宇宙農業に向けての解説文 2編の紹介
NASAが月面での植物栽培を目指している、という2編の記事がネットで捕まったので訳してみた。
小生が30年前に国際植物栄養科学会でNASAを訪問した時には、ガラスケースの中で人工的な無重力状態でわい性の小麦を栽培する実験を見せてもらった。根が重力屈性を失って地上部に舞い上がる姿を見た。年に3回収穫ができた、という話であった。その時小麦に対して光がどのように照らされていたのか失念した。青や赤や遠赤外などとといろいろ光原を変えていたように思う。
その後日本でもspace biology に対する研究費がついて、何人かの植物学研究者が参入していたのだが、これといった成果を聞いたことがない。このプロジェクトは消滅したのだろうか？（後ほどAIに聞いてみることにする）。
それはともあれ、ここで紹介するNASAのレポートでは、無重力化では植物の重力屈性が失われているが、光が当たる地上部と反対側に根が伸びると報告されている。また重力がないことは（無重力状態では）植物に多大なストレスがかかり、ストレス耐性遺伝子が多く発言した、と書かれている。
まずは、人工衛星のワークステーションでの栽培に挑み（Artemis IIIミッション）、その後、月面での宇宙農業に挑み、そこを食料基地にして、火星などの探査にでかけるという遠大な計画であるようだ。
小生のような植物栄養研究者からすればまず苛烈な月面土壌で植物を栽培する栽培条件を見出すことが肝心だろう。
残念ながら以下の2編の論文は、訳文だけ残して原著論文のpdfの収蔵を失念してしまったので、自動翻訳の訳文がいささか不明なところがある。再点検できていないまま開示しますので、お許しいただきたい。
論文1
04-02-2024
NASAのArtemis IIIミッション、2026年までに月面で植物栽培を目指す
By Sanjana Gajbhiye (Earth.comスタッフライター)
星空の下でガーデニング？そんなの時代遅れだ。NASAはもっと過酷な場所、月に照準を合わせている。2026年、アルテミスIIIミッションは宇宙飛行士を月面に着陸させ、宇宙探査の未来を変えるかもしれない植物を月面で育てるための小型温室を運ぶ。
なぜ月で植物を育てるのか？
人類が本当に月面に永住地を確立したり、火星への長期航海に乗り出したりすることを目指すのであれば、宇宙農業の技術を習得することは有益であるだけでなく、絶対に不可欠なものとなる。
植物は、太陽エネルギーを動力源とする地球独自の生命維持装置である。二酸化炭素を酸素にリサイクルし、太陽光を食用バイオマスに変換するその能力は、何世紀にもわたって地球の生命を支えてきた。
しかし、このシステムを過酷な宇宙空間に移植することは、並外れた困難をもたらす。極端な温度、強烈な放射線、慣れ親しんだ土壌や重力の欠如が、過酷な環境を作り出す。しかし、これらの障害を克服することは、宇宙を利用する種としての私たちの未来にとって重要な鍵となる。
宇宙農業は、地球から供給される資源への依存を減らし、探査をより持続可能なものにすることを約束する。宇宙飛行士が自分たちで食料と酸素を栽培し、自給自足の星間基地を作る未来への道なのだ。
LEAF：植物のためのNASAのムーンショット
農業植物に対する月の影響（LEAF）は、NASAによる時代を先取りした植物栽培実験である。スペースラボ・テクノロジーズが設計したこのミニ温室は、月の環境に真っ向から立ち向かう準備を整えている。
アルテミスIII号の宇宙飛行士は、この植物室を設置し、3種類の特別な植物（セイル・クレス、ダックウィード、ブラシカ・ラパ（基本的にキャベツのスピード版））の種を注意深く蒔く。彼らの目標は、これらの地球生まれの植物が、月面で成長する際のユニークな課題にどのように対処するかを確認することである。
月の植物
セイル・クレス、ダックウィード、ブラシカ・ラパは、この月のサガに選ばれた植物である。それぞれの植物は、宇宙農業のパイオニアとなる可能性を秘めており、持続可能な宇宙探査の鍵を握っている。
