宇宙

超耐性砂漠コケが火星の「緑化」の鍵になる可能性はあるか？

公開日 2024年8月29日

更新日 2026年5月31日

著者

Jonathan Schramm

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火星の緑化

SF作家や科学者は長い間、火星を豊かで緑の惑星に変える、テラフォーミングと呼ばれるプロセスを夢見てきました。これは非常に野心的なプロジェクトで、現在の火星は極めて過酷な環境です。大気は非常に薄く、液体の水はなく、放射線レベルも高いです。平均気温は約-65°C/-85°Fです。

火星のテラフォーミングにはある程度のメガプロジェクトが必要と考えられています。例えば、産業規模で生産された金属ナノロッドで惑星を温めることが必要かもしれません。私たちはまた、閉じ込められた水の一部を抽出する惑星の地殻下10〜15kmにある地下海。

しかし、たとえこれらの取り組みで惑星が多少温まり、大気が濃くなり、より多くの水分と液体の水が供給されたとしても、最初は依然として非常に過酷な場所です。幸い、地球の砂漠生態系に関する研究は、火星で生命が繁栄し始める方法へのヒントを提供してくれます。

土壌の構築

地球上のいくつかの生物は、地衣類やシアノバクテリアのように、岩の上で直接非常に過酷な条件下でも成長できます。これらは砂漠や裸の岩、山頂などで最後に残る生命形態であることが多いです。

しかし、成長が非常に遅く、強固な火星生態系の出現を本当に加速させるほどのバイオマスを蓄積する可能性は低いです。

出典: 環境百科

これは問題です。より複雑な生態系は実際の土壌で成長する必要があり、土壌は大量の有機物を含む必要があります。土壌は単なる鉱物だけではなく、工業的に生産できません。人類が開始すれば、生態系自体が土壌を生成しなければなりません。

そのため、地衣類が生成できる量よりも大規模な炭素系バイオマスの生産が必要です。

より有望なのはコケです。温度や水分ストレスに対する耐性があり、光合成で成長し、かなりのバイオマスを生成します。

火星の砂漠を緑化する重要な要素は、生物学的土壌クラスト（BSC）を作ることです。BSCは乾燥地帯でよく見られる広範な地表被覆で、地衣類やコケなどの隠花植物の有機複合体、シアノバクテリアなどの微生物、そしてこれらの分泌物が土壌粒子と混ざり合ったものから構成されています。

一部の砂漠地域では、BSCが面積の最大70％を覆い、基盤となる砂の保水力と構造的安定性を大幅に向上させます。

興味深いことに、BSCは地球上の陸上生態系全体の窒素固定の4分の1を担っており、しばしば地球の「生きた皮膚」と呼ばれます。

驚異のコケ

新疆エコロジー地理研究所の砂漠・オアシス生態学国家重点実験室と中国科学院国家宇宙科学センターの研究者は、火星でその役割を果たすことができるコケを特定するために協力しました。

彼らは科学誌極限耐性砂漠コケSyntrichia caninervisは、宇宙外環境への植民に有望な先駆植物であるに結果を発表しました。

Syntrichia caninervis（ステップスクリューコケとも呼ばれる）は、過酷な砂漠環境での生存に特化したコケの一種です。南極からチベット高原、北アフリカ、北米の砂漠まで、世界中に分布しています。

