月面の材質は植物の生育に適しているのでしょうか？研究者らは今回、アポロ計画で採取されたサンプル材料を使用した成長試験を通じて、この疑問を初めて調査した。原理的には、植物はいわゆる月のレゴリスで生育できるが、明らかに良好な基質を形成していないようだ。試験植物の生育は比較的悪く、ストレスの兆候が見られた。科学者らは、月面物質が将来の月面ステーションの温室で植物を栽培するのにどの程度適しているかについては、さらに詳細に検討する必要があると述べている。
月への一歩はすでに50年以上前に成功しており、現在人々は月面に恒久的な足場を築くことを計画している。今後数十年以内に月面にステーションが建設され、私たちに最も近い天体に常駐できるようになる可能性がある。 。 NASA のいわゆる Artemis プログラムは、この目標に特化しています。この一環として、科学者たちは、食物と酸素を供給するために月面で植物を育てることがどの程度可能なのかについても調査している。ゲインズビルにあるフロリダ大学のロブ・フェルル氏は、「作物を育てるためにすでにそこにある土壌を利用したいと考えるのは論理的だと思われる」と語る。
しかし、月の表面物質は地球の基質とは大きく異なるため、植物が月の表面物質にどのように反応するのかはこれまでのところ不明のままだ。特別な鉱物の組み合わせがあり、非常に粒子が細かく、月への衝突によって生じた小さなガラス粒子が特徴です。さらに、特定のコンポーネントは、宇宙での素材の放射線への長期曝露の影響を受けます。このため、月のレゴリスを詳細に再現して、地球外の基質上で植物がどの程度生育できるかを明らかにすることはできません。
小さな「月の庭」のサンプル素材
アポロ計画から宇宙飛行士が持ち帰った元の物質は、以前は成長試験に使用するには貴重すぎると考えられていました。したがって、少なくともこの方法では生物学的損傷を引き起こさないことを示すために、植物はそれによって受粉されただけでした。しかし今回、NASAはついにフェルル氏らに植栽基材として使用するためのサンプル材料を提供した。もちろん、これは園芸用品センターの袋ではありませんでした。科学者たちが実験に使用できる月の土は 12 グラム (小さじ数杯) しかありませんでした。この物質はアポロ 11 号、12 号、17 号のミッションで得られたもので、月面のさまざまな場所から収集されました。
そのため、研究者らの実験ではミニマリズムが主流となった。研究室に小さな「月の庭」を作るために、彼らは通常細胞培養に使用されるプラスチックプレートに指ぬきサイズのウェルを使用しました。くぼみは植木鉢として機能し、それぞれに約 1 グラムの月の土壌が満たされ、栄養溶液で「水を与えられました」。次に科学者らは、ターレ クレス (Arabidopsis thaliana) の種子を基材上に置きました。これは世界で最も研究されている植物であり、長年科学者のモデルとして機能してきたため、その特徴と遺伝反応は詳細に知られています。この研究で使用された比較基質は、とりわけ、月の土壌と少なくとも基本的に同様の特性を持つ物質でした。
研究者らが指摘しているように、月の土壌の特殊な特性により、種子が発芽するかどうかさえ明らかではありませんでした。しかし、結果的にはうまくいきました。 「月の土壌は植物の発芽に関与するホルモンや信号を妨げないことが最初に明らかになりました」と筆頭著者でフロリダ大学ゲインズビル校のアンナ・リサ・ポールは説明する。しかし、開発が進むにつれて、月の土壌の植物と対照グループの違いが明らかになりました。多くの植物は小さいままで、成長が遅く、「異星基質」では発育不全の根を形成しました。一部は赤黒い色素も生成し、これは通常植物のストレスを示す特徴です。
成長は確かにあるけど…
したがって、植物は生き残ることができるが、月の土壌の化学的および構造的性質が明らかに植物にとって困難を引き起こすと研究者らは説明する。トランスクリプトーム分析が示したように、これは遺伝子活性にも反映されていました。 「植物が、塩や金属化合物、あるいは酸化ストレスによって引き起こされるストレスに対処するための典型的なツールを活性化していることが明らかになりました。これは、彼らが月の土壌に問題があると考えていることを裏付けています」とポールは言う。具体的には、宇宙放射線や太陽風、さらには特定の鉄粒子によって引き起こされる月の土壌の特徴が植物に問題を引き起こすのではないかと研究者らは疑っている。
この結果はまた、それが月の土壌がどこから来たのかに依存することを示唆しています。なぜなら、ストレスの症状が最も大きかった植物は、アポロ 11 号のサンプルで生育した植物だったからです。この物質は「成熟した」と表現されています。地質学的理由により、明らかに他のサンプルよりも長期間にわたって過酷な宇宙放射線にさらされ、それがその特性を形成しました。
研究者らの結論としては、月の土壌で植物が成長する可能性をより深く探るためには、さらなる研究が必要であるということです。おそらく、植物が健康を損なうことなく月の土壌で成長できるようにストレス反応を軽減する方法があるかもしれません。もう一つの側面は、栽培自体が基質を変える可能性があるということです。現時点では、研究者らは月面での植物の栽培に向けた最初のステップを無事完了できたことを喜んでいる。 「私たちはまず、植物は月の土壌でも生育するのかという疑問に答えたいと考えていました。今では、これに「はい」と答えることができます」とフェルル氏は言います。
出典: フロリダ大学、技術記事: Communications Biology、doi: 10.1038/s42003-022-03334-8
