クリスマスツリーが低炭素タンパク質源になる方法

スコットランドのビュート島にあるポリハウスでは、何千本もの細長いヨーロッパアカマツの苗木が育っています。一見すると、スコットランドで育つヨーロッパアカマツほどありふれた植物は他にないでしょう。しかし、この特別な育苗トレイの土壌の中には、商業規模で栽培される初のカーボンネガティブなタンパク質源を生み出す可能性のある共生関係が潜んでいます。

苗木の根には外生菌根菌が接種されており、この菌根菌は植物に炭素と引き換えに土壌の栄養分と水分を供給し、タンパク質を豊富に含む食用キノコを生産します。春にこれらの苗木を植えると、1キロのタンパク質を生産するごとに数百キロの炭素を固定できる樹木へと成長します。

このプロジェクトは、植林によって菌類を食用作物として栽培する新しい手法である菌林業の最前線に位置しています。現在、農地需要は世界中で森林破壊の最大の要因となっており、気候と生物多様性に壊滅的な影響を与えています。しかし、スコットランドのスターリング大学の科学者たちが昨年発表した研究によると、菌林業は樹木と食用作物を同じ区画で栽培することで、この土地利用の衝突を回避できる可能性があることが示されています。

クリスマスツリーのプランテーションは理想的な活用例になる可能性があると、スターリング大学名誉教授で、Mycorrhizal Systems Ltd.の取締役を務めるポール・トーマス氏は語る。トーマス氏は、スターリング大学自然科学学部長のアリスター・ジャンプ氏と共にこのプロジェクトを共同で主導している。彼らが注目している主要樹種の一つであるシトカスプルースはクリスマスツリーとして利用されており、トーマス氏はクリスマスツリーのプランテーションの管理方法が菌類の生産にも「見事に機能する」と考えている。「シトカスプルースはキノコを容易に採取できる適切な密度で植えられており、通常は森林樹よりも手入れが行き届いているため、理想的な樹種です」と彼は説明する。

トーマス氏は、世界中の果樹園で最も貴重な外生菌根菌であるトリュフを栽培するための技術開発にキャリアを費やしてきました。しかし、急速に変化する気候の中での食料生産について、彼はますます懸念を抱くようになりました。

「約5年前、これらの種に対する気候の影響を調べ始めたのですが、それがきっかけでかなり深い闇に突き落とされました」と彼は語る。「トリュフに関する専門知識と知識基盤を活かし、木を使って他の食用作物を栽培できないかと考え始めたんです。そこからどんどん広がっていったんです」

現在、英国のイノベーション庁から昨年授与された55万4000ポンド（約70万6000ドル）の助成金のおかげで、彼は1万4200本の苗木（ヨーロッパアカマツ1万1000本、シトカスプルース、ヨーロッパシラカバ、ハシバミ、イングリッシュオークの混合材）を、かつての農場で育てている。絵のように美しい低い白い建物は、現在、研究室とオフィスに改装されている。建物の隣にはポリハウスと果樹園があり、そこからはアラン島とスコットランド本土の雪を頂いた山々のパノラマビューを楽しめる。

研究室のインキュベーターの中には何千枚もの寒天培地があり、その上で17種の菌類（中にはこれまで培養されたことのない菌類も）が色とりどりに成長している。菌類は液体培地で育てられ、「一種の菌類スープのようなもの」だとジャンプ氏は言う。そして、苗木の根に添加される。「根を培地に浸すか、水をかけるかのどちらかです。すると菌類は根を見つけ、まるで手袋をはめるように、根と菌根を形成し始めるのです」。すでに1万3000本の苗木に菌類が接種されており、植え付ける前に木と菌類の共生関係が育まれている。

2人の科学者が昨年3月に米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences）に発表した計算によると、外生菌根菌の栽培と森林育成を同時に行うことで、1ヘクタールあたり年間最大12.8トンの炭素を隔離できる可能性がある。これは、他のタンパク質を豊富に含む食品の生産が全て正味炭素排出となるのとは対照的である。豆類のように、炭素排出量がマイナス、あるいはカーボンニュートラルだと思われがちな作物でさえ、その生涯を通じて正味炭素を排出する。

「私たちが栽培する他のほぼすべての作物は、そのライフサイクルを通じて成長していく過程で炭素を排出します。たとえ成長過程で炭素を吸収する植物であっても、生産システム全体は炭素を排出することになります」とジャンプ氏は言います。「しかし、樹木に付随する菌根菌を栽培する場合、樹木は大気から大量の二酸化炭素を吸収するため、システム自体がカーボンネガティブになるのです。」

また、キノコタンパク質は668平方メートルあたり1キログラム生産されると計算され、1キログラムあたり37平方メートルから2,100平方メートルの土地で生産される牛肉生産よりも効率的になる可能性があります。しかし、これを大規模に実現するには、林業が容易に導入できる技術を開発する必要があります。

