ゲッティイメージズ/WIRED
1月13日水曜日の午後8時頃（米国東部標準時）、SpaceX社のカーゴドラゴン宇宙船がフロリダ沖の大西洋に着水した。12時間前に3トンの機材と物資を国際宇宙ステーション（ISS）に無事投下したこのカプセルのような宇宙船は、さらに様々な貨物を積んで帰還した。内部には幹細胞、深宇宙での緊急航行用に設計された六分儀、そして地球上の心臓病の治療に役立つように作られた組織片が入っていた。そしてそれらの隣には、メルローとカベルネ・ソーヴィニヨンのブドウの樹320本が、小さな土の束に包まれて容器に丁寧に入れられ、それぞれの樹が蜂の巣のようなセルの中に収まっていた。
高級なフランス産ブドウを軌道上に送るというのは、高額なPRキャンペーンのように聞こえるかもしれない。結局のところ、何の理由もなく宇宙に食べ物を送った長い歴史があるのだ。タンドリーラムチョップ、チキンナゲット、ハギスを気象観測気球に取り付けてバーンズナイトを祝って地球から20マイル上空に打ち上げたのは、ほんの一例だ。だが、このブドウの木は単なる見せかけではないと、この実験を主導するフランスのスタートアップ企業、スペース・カーゴ・アンリミテッドは主張する。ブドウの木を10か月間、国際宇宙ステーションの過酷な環境に送り込んで成長させることで（ボルドーの赤ワイン12本とともに）、地球上のますます過酷になる環境にも耐えられるほど丈夫な植物を作り出そうとしているのだ。そしてそうすることで、同社は、悪化の一途をたどる気候変動の中で、増え続ける世界人口を養う解決策は宇宙のどこかにあると信じている数多くの民間研究企業の1つとなる。
浮かぶラムチョップはさておき、食糧は長年にわたりISSで行われている科学調査の大きな部分を占めてきました。レタス、白菜、赤ロシアンケールなどは、NASAの野菜生産システムで栽培に成功しています。これはスーツケースほどの大きさの小さな宇宙菜園で、調整された栄養素の「枕」から6株ほどの植物を育てることができます。ミニラボで新鮮な大根が栽培されたり、船内で培養された牛肉ステーキまであります。しかし、これらの実験は主に一つの目的のために行われてきました。それは、NASAが今後10年間に計画しているような深宇宙ミッションにおいて、宇宙飛行士に新鮮な農産物を供給する方法を見つけることです。
スペース・カーゴ・アンリミテッドの試みは全く異なる。宇宙飛行士に食料を供給するのではなく、この研究を私たちの食糧供給に役立てようとしているのだ。その構想は、ブドウ（そして将来的には他の作物も）を国際宇宙ステーションの微小重力と高レベルの放射線にさらすことで、生物の進化を促し、より強靭な特性を発達させるというものだ。気候変動によってもたらされた過酷な地上環境に、はるかに適応できる特性を身につけさせるのだ。
地球上の植物は、気温、化学物質、干ばつなど、一般的なストレス要因に対して既に本能的に反応する能力を持っていると、ドイツのエアランゲン・ニュルンベルク大学の上級生物学者でSCUの科学ディレクターのマイケル・レバート氏は説明する。しかし、植物を宇宙に送り込むことで、無重力という、植物がこれまで遭遇したことのないストレス要因が導入されることになり、これが植物が適応するための独創的な方法を見つけるきっかけとなる。「ストレス要因が特殊であればあるほど、進化の速度は速くなります」とレバート氏は言う。「ゲノムの再編成、エピジェネティクスの再編成が、微小重力で引き起こされるのです。」植物は最終的に宇宙で生き残れるように適応することはできないが、新しい環境に適応し再編成しようとする努力の中で、地球上では決して得られない回復力の特性を発達させる可能性がある。
宇宙が人間に与える影響は十分に記録されている。2015年に行われた有名な「双子研究」では、マーク・ケリーは地球に留まり、双子の弟スコットはISSで約1年間過ごした。その間、研究者たちは両者の生物学的特徴を直接比較することができた。その結果、スコットの遺伝子は全く新しい形で活性化し、免疫系、骨形成、視力に変化が生じたことが明らかになった。地球に帰還した後も、遺伝子発現の約7%が変化したままであった。植物やその他の生物でも同様の分岐が起こることが既に研究で示されている。
2013年にISSに送られたアフリカ原産の小さな白い花を咲かせるタリアナの苗は、地球に残されたものと比較して、病気、寒さ、干ばつに対する異なる遺伝子反応を示しました。根は新たな「傾斜」パターンを発達させ、例えば、地下で水分や栄養分を補給するための経路を発達させました。また、特定の種類の藻類は、低軌道でより速く成長し、より多くの油を生産することが示されています。1月には、ISS野菜生産システムの研究者が、通常であれば枯れてしまう2種類のレタスの移植を微小重力環境下で行うことに成功しました。