セイル・クレス
包括的な遺伝子設計図を持つ地味な植物であるクレスは、宇宙植物学研究の最前線に立っている。
科学者たちはその全遺伝子コードを綿密にマッピングしており、完璧な宇宙モルモットとなっている。この小さな植物は、宇宙で生きた実験室としての使命を果たそうとしている。
強烈な放射線や大気シールドのない宇宙という過酷な現実にさらされ、その遺伝子に何らかの変化があれば、それは点滅するネオンサインのようになる。これらの突然変異は、宇宙が生物にどのような影響を与えるかについて、科学者たちに興味深い物語を伝えるだろう。
セイル・クレスを研究することで、NASAは将来の宇宙飛行士を放射線から守る方法を学び、さらには将来のスペース・コロニーのための作物を開発することができる。
ダックウィード
生物学的効率の驚異であるダックウィードは、その可能性とは裏腹にシンプルに生育している。この植物は、基本的に浮遊する葉の集まりであり、根や茎の複雑さを排除している。しかし、栄養の宝庫であり、宇宙農業の礎となりうる急速な成長速度を誇っている。その回復力と最小限の存在へのアプローチから、地球外での農業実験の理想的な候補となる。
微小重力の宇宙空間では、1平方インチ、1滴の水も重要であり、わずかな投入で高収量を生み出すダックウィードの能力は、宇宙飛行士が食料生産に取り組む方法に革命をもたらす可能性がある。
地球上のさまざまな条件に適応できるダックウィードは、他の場所でも管理された環境で成長する可能性を示唆しており、故郷から遠く離れたミッションで生命を維持するための有力な候補となるだろう。
アブラナ
急速なライフサイクルを持つアブラナ科の植物は、効率的な宇宙農業の申し子となりうる。キャベツの近縁種であるアブラナ科の植物は、その成長段階を疾走するため、地球外の農場に植えることで迅速な投資回収が可能になる。
アブラナの急速な成長速度は、地球の作物が宇宙の過酷な環境にどのように適応するかに焦点を当てた研究に最適である。
月や火星でこの植物の栽培に成功すれば、大きな進歩を意味する。それは、地球の外でも人間の生命を維持できる生命維持システムの開発における進歩を際立たせるだろう。
新鮮で栄養価の高い食料を迅速に提供することは、宇宙旅行者の長期的な健康と士気にとって極めて重要である。アブラナ科の植物は、宇宙という過酷で容赦のない環境において、重要な資源として登場する可能性がある。
月面植物以上のものを育てる
「この研究は、人類の乗組員をサポートするために宇宙でどのように農業を利用できるかを理解するための極めて重要なステップとなり、持続的な月探査、さらには火星へのミッションへの道を開くでしょう」と、スペースラボ・テクノロジーズのクリスティン・エスコバー副社長は言う。
LEAFはショーの主役ですが、アルテミスIIIには別の科学ペイロードが搭載されています。NASAは、月の地震を監視し、水の氷のような隠された資源を探索する装置も送っている。これらの手がかりは、私たちが長期滞在できる基地を設置するために不可欠なものだ。
宇宙農民はどんな人？
宇宙農民は、地球の大気圏外の厳しい環境で作物を栽培するという先駆的な役割を担うことになる。
そのような人は、地球外農業の並外れた要求に応えるために、伝統的な農業技術を適応させなければならない。以下の詳細は、宇宙農民の役割の多面的な性質についての洞察を提供する：
高度な技術と多用途性
宇宙農業従事者は、植物生物学、水耕栽培、空気耕栽培に対する深い理解と、無重力または低重力の条件下で農業設備を維持・修理するための機械的技術を必要とする。彼らは科学者であると同時にエンジニアでもあり、生物学的な問題と技術的な問題の両方を解決できる。
革新的な問題解決能力
宇宙環境の予測不可能な性質を考えると、彼らは革新と即興に優れ、作物の収穫量、栄養価、放射線や微小重力といった宇宙関連のストレスへの耐性を高める新しい方法を常に開発する。
肉体的にも心理的にも回復力がある
地球外の居住環境は物理的に隔離され、狭い空間であるため、高いレベルの精神的・感情的回復力が要求される。
