月面植民化への小さな一歩：科学者が初めて月の土壌で植物を栽培

1969年、アメリカの宇宙飛行士ニール・アームストロングは月面着陸に成功し、「彼にとっては小さな一歩」だが「人類にとっては大きな一歩」を踏み出した。

それ以来、人類は再び月に着陸することはなかったものの、月面の植民地化への憧れと探究は止むことはありませんでした。

図 |地球に似た月のアーティストによる想像図（出典：Wikipedia）

科学的研究により、人類は月で生存可能であることが証明されている。月の重力は、国際宇宙ステーションで宇宙飛行士が経験する微小重力よりも、実際には生命にとってより適している可能性があるからだ。

したがって、地球の唯一の天然衛星であり、地球に最も近い天体である月は、人類初の恒久的な太陽系外コロニーの最適な候補であると考えられています。

しかし、人類が月面での長期植民地化という目標を達成したいのであれば、費用のかかる宇宙補給ミッションを廃止し、月面の現地資源を利用して生命維持に必要な物質を生産する能力を持たなければなりません。

現在、新たな研究により、人類が長期的な月面植民地化の目標を達成するための新たな可能性が提示されている。

米国のフロリダ大学の研究チームは、シロイヌナズナを月の土壌で育て、植物が月の土壌でも発芽し成長できることを証明した。

これは人類史上初であり、月探査と宇宙探査における画期的な出来事であり、将来の月や宇宙ミッション中に植物を栽培し酸素を生成するための第一歩となる。

「アポロ月の表土で育った植物は、月探査の見通しを示すストレス関連のトランスクリプトームを提示する」と題された関連研究論文が、5月12日に科学誌「コミュニケーションズ・バイオロジー」に掲載された。

「私たちがこの実験をしたいと思ったのは、何年もの間『月の土壌で植物は育つか』という疑問を抱いていたからだ」と論文の主任著者の一人、ロバート・ファール氏は語った。 「答えはイエスです。」

「植物の中のショウジョウバエ」は月の土壌で育つ

シロイヌナズナは、ネズミ耳カラシナ、シロイヌナズナ、シロイヌナズナとも呼ばれ、菜種やキャベツのようなアブラナ科の植物です。

シロイヌナズナはユーラシア大陸と北西アフリカに広く分布しており、中国では内モンゴル、陝西省、四川省、雲南省などの地域に生育しています。

シロイヌナズナは、植物のサイズが小さく、繁殖速度が速く、実験室での栽培が容易という特徴があります。これは世界で最も広く使われているモデル植物であり、「植物の中のミバエ」として知られています。

この研究で、研究チームはアポロ11号、12号、17号の月面探査ミッションで採取された月の土壌を使用しました。

研究者らは、シロイヌナズナを月の土壌サンプル12個で栽培し、その成長と遺伝子発現の違いを、月の土壌と粒子サイズや鉱物組成が似ている地球上の火山灰サンプルで育ったシロイヌナズナ16個と比較した。

図 |月の土壌で育つシロイヌナズナ（出典：Communications Biology）

結果は、シロイヌナズナは月の土壌でも生育できるものの、地球の火山灰で生育した場合よりも成長が遅く、葉が開くまでに時間がかかり、特に月の表面にさらされる土壌ではストレスの兆候（成長の阻害と赤みがかったメラニン）がより多く見られることを示した。

図 | 16日目、火山灰の中の植物（左）と月の土壌の中の植物（右）には明らかな生理学的違いが見られた（出典：Communications Biology）

さらに、研究チームが3種類のより小さく、より地味な色の植物の遺伝子を分析したところ、これらの植物では1,000以上の遺伝子（主にストレスに関連するもの）が、火山灰にさらされた植物とは異なるレベルで発現していることがわかった。

図 |研究チームは実験室で月の土壌を操作している（出典：Communications Biology）

さらに研究チームは、アポロ11号が採取したサンプルで育った植物は、アポロ12号と17号が採取したサンプルで育った植物よりも弱く成長し、火山灰の中で育った植物と比較して、さまざまなレベルでより多くの遺伝子を発現していることを発見した。

アポロ 11 号、12 号、17 号のコレクションの植物は、それぞれ異なるレベルで 465 個、265 個、113 個の遺伝子を発現しました。これらの遺伝子の 71% は、塩、金属、活性酸素を含む分子によって引き起こされるストレスに関連しています。

研究チームは、宇宙線と太陽風が月の土壌を破壊し、その土壌には植物にストレス反応を引き起こし、成長に悪影響を与える可能性のある微細な鉄粒子が含まれていると推測している。

今後、月の土壌で植物がより効果的に生育できるようにするため、研究チームは植物と月の土壌の相互作用をさらに研究する必要がある。

月に向かって

月面植民地化とは、人類が月に永住するという考えです。

1954年、有名なSF作家アーサー・クラークは、人類が月に基地を建設し、膨張可能な部品を使用して基地を覆うことで月の塵の侵入を防ぐというアイデアを提案しました。

地球外天体への人類の移住は、SF小説ではよくテーマとなる。

図｜1986年にアーティストが描いた月面基地の構想（出典：Wikipedia）

地球上の人口の増加と技術の進歩に伴い、「宇宙植民地化」というテーマが人類の間でますます議論されるようになっています。

月は地球に最も近い天体であり、科学者たちは月が初の恒久的な太陽系外コロニーの最適な候補であると考えている。

しかし、現在コロニーの開発を妨げている主な問題は、宇宙旅行のコストが高いことです。

自然の天体に植民地を築くには、建設やその他の目的（放射線からの遮蔽など）に充てる豊富な原材料が必要であり、月から原材料を輸送するのに必要なエネルギーは、地球から輸送するのに必要なエネルギーよりも少ない。

したがって、月は宇宙船のエネルギーと燃料の供給に非常に適しています。

論文の責任著者の一人であるロバート・ファール氏は、将来人類がより長い宇宙ミッションを遂行したい場合、月を拠点または発射台として利用し、月面の既存の土壌を利用して植物を育てることは非常に合理的な選択であると述べた。

参考文献:

https://www.nature.com/articles/s42003-022-03334-8

https://en.wikipedia.org/wiki/Arabidopsis_thaliana

https://en.wikipedia.org/wiki/Colonization_of_the_Moon