出典: Cell

Syntrichiaは極度の乾燥に対して非常に耐性があり、98%以上の水分喪失後でも回復します。

また、−196°Cという火星で記録された最悪の温度よりもはるかに低い温度でも生存でき、赤道地域の氷点上の比較的穏やかな気候さえも超えて耐えられます。

水分ストレスに対する耐性

Syntrichiaの乾燥に対する極端な耐性は過小評価できません。この植物はほぼすべての水分を失っても生き残り、暗緑色から黒色へと変化します。

さらに驚くべきことに、乾燥した植物は緑色に戻り、再水和後数秒以内に光合成能力を急速に回復します。

出典: Cell

これらの植物は雪に覆われた状態でも光合成活性を保ち、春の頻繁な凍結融解サイクルで年間総炭素固定量の最大49％を占めるほど活発に成長し続けます。

火星の気候が初期段階で氷点上にわずかに留まる場合、これは本当に重要になるでしょう。

低温耐性

火星赤道以外の地域や砂嵐が頻発する地域、あるいは冬季は、数週間から数か月にわたる過酷な低温に新興の火星生態系をさらすことになります。

中国の研究者はSyntrichiaを-80°C/-112°Fの温度に数年間さらしました。その結果、5年間の処理後でも90％以上の植物が生存しました。

さらに、液体窒素（-196°C/-320°F）で最大1か月間テストしました。その際も、温かい温度に戻すとほぼすべての植物が再び成長しました。

出典: Cell

したがって、テラフォーミングの取り組みがなくても、現在でも火星の冬がSyntrichiaを殺すことはないと安全に推定できます。

放射線耐性

チベットのような高高度の高原は、寒さや乾燥だけでなく、標高による放射線レベルでも過酷な環境です。そのため、Syntrichiaが非常に放射線耐性が高いことは驚くべきことではありません。

研究者はコケをさまざまな放射線レベルにさらし、回復率を測定しました。

500 Gy（グレイ）までの放射線でも、放射線は新しい枝の再生をむしろ強く促進することが分かりました。

出典: Cell

このレベルを超えると、新しい枝の再生は遅くなりますが、8,000 Gyまで停止せずに続き、8,000 Gyを超えると深刻な損傷が始まります。16,000 Gyは致死的です。

参考までに、人間の半数はわずか2.5〜4.5 Gyで死亡し、約50 Gyで激しい痙攣と死亡が起こります。

火星類似条件のテスト

研究者は中国科学院の惑星大気シミュレーション施設（PASF）を使用し、コケが「実際の」火星条件下でどのように振る舞うかを調べました。乾燥、低温、放射線などの個別テストだけでなく、低酸素・低窒素大気も同時に加えました。

完全に同一ではありませんが、現在の火星成長条件を非常にリアルにシミュレートしています。

出典: Cell

全体として、すべての植物は乾燥した火星類似条件下で最大7日間生存し、その後完全に回復しました。

完全に水分を含んだ状態でも生存しましたが、再生は遅く、新しい枝の数も少なかったです。

出典: Cell

しかし、低酸素、放射線、低温の組み合わせは、ステップスクリューコケが活発に成長するにはやや過酷すぎますが、耐えることは可能です。

自然的および人工的進化

多様な適応機構

ストレス条件下で選択的代謝休止状態に入り、重要な代謝産物を戦略的に保存する。
ストレス後に高濃度のスクロースとマルトースが蓄えられ、浸透圧調整剤および保護剤として細胞構造の保存と安定化に寄与する。
- これらの糖は、ストレス緩和後の迅速な回復に必要なエネルギーを供給する。
ストレス後にカタラーゼ、グルタチオンS-トランスフェラーゼ、過酸化酵素の高レベルを蓄積し、活性酸素種を除去する強力な能力。
ストレス関連のカタラーゼ遺伝子と、光保護性の早期光誘導タンパク質をコードするS. caninervis遺伝子の連続重複。
重なり合う葉は水分を保存し、強い日光から植物を遮り、葉先の白い毛が強い太陽放射を反射し、水利用効率を高める。
- 脱水時、葉は著しく巻き縮み、葉角度は小さくなった。

火星向け生命の最適化

自然進化

Syntrichia caninervisの驚異的な生存能力は、少しの助けがあれば火星条件へ段階的に適応する道を開きます。

これは自然に起こり得ます。例えば、赤道付近の低高度の峡谷やクレーターのように、自然に温かく大気が濃い小さな領域で微生物叢が成長条件を提供すればです。

これらの初期成長領域から、自然選択と自然発生的変異が、惑星全体を植民するために必要な形質を選択する可能性があります。

指向性進化

現在、人類は指向性進化を日常的に利用し、新しい酵素や生物を目的や産業生産のために創出しており、2018年のノーベル化学賞でも称賛されました。同様の戦略で、火星に対してより耐性のあるシアノバクテリア、地衣類、コケを作り出すことが可能です。

例えば、ほぼ火星に近い条件（地球よりやや厳しいが、わずかに改善された）から開始し、Syntrichia（や他の生物）が成長できるようにします。その後、条件を段階的に変化させ、集団の一部だけが生き残り、新たな形質と強化された耐性を持つようにします。

