科学者たちは大麻の種子を宇宙に送っている

6月23日月曜日、UTC午後9時過ぎに、何百もの種子、菌類、藻類、人間のDNAサンプル（その多くはこれまで宇宙に出たことがない）が、SpaceXのFalcon 9ロケットに搭載されて処女飛行を行う。

カリフォルニア州のヴァンデンバーグ宇宙軍基地から打ち上げられるこのミッションは、植物組織と種子を極低軌道に送り込み、地球に帰還させる初のミッションとなることを目指しています。これにより、科学者は地球の両極上空の高い放射線レベルが生物系にどのような影響を与えるかを研究することができます。研究者たちは、そこで得られる情報が、将来、宇宙飛行士が他の惑星で作物を栽培するのに役立つことを期待しています。

サンプルは、宇宙生物学研究を専門とするスロベニアの航空宇宙企業、ジェノプラント研究所が開発した「MayaSat-1」と呼ばれる小型生物インキュベーターで運ばれる。高度500キロメートル以上の高度では、大型カプセルに収められたインキュベーターが、地球の磁場の影響で太陽から放出される荷電粒子の濃度が高い北極と南極付近の領域を通過する。これらの領域を通過する際、カプセルは国際宇宙ステーション（ISS）など、赤道付近の同様の高度を周回する物体よりも最大100倍の放射線にさらされる。カプセルは約3時間かけて地球を3周回し、その後大気圏に再突入して太平洋に着水する。計画通りに進めば、インキュベーターはハワイ沖約9時間の場所から回収され、ヨーロッパに輸送され、そこで本格的な探査が始まる。

ミッションにサンプルを積載する複数の研究参加者の中には、ボジダール・ラディシッチ氏もいます。彼はスロベニアにあるリサーチ・ネイチャー・インスティテュートのオフィスから、打ち上げのライブ配信を熱心に視聴する予定です。ラディシッチ氏と彼のチームが率いる「火星栽培プロジェクト」は、MayaSat-1に約150個の大麻種子を宇宙に送り込み、その耐久性を試験し、進化を加速させる可能性を探っています。しかし、これは単なる仕掛けでも、この世のものとも思えないほどの高揚感を求めるものでもありません。

ラディシッチ氏は、職業人生の多くを大麻の研究に捧げ、大麻は宇宙農業に特に適していると考えている。大麻は成長が早く、適応性が高く、数千年にわたって農作物として利用されてきた。ラディシッチ氏によると、もし将来火星で生命を育てたいとしたら、大麻は理想的な候補となるという。「遅かれ早かれ、私たちは月面基地を持つようになるでしょう。そして、その汎用性を持つ大麻は、そうしたプロジェクトに供給するのに理想的な植物です」と彼はWIREDに語った。「食料、タンパク質、建築材料、繊維、麻、プラスチック、そして医薬品の供給源となり得ます。これほど多くのものを提供してくれる植物は他にあまりないと思います。」

カンナビノイドのTHCとCBDを生成することで最もよく知られているカンナビス・サティバ・L（Cannabis Sativa L.）には、数百種類の化合物が含まれています。その多くは未だ発見されておらず、その効果は完全には解明されていません。確かなことは、この植物は地球上で栽培される際に用いられる紫外線や放射線（ガンマ線など）といったストレス要因に強く、耐性があることです。また、チベットの高地から東南アジアのジャングル、アフガニスタンの砂漠に至るまで、様々な気候帯で生育しており、管理された環境で栽培することも可能です。

英国の医療用大麻製造施設、ヒルトップ・リーフの植物研究者兼栽培責任者であるゲイリー・イェーツ氏も、大麻の汎用性が宇宙作物の「有力候補」であることに同意している。「その耐寒性は極限環境に最適です」と彼はWIREDに語った。「優れた回復力を示し、予想外の場所でも生育できます。水をあまり必要とせず、栄養分の少ない土壌でも生育することが知られており、土壌から毒素や重金属を除去するファイトレメディエーション（植物による環境浄化）の可能性も実証されています。」

これまでの研究では、微小重力や放射線といった宇宙環境が植物の遺伝子にどのような影響を与えるかが明らかにされており、ラディシッチ氏にとって、これが大麻の種子を軌道上に打ち上げる主な理由です。「重要なのは、宇宙環境が大麻の遺伝子にどのような影響を与えるのか、そして本当に影響を与えるのかどうかを探ることです。そして、それが明らかになるのは数世代後になるかもしれません」と彼は言います。

