微生物に「採掘」を任せるという発想

岩石の中には、電子機器や合金の製造に欠かせない元素が含まれています。こうした元素を、微生物の働きを使って岩石から溶かし出す技術は、バイオマイニングと呼ばれます。地上ではすでに、微生物を利用して岩石からレアアース（希土類元素）を含む有用な元素を取り出すことが行われています [1]。

宇宙で人が長く活動するようになれば、必要な資源をすべて地球から運ぶのは大きな負担になります。月や火星の岩石から、その場で資源を得る方法が求められています。では、微小重力環境の国際宇宙ステーションや、地球より重力が小さい火星で、微生物は地上と同じように岩石から元素を溶かし出せるのでしょうか。

国際宇宙ステーションでの BioRock 実験

この問いを確かめるため、国際宇宙ステーション（ISS）でバイオマイニングの実験が行われ、2020年に報告されました [1]。研究チームは、この実験のために設計した小型の反応装置を使い、3種類の微生物で、玄武岩からレアアースを溶かし出す実験を行いました。

実験は、微小重力に加えて、火星と地球の重力を模した条件でも行われました [1]。同じ微生物と岩石を、重力の異なる条件のもとで比べることで、重力が微生物によるバイオマイニングに影響するかどうかを調べたのです。

結果：重力が違っても溶かし出せた

結果は、微生物によって大きく異なりました [1]。

  • スフィンゴモナス・デシカビリス（Sphingomonas desiccabilis）は、すべての重力条件で、溶け出したレアアースの平均濃度が微生物を入れない対照より高くなりました。重力条件のあいだで、最終的な抽出量に統計的に有意な差は認められませんでした [1]。
  • 枯草菌（Bacillus subtilis）では、微生物を入れない対照と比べて、溶かし出す力がむしろ低下しました [1]。
  • カプリアビダス・メタリデュランス（Cupriavidus metallidurans）は、微生物を入れない対照との差は認められませんでした [1]。

研究者らは、スフィンゴモナス・デシカビリスの結果が、重力の異なる条件でもこの方法が有効であることを示していると述べています [1]。一方で、どの微生物でも同じように働くわけではないことは、地上と同じく、この方法が微生物の種類に強く依存することを示しています [1]。研究者らは、これらのデータが宇宙でのバイオマイニングの可能性と、そのための反応装置の原理を示したとしています [1]。

宇宙環境で微生物はどう振る舞うか

宇宙環境での微生物の振る舞いについては、以前から研究が積み重ねられてきました。2010年の総説は、ウイルス、細菌、細菌やカビの胞子、地衣類などが、微小重力、銀河宇宙線、太陽の紫外線、宇宙の真空といった宇宙の要因にどう応答するかを、宇宙での実験と地上での模擬実験からまとめています [2]。

それによれば、宇宙飛行の環境では、微生物は増殖が高まったり、通常なら増殖を抑える濃度の抗生物質があっても増えたりする傾向がある一方、その仕組みはまだ完全には分かっていません [2]。また、宇宙空間にさらす実験では、太陽の紫外線が最も有害な要因で、紫外線から守られていれば、枯草菌の胞子は宇宙空間で最長6年間生き延びることができたと報告されています [2]。

宇宙環境は、微生物にとっても地上とは異なる条件であり、その振る舞いを一つひとつ確かめる必要があります。BioRock 実験は、その中で「資源を得るために微生物を使う」という応用に向けた具体的な一歩といえます。

宇宙での「微生物の産業利用」に向けて

微生物の働きを利用する技術は、発酵食品の製造から、医薬品や素材の生産、そしてバイオマイニングまで、地上で幅広く使われています。宇宙で長く活動するには、こうした微生物の技術を宇宙の環境で使えるかどうかを確かめることが欠かせません。

BioRock 実験は、少なくとも一つの細菌で、重力条件の違いによって抽出量に有意な差が見られないことを示した一方、使う微生物の選び方が結果を大きく左右することも示しました。宇宙での微生物の利用は、地上での知識をそのまま持ち込めばよいというものではなく、宇宙の条件のもとで改めて確かめていく必要がある分野です。

Space Seed Holdings は宇宙×発酵・宇宙×医学を編集の柱に置き、関連会社のリジェネソーム株式会社を通じて老化の根本原因の解明と改善を目指す立場から、宇宙環境での微生物の研究を継続的に取り上げます。

まとめ

国際宇宙ステーションで行われたバイオマイニング実験 BioRock では、3種類の微生物で玄武岩からレアアースを溶かし出す実験が、微小重力と、火星と地球を模した重力のもとで行われました [1]。スフィンゴモナス・デシカビリスはすべての重力条件で対照より多くのレアアースを溶かし出し、重力条件のあいだで最終的な抽出量に統計的に有意な差は認められませんでしたが、枯草菌では対照と比べて溶かし出す力が下がり、カプリアビダス・メタリデュランスは対照との差は認められませんでした [1]。宇宙環境での微生物の振る舞いには未解明の点が多く [2]、宇宙でのバイオマイニングは可能性と原理が示された段階です。

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