月の土で植物は育つのか？世界初の実験結果を解説

フロリダ大学の植物学者、アンナ・リサ・ポール教授、ロバート・ファール教授、そして地質学者のスティーブン・エラルド助教授のチームが、驚くべき実験結果を発表しました。なんと、シロイヌナズナの種を月の土に植えたところ、発芽と成長が確認されたのです。本物の月の土を使った植物栽培実験は、これが世界初の試みとなります。

ただし、写真を見ていただければわかるように、その成長は決して順調とは言えず、月の土が地球の植物にとって厳しい環境であることも明らかになりました。

世界初の実験に至るまでの道のり
1. アポロ計画で持ち帰られた月の土
  1. シロイヌナズナの挑戦
  2. シロイヌナズナの奮闘

世界初の実験に至るまでの道のり

研究チームが月の土を入手するまでの苦労

この画期的な研究は、科学雑誌「コミュニケーションズ・バイオロジー」に掲載されました。実験に使用されたのは、アポロ11号、12号、17号が地球に持ち帰った貴重な月の土です。この土を入手するまでには、研究チームの並々ならぬ努力がありました。NASAに3度も正式な申請書を提出し、11年もの歳月をかけて、ようやく合計12グラムの土を「借りる」ことができたのです（つまり、いずれ返却する必要があるということですね）。これは、わずか大さじ一杯にも満たない量です。

なぜ12グラムだったのでしょうか？研究チームは、長年にわたり「JSC-1A」と呼ばれる月の土壌模擬物質を使って実験を重ねてきました。その結果、12グラムが統計学的に十分な数のシロイヌナズナの苗を育てるために必要最小限の量であることを突き止めたのです。

「必要最小限の土の量が1つの苗につき1グラムであることがわかってから、初めてNASAに具体的な量を要求できたのです。統計的に信頼できる結果を得るためには、月の土のサンプルごとに4つの苗を育てる必要がありました。これに基づいて、NASAへの申請書を作成しました」と研究者たちは説明しています。

アポロ計画で持ち帰られた月の土

アポロ11号、12号、17号が持ち帰った月の土は、それぞれ性質が異なっていました。アポロ11号のサンプルは月面から直接採取された「成熟土」でしたが、12号と17号のサンプルはより深い土壌から採取されたものでした。月の土は地球の土とは全く異なり、微細で鋭利なガラス粒子を多く含み、有機物は一切含まれていません。さらに、地球の土壌には見られない化学状態の鉄が含まれており、月の希薄な大気を通過する放射線に常にさらされています。

実験では、これらの月の土に加えて、対照実験としてJSC-1A月の土壌模擬物質と地球の火山灰も使用されました。

シロイヌナズナの挑戦

地球の植物にとって非常に過酷な環境である月の土に植えられたのは、実験植物として有名なシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）でした。シロイヌナズナは、日本でも自生している小さな植物ですが、ゲノムが完全に解読されており、遺伝子変異の研究に適しているため、植物学の「モデル生物」として広く利用されています。また、株が非常に小さいため、わずか1グラムの土でも栽培できるという利点も、今回の実験には最適でした。

シロイヌナズナの奮闘

驚くべきことに、シロイヌナズナの種を月の土に植えたところ、全ての条件下で発芽し、成長が見られました。しかし、地球の土と比べると、その成長は明らかに遅れていました。シロイヌナズナが大きな葉を広げるまでに時間がかかり、葉には赤黒い斑点が見られ、根の発育も不良でした。これらの症状は、植物が強いストレスを受けていることを示しています。

ストレスの原因を特定するため、研究者たちはシロイヌナズナのストレス関連遺伝子を調べました。土壌に金属や反応性の高い化合物が含まれている場合、特定の遺伝子が活性化することが知られています。調査の結果、アポロ11号の土では465個、アポロ12号の土では265個、アポロ17号の土では113個の遺伝子が活性化していました。

アポロ11号の土は月面から採取された成熟土であったため、表層の土の方が深部の土よりも植物にとってストレスが大きかったと考えられます。月面の土は常に宇宙線や太陽風にさらされており、微細な鉄分の含有量も多いため、植物にとってより過酷な環境であると研究者たちは考えています。