140 年以上にわたって 3 世代にわたる科学者が関わった、歴史上最も長いこの実験では、一体何を研究しているのでしょうか?

種子は、ピーナッツからコーヒー豆まで、私たちの日常生活のいたるところに存在します。しかし、種子は単に食卓に並ぶ珍味以上のものです。植物学では、それらは生命の始まりを表します。

種子は将来への希望を秘めています。種皮は保護の役割を果たしており、胚は生命の起源であり、胚乳は栄養素に満ちています。しかし、種子の生命力がどれほど強力であるかご存知ですか?最長どれくらい生き残れるでしょうか？しかし、この記事を読むまでは、種子の最長生存記録が現在 32,000 年だなんて誰も信じないでしょう。

各種シード画像の出典: 作者AIによる生成

永久凍土で蘇った3万2千年前の種子

アニメ映画「アイス・エイジ」に登場する木の実を狩るリスは、古代の仲間が埋めた種が3万2000年後に科学上の驚異となるとは想像もしていなかっただろう。

2007年、ロシアの古生物学者はシベリアのコリマ川の永久凍土の奥深くで、一連の古代のリスの巣を発見した。地下20〜40メートルに隠されたこれらの洞窟は、約3万2000年前の植物の種子を保存したタイムカプセルとなっている。

そして2012年、科学者たちはこれらの古代の種子を復活させる前例のない試みを開始しました。彼らはシレネステノフィラの栽培に成功しました。これは植物学史上の大きな進歩であるだけでなく、最古の植物種子の復活という新たな記録でもあります。

しかし、この復活のプロセスは単純な植え付けではなく、技術的な課題です。科学者たちはまずこれらの古代の種子から胚組織を抽出し、その後、高度な組織培養技術を使用して生命の再起動を実現しました。

では、32,000年もの間埋もれていたこれらの種子が、なぜ今日まで生き残ってきたのでしょうか?研究者らは、種子はリスによって埋められた後、永久凍土の中で凍結し、それ以来解けていないのではないかと推測している。この凍結した環境は種子に独特の保存条件を提供し、種子が時を超えて移動することを可能にします。

32,000年前の植物の種子が専門の科学研究チームによって発見され、復活したことで、過去の遺物が明らかになっただけでなく、古代の生物を研究するユニークな機会も得られました。これらの古代のアングスティフォリアは、花びらの間隔、長さ、葉の形態が現代のものと若干異なるものの、その本質的な特徴を保持した花を咲かせるために栽培され、過去と現在を結ぶ生物学的な架け橋としての役割を果たしています。

32,000年前に種子から育ったアングスティフォリアの画像：参考文献1

古代の城の瓦礫の中にあった2000年前の種子の奇跡

狭葉ニガヨモギの種子が古代の種子の復活の記録を破る以前から、科学界では2000年前のナツメヤシの種子の復活という話がすでに広まっていた。物語は、かつてナツメヤシが自生していたイスラエル南部のアラバ砂漠から始まります。

これらの木々は、気候変動と水不足により、何百年もかけて徐々に姿を消しました。しかし、40年前、死海東岸の古代マサダ要塞を発掘していた考古学者たちは、ナツメヤシの実の採掘場を発見した。長い間失われていたナツメヤシの木を現代に蘇らせたのは、このナツメヤシの穴でした。

科学者たちは、これらの古代のナツメヤシの種子を使って一連の精巧な実験を行った。彼らはナツメヤシの種を魔法瓶に入れ、ゆっくりと水を注ぎ、ジベレリン酸と植物成長ホルモンを使って発芽と発根を促進した。これらの種子は、新鮮な土が入った鉢に植えられます。

26か月間にわたる慎重な栽培の結果、2000年間眠っていたナツメヤシの種子は発芽しただけでなく、高さ121cmまで成長しました。この復活は、死海地域の極度に乾燥した高温の気候条件によって可能となり、種子にとってほぼ完璧な自然保存環境が整いました。

科学者たちは、これらの古代のナツメヤシの葉の DNA 分析を通じて、これらの古代の品種は遺伝子レベルでは現代のナツメヤシと 50% 以上類似しているものの、独特の歴史的特徴を保持していることを発見しました。

