉植物であるため、遺伝的安定性を確保できます。個体は非常に小さく、場所を取らず、大量に繁殖することができます。植物の構造は非常に単純で、解剖や観察が容易であり、まさに「天から選ばれた野菜」と言えます。

では、宇宙で栽培されるシロイヌナズナや米はどうでしょうか?宇宙に生息する稲は全体的に地球上の稲と似ています。宇宙の微小重力環境により、枝や葉はより広範囲の方向に成長します。しかし、植物の種子は重力屈性だけでなく水分屈性も持っているため、根は水分が豊富な土壌の方向に成長します。同時に、稲の葉の水はね現象は宇宙空間でより顕著になります。宇宙に生息するシロイヌナズナの成長サイクルは、地球上のものとは大きく異なります。宇宙のシロイヌナズナは成長が遅いですが、より長く生き残ります。

多くの飛行実験により、宇宙環境が植物の成長方向と発育過程に大きな影響を与えることが示されています。たとえば、重力の牽引力がないため、植物の根、茎、葉の成長方向には上下の区別がありません。さらに、開花の遅れ、水分の浸出の増加、成長の遅れ、結実の低下などの問題も非常に顕著です。科学者たちは、開花を制御する重要な遺伝子を事前に選択し、植物におけるこれらの遺伝子の発現レベルを制御することで、早期開花、通常開花、遅延開花という開花時期の異なる3種類のシロイヌナズナを設計しました。それらの比較研究を通じて、微小重力などの宇宙環境要因が植物の開花にどのような影響を与えるかについて、より深い理解が得られることが期待されます。
人類が本当に宇宙に定住したいのであれば、あらゆる面で自給自足を達成しなければならないと、私たちは以前にも述べました。ですから、目立たない小さな草を侮らないでください。宇宙生活における私たちの小さな一歩は、人類が真の宇宙生活へと向かう大きな一歩です。