無事に地球に戻ったブドウの木は、再び水分を補給され、植え直され、遺伝子発現の変化の兆候がないか注意深く観察されます。研究者たちは、温度や土壌の塩分濃度といったストレス要因への反応の変化を調べるだけでなく、芽からサンプルを採取して代謝や代謝経路の変化も調べるとレバート氏は言います。例えば、ブドウの木は私たちに風味や栄養素を与えるのと同じ化合物を生成しているのでしょうか？植物の化学物質は、色、品質、味、そして病害に対する抵抗力を決定づけるものです。もしより耐性のある特性が明らかになれば、そのブドウの木を使ってより丈夫な新種のブドウの木を栽培し、世界のワイン業界に販売する計画です。
この研究結果は、増えつつあるものの依然として限られた研究プールに新たな一石を投じることになる。NASAが宇宙飛行士への食料供給に注力する中、スペース・カーゴ・アンリミテッドは、その不足を補おうとする数少ない民間研究企業のひとつだ。スペース・カーゴ・アンリミテッドの共同創業者兼CEOのニコラス・ゴーム氏は、ワインは環境の小さな変化に反応する「炭鉱のカナリア」であるため、同社はワインから研究を始めていると語る。気温上昇により、フランスのブルゴーニュではワインの収穫時期が平均して1988年よりも13日早くなっている。温暖な気候のおかげで酸味が低く糖分が多いブドウが育ち、アルコール度数が上がっているのだ。完成したワインはゴーム氏が「多成分生物学的液体」と呼ぶもので、酵母、バクテリア、ポリフェノールが混ざり合い、環境の変化に特に敏感な成分になっている。スペース・カーゴ・アンリミテッドが国際宇宙ステーションへの輸送物資に赤ワインを12本追加したのはこのためで、3月にブドウ栽培の専門家が試飲する予定だ。
しかし、ブドウやワインをはるかに超えた可能性が秘められています。
2020年、コロラド州に拠点を置くフロントレンジ・バイオサイエンス社は、大麻とコーヒーの両方の組織培養を同様の目的で宇宙に送り、無重力が植物の代謝経路に与える影響を調べた。「研究結果は、栽培者や科学者が植物の新しい品種や化学発現を特定する際に役立つ可能性がある」と共同創業者兼CEOのジョナサン・ヴォート氏は述べている。実験の一環として、約500の植物細胞培養がインキュベーターでISSに送られ、遠隔でモニタリングされた。現在、地球に戻ったチームは、これらの培養物を成長させ、微小重力が植物の遺伝子発現に与える影響を調べるプロセスを開始しており、このプロセスには最大2年かかる可能性がある。結果がどうなるかは明らかではないが、「植物が新しい環境（この例では宇宙）にどのように適応するかを学ぶことで、さまざまな作物をより深く理解し、新しい環境や条件で繁栄するように育種することができるようになる」とヴォート氏は述べている。
2020年11月には、テキサス州の商業宇宙サービス企業ナノラックスも、宇宙環境を利用してより丈夫な農産物を生産することに特化した専門研究チームを結成する計画を発表しました。CEOのジェフリー・マンバー氏は、衛星上で苗木を栽培していた中国の研究チームを訪問しました。不毛の砂漠地帯に植えた苗木の中には、地球上でのみ栽培されたものよりもはるかに生育したものもありました。「宇宙で栽培されたバイオマスの遺伝子変異は確かに高い割合で発生しており、地球上で再現するのが困難な何かが起こっているという結論に達しました」とマンバー氏は記しています。
これらの研究がすべて成功すれば、植物の遺伝子を微調整する他の既存の方法、例えば遺伝子組み換え（ある種から別の種に全く新しい遺伝子を追加する）や遺伝子編集（既存の遺伝子を変更する）などに比べて、明確な利点がいくつか得られる可能性があります。ヨーロッパでは現在、どちらのアプローチも制限されており、EU市場で承認された遺伝子編集作物はゼロです。科学界の一部から激しい批判が出ているにもかかわらず、この状況が改善する兆しはほとんどありません。レバート氏も、遺伝子技術は植物の遺伝子の発達の仕方を人為的に変更するものだと考えています。「一方、私たちが言いたいのは、植物に適応する時間を与えれば、私たちの予想とは全く異なる方法で適応する可能性があるということです。」
ブドウの木に関する決定的な結果を発表するのは時期尚早だが、ゴーム氏によると、彼とチームはこれまでのところ、目にした成果に「圧倒されている」という。「ブドウの木でこの方法を学べば、他の多くの作物にも応用できるはずです」。トマト、バナナ、あらゆる作物を低軌道に打ち上げて理論を検証できると彼は主張する。「私たち全員が直面しているジレンマは、成長しながら人類に食料を供給しつつ、気候変動のストレスにも対処できる農業をいかにして実現するかということです」。宇宙は、その解決策の一部を提供してくれるかもしれない。
この記事はWIRED UKで最初に公開されました。