このプロセスを数百回繰り返すことで、現在の火星条件でも生存できる新種を得られるかもしれません。

たとえ目標に到達しなくても、得られたコケや微生物は、部分的または不十分にテラフォーミングされた火星で、地球直送の元の生物よりも生存しやすくなるでしょう。

遺伝子工学

研究者は、寒冷・乾燥・放射線耐性に関与する既知の遺伝子を刺激することで、コケの火星上での生存能力をさらに高めることができます。

これは、先に述べたカタラーゼ、グルタチオンS-トランスフェラーゼ、過酸化酵素など、既存のSyntrichia caninervis遺伝子の発現レベルを上げることで実現できます。または、他種から新しい遺伝子を導入することも可能です。

火星類似条件での成長を制限する要因を特定することも重要です。放射線耐性の不足ですか？低温ですか？大気条件ですか？

火星への投資

テラフォーミングのメガプロジェクトや火星不動産への投資にはまだ早すぎます。しかし、数社が火星への初めての人類着陸とその後の植民を可能にする基礎ブロックの構築に取り組んでいます。

重要な要素は再利用可能ロケットで、機器の軌道や深宇宙への打ち上げコストを劇的に削減します。この取り組みは主にイーロン・マスクのSpaceX (SPCX ) が主導しており、他のロケット企業も急速に追随しています。

もう一つの要因は、テラフォーミングを地球からの資金提供に依存せずに支える、自己持続型の宇宙ベース経済と火星経済を構築することです（詳細はリンクをご参照ください）。

多くのブローカーを通じて航空宇宙企業に投資できます。こちら securities.io では、米国、カナダ、オーストラリア、英国、その他多数の国での最適なブローカーのおすすめをご紹介しています。

特定の航空宇宙企業を選びたくない場合は、ARK Space Exploration & Innovation ETF（ARKX）やiShares U.S. Aerospace & Defense ETF（ITA）、SPDR S&P Aerospace & Defense ETFなどのETFを検討すると、航空宇宙産業への分散投資が可能です。

または、当社の「トップ10航空宇宙・防衛株」記事をご覧ください。

宇宙企業への投資

1. Virgin Galactic

SPCE 価格チャート

同社はリチャード・ブランソンによって設立され、宇宙観光に注力しています。

チケットは25万〜45万ドルの範囲で、長い待機リストがあります。最初の顧客は体験に大変興奮しています。

「私は常にそれが人生で最も素晴らしい体験になると知っていました。常にそうだと。人々もそうなると言ってくれました。しかし実際にそれが… そしてそれは想像していた体験をはるかに超えるレベルで… 説明がとても難しいです。」

「これは私の人生で最高の日で、最も感動的な日です。それ以上はありません。私の最も大胆な夢を超えました。」

前述したように、宇宙観光は将来の火星経済の中心になる可能性があります。

太陽系最大の峡谷（全長4,000km、幅200km、深さ最大7km）。
高さ21.9km（72,000フィート）の火山で、フランスまたはアリゾナ州と同程度の規模です。

出典: Wikipedia

火星以前に、Virgin Galacticは軌道（将来的には月）観光のリーダーになることを目指しており、現在の技術で中国やSpaceXの火星着陸よりも実現可能です。

Virgin Galacticは新しい打ち上げシステム「Delta」を導入し、乗客数を4人から6人に、月間フライト回数を1回から8回に増やすことで、ユニットエコノミクスの改善に取り組んでいます。

これら2つの改善により、ユニットあたりの収益は12倍に増加し、各Deltaシャトルの回収期間は6か月未満になる見込みです。Deltaの飛行テストは2025年中頃に予定されています。

出典: Virgin Galactic [securities_stock_price_tag symbol="SPCE" exchange="NYSE"]

市場は、ブランソンがVirgin Galacticへの追加投資を行わないと発表した際に懸念しました。特に2024年に185人の従業員が解雇され、宇宙飛行が一時停止されたことは、Deltaシャトルの到着を待ち、資金消費速度を抑えるためでした。

それでもVirgin Galacticは2025年または2026年まで運転できるだけの資金を有すると予測されています。したがって、Delta飛行システムの開発が順調に進めば（航空宇宙産業ではリスクが高い）、ユニットベースで収益性のあるシステムにより、キャッシュフローの再開と成長に注力でき、2026年にキャッシュフローがプラスになる見込みです。