宇宙農業従事者は、長期ミッションにおける心理的な課題に対処し、健康状態を維持し、自分自身とクルー仲間のために前向きな生活・職場環境を育むことに長けているはずである。
エココンシャスで持続可能な思想家
宇宙居住地の閉ループ生態系を理解し、宇宙農業従事者は持続可能な農業を実践し、資源の節約、廃棄物の再利用に重点を置き、長期的な人類の生存と健康を支えるための農法の生態学的バランスを確保する。
月植物の栽培教育に熱心
彼らは自分たちの知識や経験を共有し、教育プログラムや科学的コミュニケーションに貢献するだろう。彼らの洞察力は、将来の宇宙農家への道を開くだけでなく、地球での持続可能な実践にもインスピレーションを与えるだろう。
未来志向と倫理観
宇宙というフロンティアのパイオニアとして、彼らは地球外生命体を他の惑星に導入することの倫理的意味を深く認識しているだろう。彼らの仕事は、彼らが働く地球外の環境を尊重する原則によって導かれる。
協力的なチームプレーヤー
宇宙農業には、他の乗組員、地球の科学者、自動化システムとの緊密な連携が必要である。
宇宙農業従事者はチームワークとコミュニケーションに優れ、農業が他の生命維持活動や研究活動と円滑に統合されるようにする。
アルテミスIII：月での植物栽培を越えて
アルテミスIIIは月への帰還を目指すものだが、もっと大きな意味を持つ。それは、私たちが他の世界を訪れるだけでなく、その世界で生活する未来への足がかりとなるものだ。
NASAのパム・メルロイ副長官は、これらの実験の重要性を強調している： 「これらの3つの植物は、月から火星への主要な科学目標に取り組む科学的調査を開始するために選ばれました。
論文2
宇宙で悲しいトマト ウィスコンシンの科学者たち、重力なしで植物を育てるTASTIE実験を開発
ウィスコンシン州の研究者たちの手から国際宇宙ステーションへと、トマトの苗が先週ロケットに乗った。
しかし、その前にトマトは自分たちの喜びを見つけようとしている。
ウィスコンシン大学マディソン校の植物学者で、植物の発育を研究するラボを運営するサイモン・ギルロイ氏は、「重力を感じずに成長することは、トマトにとってストレスになる」と語った。
「宇宙空間に移動すると、植物は対処しますが、明らかに幸せではありません。「植物の成長が少し遅くなり、防御のスイッチがたくさん入るのがわかります」。
科学者たちは、植物にトリコデルマ属の真菌を植え付けることで、トマトが重力なしで幸福を見つけるのを助けたいと考えている。ロマンチック・コメディのように、トマトはまず壁を作り、不釣り合いな相手として菌類を撃退する。しかし、数日後には、真菌が植物のストレスを改善することで、共生関係になる。
"生物学というのは、まったく、心底驚くべきものだ "と、ギルロイは最近、WPRの "Central Time "に出演した際に語った。
"生物学というのは本当に、頭が下がるほど素晴らしいものです "と、ギルロイは最近WPRの "Central Time "に出演した際に語った。トマトの苗は、NASAのシグナスミッションの一部として宇宙に打ち上げられ、1月30日にフロリダのケープカナベラル宇宙軍基地を出発した。ミッションは2日後、国際宇宙ステーションへのドッキングに成功した。
TASTIEとして知られるトマトの実験は、UWマディソン大学とニューメキシコ大学の研究者によって監督されている。プロジェクト名はTrichoderma Associated Space Tomato Inoculation Experimentの略である。Central Time』でギルロイは、宇宙船が離陸するのを見たこと、植物が重力なしで成長する方法、科学者がこの実験のために他の植物ではなくトマトを選んだ理由について語った。
シャリーン・シーワート：自分の作品が宇宙へ飛び立つのを見るのはどんな気分でしたか？
サイモン・ギルロイ：私たちは何度も打ち上げを見ましたが、毎回本当に素晴らしいです。ロケットの打ち上げを見るだけでもすごいのに、自分の作品が載ったロケットの打ち上げを見るなんて......見たことのない人に説明するのはとても難しいよ。