「既存の苗床に足を運び、彼らのやり方を取り入れ、根系に菌根をわずかなコストで育てる方法を見つけ出すことが目標です」とトーマス氏は説明する。「もしそれがこれほど安価かつ容易に実現できれば、環境への影響という点で非常に大きな成果を上げることができるでしょう。」

この試験は当初、英国の森林植林地で最も一般的に使用されている樹種に焦点を当てています。しかし、今後数十年にわたる地球温暖化の予測を考慮すると、樹木や菌類の生涯にわたる生存能力を確保することも不可欠です。「私たちは数十年かけて作成してきた幅広い分布図を保有しており、現在入手可能なすべてのデータに基づいて、これらの樹木が複数の林業ローテーションを通じて将来にわたって存続可能なシステムであることを証明できます」とジャンプ氏は述べています。チームは現在、比較的均一な樹木群からなる森林単位である林分レベルでのモデリングを行い、樹木間の最適な距離を評価しています。

11月に試験は最初の大きなハードルを乗り越えました。顕微鏡で苗木の根を分析したところ、根の先端が菌類に覆われていることが明らかになったのです。「私たちが開発したプロセスはうまく機能しており、素晴らしいことです」とトーマス氏は言います。

森林管理者のマット・テイラー氏は、2月にノーサンバーランドの現場で、ワクチン接種済みの苗木1万本を植える予定だ。彼は木材生産には慣れているものの、食料生産は初めてだ。このプロジェクトの収益について尋ねると、彼は笑ってこう言った。「正直なところ、全く新しいものなので分かりません」。「このプロジェクトに取り組む動機は経済的なものではなく、良いアイデアに思えるからです。誰かが試して、これがうまくいくか、あるいはうまくいかない理由を突き止めて技術開発につなげなければなりません。」

植林後3年で木の周りの土壌にキノコが現れ始め、収穫量は8年から12年でピークを迎える可能性がある。テイラー氏によると、キノコが毎年収穫できれば、農家や土地所有者が森林造成に関して挙げる2つの主要な課題、すなわち、食料生産に土地が利用できなくなること、そして、木材生産者が投資回収のために収穫可能な木材を得るまでに長い時間がかかることに対処することができ、植林を促進することになるという。「40年も待つのではなく、3年から4年で収入を得られる可能性があります」と彼は言う。「林業分野に人材を誘致する上で難しいのは、彼らが投資の恩恵を職業人生の中で実感できる可能性が低いことです。」

森林を植えながらタンパク質豊富な食料を栽培するのは、まさに一石二鳥のように思えますが、潜在的な欠点はあるのでしょうか？カーディフ大学の菌類生態学教授、リン・ボディ氏は、菌類林業は「間違いなく」、炭素を隔離しながら重要な食用作物を生産できる可能性があると考えています。しかし、彼女はそうする際には「細心の注意」を払うべきだと主張しています。「私の考えでは、何かを接種する時は必ず、地元産のものでなければなりません」と、彼女は菌類について語ります。「他の地域から来た場合は、侵入性の遺伝子型が懸念されます。たとえイギリスから来たとしても、同じものを同じ地域に植えるだけで、遺伝子プールが薄まってしまう懸念があります。また、地域の種の多様性を低下させる可能性もあります。」

トーマス氏は、これらはもっともな疑問だとしながらも、このプロジェクトは植栽地域に自生する菌類の使用に焦点をあてており、現在多くの苗床で樹木の成長を促すために接種されている菌類よりも毒性の弱い菌株を使用していると指摘する。ただし、将来的には別の企業が何らかの遺伝子組み換え技術の使用を検討する可能性があり、それには規制当局の承認が必要になるだろうとも認めている。

木々がどうなるかという問題もあります。木々がそのまま放置されたり、建築資材として利用される木材が生産されたりすれば、長期的には大気から炭素を吸収します。しかし、クリスマスツリーの場合のように、木材が最終的に分解したり焼却されたりすれば、吸収された炭素の多くは大気中に放出される可能性があります。それでも、このサイクルは、ネットカーボンフットプリントが低いタンパク質を生産し続けることになります。

このプロセスによって、将来のクリスマスツリーはより持続可能なものになる可能性があるとジャンプ氏は考えている。従来のクリスマスツリーの栽培方法は、「炭素排出量の観点から見ると、かなり非効率的なシステムです」と彼は言う。「木に炭素を吸収させているかもしれませんが、クリスマスが終わったら木を廃棄してしまいます。クリスマスツリーに付随する菌類を利用することは、実は炭素排出量を削減する非常に良い方法なのです。」

しかし、肝心なのは、このキノコの味はどうなのか、ということだろう。「最高だよ」とトーマスは言う。「美味しいミルクキャップ」や、ジャンプのお気に入りの「ペニーバンズ」など、キノコにはよくつけられる名前から、その味や見た目が想像できる。「とにかく可愛いんだ」と彼は説明する。しかし、トーマスはどれが一番好きか、選ぶ気にはなれない。「全部大好きだよ」と笑いながら言う。「本当に素敵なキノコが多すぎるからね」