スペースフムス誰かいますか？ 研究者が模擬ムーンダストからひよこ豆を栽培

人類の宇宙への壮大な旅の中心には、解決すべき問題が横たわっています。 私たちの最後のフロンティアの旅、つまり月や火星、そしてその先へ人類が長期定住するという現実が成功するかどうかは、私たちが持続可能な糧を養えるかどうかにかかっています。

過酷で不快な月や火星の土壌を、陸上植物に適した育成培地に変えるのは簡単な作業ではありません。 しかし、それは大学院生を魅了するものです ジェシカ・アトキン テキサスA&M大学の博士と サラ・オリベイラ・サントス ブラウン大学の。 2024年1月下旬、二人は菌類と虫糞の助けを借りて、擬似月レゴリス（別名月の砂を模倣することを目的とした材料）からひよこ豆を栽培することに成功したことを明らかにした。 彼らの発見は プレプリントサーバーに投稿される バイオRxiv、彼らの研究は、宇宙で食料を栽培しようとしているこの分野の他の研究をサポートしています。

宇宙での植物の成長の発見

地球上の土壌とは異なり、月のレゴリス、または岩石や塵には、生育する植物相を支えるのに必要な栄養素や構造的完全性が欠けています。 アトキン氏によると、それだけでなく、ムーンダストには種子を枯らしたり、植物の成長を阻害したりする重金属やその他の毒素がぎっしりと含まれているという。 月の微重力は、植物が栄養素や酸素を効果的に吸収する能力を損ない、いわゆる根域低酸素症を引き起こす可能性もあります。

これに対抗するために、アトキンと オリベイラ サントスは、地球上で実践されている技術を利用して、作物が育たない損傷した土壌を修復しました。 そのような戦術の 1 つは次のとおりです。 アーバスキュラー菌根菌 (AMF) は土壌に生息する微生物で、近隣の厳選された植物と相互共生関係を形成します。本質的には、まったく新しいレベルで助けを求める友好的な隣人です。

「真菌は重金属を取り囲むタンパク質を分泌できるため、重金属が取り込まれにくくなります。 [by the plant]」とアトキンは言います。 「そして、もし重金属がそのメカニズムをすり抜けたとしたら、 [the fungus] ルートへの侵入を制限する別のメカニズムがあります。 根に侵入した場合、菌類は自身のバイオマス内の毒素を集めるか、植物の根に毒素を留めて種子まで到達しないようにします。」

AMF は、成長中の植物に対する放射線や微小重力の星状とは言えない影響を相殺するのにも役立ちます。 これは、ミミズ堆肥（ミミズ堆肥）によってさらに促進されます。 赤いウィグラーワーム 食品廃棄物やその他の有機物を食べ尽くします。 窒素やリンなどの必須栄養素も豊富に含まれています。

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真菌が助けてくれる

菌類と虫の糞で武装したアトキンと オリベイラ サントスさんは、ムーンダストからひよこ豆を栽培することに挑戦しました。 万能の人気のマメ科植物はタンパク質が豊富なだけでなく、AMF を含む複数の微生物と共生関係を築くことができます。

ひよこ豆の種、AMF、ミミズ堆肥、月のレゴリスをポットに入れました。 さて、アトキンと オリベイラ サントスは使えなかった 本物 月のレゴリス — 過去の月ミッションで得られた本物の供給には限りがあります。 彼らは、ガラスやかんらん石、斜長石、クロム鉄鉱などの鉱物など、地球上で見つかった地質物質を原料とするシミュレートされた代替手段を使用する必要がありました。

「月のレゴリス模擬物質は、さまざまな着陸地点に対して組成的に 99 パーセント正確です。 [astronauts] アポロ計画や月面探査計画でサンプルを採取しました」とアトキン氏は言います。

苗木が成長するにつれて、一部の植物は最初はストレス特性の兆候を示し、苦戦しているように見えました。 しかし、7週目あたりから、AMFの魔法が発動しました。

生まれたばかりの植物にはまだストレスの兆候が見られましたが、有用な菌類を接種されたひよこ豆ではそれほどではありませんでした。 これらの植物は、接種を受けていない植物と比較してクロロフィルレベルが良好でした。 10週目までに、それらは開花しましたが、非AMF対応物は枯れつつありました。

この研究はピタ添えの宇宙フムスを作るための最初の大きな飛躍のように聞こえるかもしれないが、アトキンと オリベイラ サントス社は、ムーンダストで栽培したひよこ豆が食用で安全に摂取できるか（つまり、重金属が含まれていないか）どうかをテストしていない。

「少し時間がかかりますが、最初の植え付けでは間違いなく修正されません」とアトキン氏は言います。

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スペースフムスとその先へ

2022年にフロリダ大学の研究者らは、アポロ11号、12号、17号のミッション中に3つの異なる場所から収集された数グラムの実際の月のレゴリスから、シロイヌナズナの種子（しばしば雑草とみなされがちなカラシナ科の小さな植物）を栽培することに成功した。月を越えて。 科学者たちが月の土壌で種子を育てることに初めて成功したこの実験の目的は、植物が物理的および遺伝子レベルの両方で月塵にどのように反応するかを確認することであった。

主任研究者の一人、 アンナ・リサ・ポール宇宙生物学者でフロリダ大学バイオテクノロジー研究学際センター所長の同氏は、ひよこ豆に関する新たな発見は、NASAが過去数十年間に行った既存の科学研究にうまく基づいて構築された「しっかりとした研究成果」だと述べた。そして他の科学者たち。

「それは、真の月のレゴリスの有害な影響を軽減するために何が必要かを理解するという点で、私たち全員が進むべきだと思う方向に間違いなくあります」とポールは言います。

ポールによれば、次のステップは、このバイオレメディエーション技術がシミュレーションではなく真の月レゴリスでどのように機能するかを確認することだという。 オリベイラ サントスは、より多くの助成金を確保できるかどうかを試したいと考えている。

「これには外部からの資金提供はありませんでした」 [research]そのため、私たちが分析できたことと、これまでにどこまで分析できたかは、そのことによって制限されていました。」 オリベイラ サントス。 「私たちは今、実際に分析し、より多くの情報を利用するためにNASAから資金を得ることができることを心から望んでいます。 [lunar soil] レプリカントがこれらすべてのことを行います。」

オリベイラ サントス氏は、彼らの研究の価値は宇宙飛行士や将来の月（あるいは火星）入植者の持続可能な宇宙生活の範囲に限定されるものではないと付け加えた。 として 気候変動は生態系を脅かす そして 農業の成長彼女とアトキンは、自分たちの研究が、地球上でバイオレメディエーションを最適化し、脆弱な耕作可能な土地を活性化して保護する方法を見つけるのに役立つ可能性があると信じています。

「たくさんの人がこれを見ている気がする [research] そして、地球上にはこれほど多くの問題があるのに、なぜ私たちはこれを見ているのか、なぜ月のことを考えているのかというような感じです」と彼は言います。 オリベイラ サントス。 「私たちは月のレゴリス模擬物質に対してこれを行っていますが、これらすべての技術とすべての発見は地球にも応用できます。 私たちが見つけたすべてのものは、ここでも私たちを助けることができるでしょう。」

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