SS：なぜ植物がそのように成長するのか、重力が重要な役割を果たすとは思いもよりませんでした。その理由を説明していただけますか？
SG：重力は偉大な定数です。どこにでもある。地球上の生命が誕生して以来、重力は不変のものです。......それは、あなたが必ずしも考えもしないような、非常に多くのことに影響を及ぼしている。人間であれば、上と下がわかるし、その方向を感じることができる。植物も明らかにそうだ。
根が下に伸び、新芽が上に伸びる。それは水の動きに影響する。植物の周りの空気や気体の動きにも影響する。そのようなすべてのことが、生物学の営みを形作っているのです。
SS：重力の不足をどのように補い、植物を正しい方向に成長させようとしているのですか？
SG：植物は対処します。宇宙飛行士は宇宙にいることに対処しますが、植物は宇宙にいることに対処するのです。生命は道を切り開くものだ。植物はある方向に成長しなければならない。だから、根はある方向に伸びなければならない。新芽は別の方向に伸びる。
根は別の方向に伸びる。植物は環境に対して非常に敏感だ。私たちは彼らに光を与えます。基本的な背景となる重力の手がかりは消えてしまう。しかし、光は植物にとって非常に強力な手がかりとなる。だから、新芽は光に向かって伸び、根は光から離れて伸びる。
SS：重力の不足をどのように補い、植物を正しい方向に成長させようとしているのですか？
SG：植物は対処します。宇宙飛行士は宇宙にいることに対処し、植物は宇宙にいることに対処する。生命は道を切り開くものだ。植物はある方向に成長しなければならない。だから、根はある方向に伸びなければならない。新芽は別の方向に伸びる。
根は別の方向に伸びる。植物は環境に対して非常に敏感だ。私たちは彼らに光を与えます。基本的な背景となる重力の手がかりは消えてしまう。しかし、光は植物にとって非常に強力な手がかりとなる。だから、新芽は光に向かって伸び、根は光から離れて伸びる。
SS：この実験で菌に何を期待しますか？
SG：生物学は単独で動くことはほとんどありません。植物は自然界で育つだけでは単独では動かない。多くの共生的相互作用が起こっている。土の中には自然に発生する菌がいる......そしてそれはどこにでもある。今、あなたの足にもいる。それは自然に発生する菌類で、植物の根と相互作用する。
初めて植物と接触したとき、植物はパニックになる。真菌を見て、"悪い病原菌だ "と思う。そして防御のスイッチを入れ、自らを守るためにあなたが想像するようなあらゆることをする。しかし、数日のうちに両者は合意に達する。植物と菌類の双方が利益を得る共生へと変化するのです。
SS：なぜトマトなのですか？なぜ他の果物や野菜ではないのですか？
SG：宇宙での実験には多くの背景があり、宇宙ステーションでは多くの植物生物学が行われてきました。私たちは多くの異なる植物を飛行させてきました。私たちは、宇宙飛行士の食事の一部となる可能性のある植物に何が起こるかを理解したいのです。宇宙飛行士が食べるものすべてを維持することはできないかもしれませんが、宇宙ステーションで新鮮な果物や野菜を手にしたとき、宇宙飛行士がどれほど感謝するかわかりません。
宇宙で栽培されるのは葉物野菜が多い。レタスやキャベツなど、植物の大部分を食べることができる。でも、レタスやキャベツと一生暮らしたいと思う人がいるでしょうか？
トマトにはたくさんのボーナスがあることがわかった。トマトはバラエティーに富んでいる。トマトの果実にはたくさんの有益な化学物質が含まれている。宇宙飛行士にとって、抗酸化物質をたくさん摂取することが重要です。トマトの果実はそのための素晴らしい方法です。
SS：この実験の成功は、あなたにとってどのようなものですか？
SG：この菌を接種したトマトの苗が、巨大でふさふさした健康な株に育つことを期待しています。もしそうなれば、私たちはとても幸せです。
月面植物栽培のポンチ絵