最も驚くべきことは、たゆまぬ努力の末、これらの古代の木々が実を結ぶことです。最初の収穫は平均して1個あたり約18グラムの重さがあり、非常においしいと評されました。この科学研究の成果は科学の勝利であるだけでなく、時間と生命力についての美しい物語でもあります。まだ恐竜の復活を目撃することはできませんが、何千年も前のデーツを味わうことはすでにできます。これが科学研究の魅力です。

図32 数千年前に種子から育ったナツメヤシの木（A：種子、B：3か月成長後15cm、C：7.5か月成長後31cm、D：26か月成長後121cm）画像出典：文献2

種子の寿命を決定する

科学者たちは100年にわたる実験を行った

2021年4月の静かな早朝、ミシガン州立大学の隠れた一角が植物学者のグループの集合場所となった。彼らはサーチライトを着け、シャベルと巻尺を持ち、古い地図を頼りに異例の発掘作業を開始した。

彼らの標的は伝統的な意味での宝物ではなく、142年間も埋もれていた種子の束だった。これらは単なる普通の雑草の種でした。しかし、それらは1世紀以上にわたって続いている壮大な科学実験の一部なのです。しかし、これは非常に長くて偉大な科学実験です。この実験は現在までに140年以上続いており、完了するまでにはさらに80年かかる予定です。

図4 シードマイニングの概略図 画像出典：著者が生成したAI

この実験は、1879年にウィリアム・ジェームズ・ビール教授によって考案され、休眠中の種子の実際の寿命を調査するために設計されました。ビル教授は、21種類の植物から採った1,050個の種子をそれぞれ50個ずつ入れたガラス瓶を20本用意し、湿った砂と混ぜてキャンパス内に埋めました。

当初の計画では、種子の生存をテストするために5年ごとにボトルを掘り起こす予定だった。しかし、時が経つにつれて、この間隔は徐々に長くなり、1920 年代の 10 年から 1980 年代の 20 年になりました。

1 世紀以上も待たされた結果、これらの種子のほとんどは活力を失ってしまいましたが、驚くべきことに、Verbascumblattaria の種子は今でも活力を保っています。この発見は、種子の驚くべき生命力を実証するだけでなく、種子の生存と生態系の回復に関する貴重なデータも提供します。

ビル教授のコレクションの16番目のボトルから種子が取り出され、発芽しました。画像出典: 参考文献 3

ビル教授はもともと、農業の参考資料として、また農地における雑草の種子の生存サイクルを理解するためにこの実験を設計しました。しかし、時が経つにつれ、この実験の重要性は当初の目的を超えて拡大し、長期的な種子の保存と生態系の改善に関する重要な洞察をもたらしました。実験は2100年に終了する予定だが、科学者が発見するのを待っているガラス瓶がまだ4つ残っている。

結論

古代の氷や砂漠の砂利の中での千年にわたる復活からミシガン州立大学での百年にわたる実験まで、種子に関するこれらの物語は、生命の起源としての種子の永続的な力を証明するだけでなく、自然における生命と時間の微妙な絡み合いを明らかにします。

これらの種子は何千年もの歴史にまたがり、私たちと過去をつなぐ架け橋となり、科学的探究と自然保護の重要な象徴となっています。彼らは私たちに自然を尊重することを教え、地球の生態系のバランスを維持する責任を思い出させ、私たちが探検し、理解し、保護することを待っている自然の無限の驚異を見せてくれます。

参考文献

[1]Yashinaetal.シベリアの永久凍土に埋もれた3万年前の果実組織からの完全肥沃植物の再生.PNAS.2012,109(10),4008-4013.

[2]サロネタール.古代ナツメヤシの種子の発芽、遺伝学、成長.サイエンス.2008,320,1464.

[3]フレミンゲタール.ビール博士の種子生存実験の141年間の期間:ハイブリッドサプライズ.AmJournalofBot.2023,110:e16250.

この記事は科学普及中国-星空プロジェクトの作品です

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作｜中国科学技術出版有限公司、北京中科星和文化メディア有限公司

著者: Denovo サイエンス チーム

レビュー丨国立植物園科学館館長 王 康