数十年にわたり宇宙での植物生育を研究してきたパデュー大学農学・生物工学教授のD・マーシャル・ポーターフィールド氏によると、宇宙飛行中の放射線被曝が生物材料に与える影響は、これまでの研究で「十分に理解されている」という。「放射線被曝はランダムに突然変異を引き起こします。こうした突然変異の中には、遺伝子を活性化させるものもあれば、抑制させるもの、ノックアウトするものもあり、シグナル伝達経路全体を阻害するものもあります」とポーターフィールド氏は説明する。「その結果、生物材料に様々な反応が起こり、それが遺伝的に安定化した新たな突然変異につながる可能性があり、それが特定され、派生される可能性があります。」

ラディシッチ氏は、宇宙旅行が大麻に与える影響について疑問を呈した最初の人物ではない。コロラド大学ボルダー校を拠点とするグループを含む共同研究チームは、2019年に大麻の組織培養物をISSに送り込んだ。しかし、宇宙放射線や微小重力への曝露が大麻草にどのような影響を与えるかについては、これまで何も公表されていない。

植物をこれまで研究されてきたよりも高いレベルの放射線にさらそうと研究しているのは、彼だけではありません。NASAの月面植物栽培実験「LEAF」ミッション（2027年にアルテミス3号で月へ打ち上げられる予定）に携わる科学者の一人であるポーターフィールド氏は、低地球軌道を超えた領域での放射線被曝の影響については「ほとんど何も分かっていない」と述べています。放射線の変動が植物にどのような影響を与えるかを理解することは、LEAFミッションの「重要な焦点」となるでしょう。

「過去30年間、私たちは低軌道に閉じ込められており、銀河宇宙線が存在する深宇宙へ到達するために必要な基礎研究をほとんど進めていません」と彼は言う。「この変動する放射線源から、予期せぬ反応が起こるかもしれません。こうした放射線問題に対する植物の反応は、将来の月面農業システムにとって重要になるでしょう。」

マヤサット1号が地球に帰還した後、ラディシッチ氏と彼のチームは今後2年間、スロベニアのリュブリャナ大学健康科学部と協力し、宇宙から採取した種子からクローン植物を何世代も育成し、遺伝的変化と植物の適応を研究します。これには「カンナビノイドプロファイルの変化」、つまり植物がCBD、THC、その他の化合物をどれだけ生成するかも含まれます。研究の第二段階では、火星の土壌条件をシミュレートし、地球上の制御された低重力環境で植物を栽培します。

チェコのオロモウツ・パラツキー大学とエルサレム・ヘブライ大学の化学者、ルミール・オンドレイ・ハヌシュ氏は、1970年代から大麻草を研究してきた。このプロジェクトの研究アドバイザーを務めるハヌシュ氏は、種子が戻れば科学的調査に「多くの可能性」が生まれると考えている。

Martian Growチームは、潜在的な遺伝的およびエピジェネティックな変化に加え、葉の大きさ、クロロフィル含有量、根の構造、光合成速度、水利用といった構造的および生理学的変化も探究します。植物が病気などのストレス要因にさらされた後に何が起こるかを調べ、酵素ホルモンや二次代謝物の活性を分析します。これらの分析は、新たな化合物の特定につながる可能性があります。

「変化があるかどうかに関わらず、どちらの結果も将来にとって重要であり、宇宙環境で大麻を栽培する方法を知ることができる」とラディシッチ氏は付け加えた。

しかし、火星で実際に大麻、あるいは他の植物を栽培するには、まだ道のりは遠い。微小重力、極端な気温、栄養不足、土壌中の毒素といった条件は、栽培に好ましいとは言えないからだ。

「火星の環境に適応し、植物が生き残れるようゆっくりと適応させていく必要があります」と、ジェノプラントのCEO、ペトラ・クナウス氏は語る。「現時点では、環境に適応させた閉鎖系コンテナ内での植物栽培しか不可能だと考えています。」将来のミッションに向けて、ジェノプラントは同様の目的で新たな宇宙カプセルを開発しており、2027年に最初の再突入試験を予定している。このカプセルにより、研究者は宇宙で種子を栽培し、数年間にわたって観察できるようになる。

大麻は宇宙時代のスーパー作物となる可能性を秘めている一方で、地球上では依然として嗜好用ドラッグ（医療目的で広く使用されているものの）として認識され、規制当局や研究者がその科学的可能性を十分に認識できていない。ハヌシュ氏は、このプロジェクトの成果がどのようなものであれ、こうした偏見をいくらか払拭し、大麻の科学的受容を加速させる可能性があると楽観視している。

「興味深い結果が発表されれば、大麻に関する理解が加速するかもしれません」と彼は言う。「大麻は非常に重要な植物であり、人類が宇宙に進出し、別の惑星で生活を始めることになれば、大きな未来が待っていると思います。」