新たな研究では、月の異なる3か所から持ち帰られた土壌で植物を育てる可能性が検討された。
その結果、月面基地で植物を育てられるものの、より若い土壌のほうが適していることが分かった。
また、土壌中の塩類、金属、高い反応性を持つ酸素が、植物に最も大きなストレス反応を引き起こすことも明らかになった。
ストレス反応に関するこうした知見を、より干ばつに強い作物の開発に活用できる可能性がある。
庭で植物を育てるには何が必要だろう？たっぷりの日差しと、ときおり降る穏やかな雨、植物の受粉を助けるミツバチやチョウに加え、必須ミネラルを供給する肥沃な土壌が必要だ。だが、肥沃な土壌も雨も、ミツバチやチョウもいないとしたらどうだろう。日差しが強すぎて直接照りつけるか、まったくなく、凍えるような気温になるとしたら。
そんな環境で植物は育つだろうか。育つとすれば、どんな植物だろう？人類による月（そして火星）探査が実現するなら、月や火星への入植者はこの問いに取り組むことになる。いま、新たな研究が、『Communications Biology』に掲載され、答えを示し始めている。
この研究を行った研究者たちは、成長の速い植物、シロイヌナズナを、アポロ計画の宇宙飛行士が月の異なる3か所から持ち帰った月のレゴリス（土壌）のサンプルで栽培した。
乾燥した不毛の土壌
月のレゴリスで植物を育てる試みが行われたのは今回が初めてではないが、植物がうまく育たない理由を実証したのは初めてだ。
月のレゴリスは地球の土壌とは大きく異なる。まず、地球の土壌に特徴的な有機物（ミミズ、細菌、腐敗した植物など）を含まない。また、本来含まれている水分もない。
しかし、含まれる鉱物は地球の土壌と同じだ。そのため、月面基地内で植物を育てることで水、日光、空気の不足を補えるとすれば、レゴリスで植物を育てられる可能性がある。
研究により、実際に植物を育てられることが示された。シロイヌナズナの種子は、地球の土壌と同じ速度でアポロ計画の採取物の中でも発芽した。しかし、地球の土壌で育った植物が根株を発達させ、葉をつけたのに対し、アポロ計画の採取物で育った苗は生育不良で、根の成長も乏しかった。
研究の主な目的は、植物を遺伝子レベルで調べることだった。これにより、どの環境要因が最も強い遺伝的ストレス反応を引き起こすのかを特定できた。月のサンプルでは、アポロ計画の採取物で育ったすべての苗に見られたストレス反応の大半が、塩類、金属、高い反応性を持つ酸素（後者2つは地球の土壌では一般的でない）によるものと分かった。
アポロ計画の3つのサンプルはそれぞれ異なる影響を受け、アポロ11号のサンプルでの成長が最も遅かった。3つの月面土壌の化学組成と鉱物組成は互いに、また地球のサンプルともかなり似ていたため、研究者たちは栄養分以外の要因も影響していると考えた。
JSC-1Aと呼ばれる地球の土壌は、通常の土壌ではなかった。月面を再現するために特別に調製された鉱物の混合物で、有機物は含まれていなかった。
原料は、月のレゴリスと同じ玄武岩だった。地球のサンプルには、月のレゴリスに豊富に含まれる「ガラス質凝集体」――溶融したガラスと混ざり合った小さな鉱物片――に相当する天然の火山ガラスも含まれていた。
研究者たちは、アポロ計画の採取土壌で育った苗の成長が地球の土壌に比べて乏しかった理由の一つとして、また3つの月面サンプル間で成長パターンが異なった理由として、凝集体の存在を挙げた。
凝集体は月面によく見られる特徴だ。皮肉なことに、これらは「月面の耕作」と呼ばれる過程で形成される。宇宙風化とも呼ばれるこの過程では、宇宙線、太陽風、微小隕石が月面に絶えず衝突し、レゴリスが変化する。
微小隕石の衝突を減速させる大気がないため、隕石は高速で表面に衝突し、衝突地点で物質を溶融させた後、急冷（急速な冷却）させる。
時間とともに、ガラスによって結合された小さな鉱物の集合体が形成される。そこには、宇宙風化の過程でできた微細な金属鉄の粒子（ナノ相鉄）も含まれる。
アポロ計画のサンプルに含まれるガラス質凝集体と、地球のサンプルに含まれる天然の火山ガラスとの最大の違いは、この鉄だ。植物の遺伝子プロファイルで確認された、金属に関連するストレスの最も有力な原因もこれだった。
つまり、月の基質に含まれる凝集体のために、アポロ計画の採取物で育った苗は、JSC-1Aで育った苗より生育に苦労し、とりわけアポロ11号のサンプルでその傾向が強かった。月のレゴリスサンプルに含まれる凝集体の量は、その物質が表面に露出していた期間によって異なる。月の土壌のこの性質は「成熟度」と呼ばれる。
成熟度の高い土壌は、長期間にわたって表面に存在してきた。クレーターを形成する比較的新しい衝突でレゴリスが乱されていない場所に見られる。一方、未成熟の土壌（地表下の土壌）は、新しいクレーターの周辺や急なクレーター斜面に見られる。
アポロ計画の3つのサンプルは成熟度が異なり、アポロ11号の採取物が最も成熟していた。ナノ相鉄を最も多く含み、遺伝子プロファイルには金属に関連するストレスの指標が最も強く現れた。
若い土壌の重要性
研究は、成熟度の高いレゴリスは、成熟度の低い土壌に比べて苗を育てる基質として効果が低いと結論づけている。これは重要な結論だ。レゴリスを資源として利用すれば、月面基地で植物を育てられることを示している。ただし、基地の場所は土壌の成熟度を考慮して選ぶべきだ。
最後にもう一つ。今回の知見は、地球上の貧困地域の一部にも当てはまるのではないかと思った。「宇宙研究にこれほどの費用をかけるより、学校や病院に使うべきではないか」という昔からの議論を繰り返すつもりはない。それは別の記事のテーマだ。
しかし、この研究から生まれる技術開発の中に、地球で応用できるものはあるだろうか。ストレスに関連する遺伝子の変化について分かったことを、より干ばつに強い作物の開発に活用できるだろうか。あるいは、より高濃度の金属に耐えられる植物の開発に役立つだろうか。
月面で植物を育てることが、地球上の庭をより緑豊かにする助けになるなら、それは大きな成果だろう。
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