彼らは赤い惑星を植民地化した後、人間は火星に何を食べますか？

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以前の研究は、火星の食物源としての微生物の使用を示唆しています。作物を栽培するために国際宇宙ステーションでテストされているものと同様に、水耕温室と管理された環境システムの使用も別の選択肢です。

今月のジャーナル遺伝子、我々は火星での植物の生命の潜在的なパフォーマンスを向上させるために高度な合成生物学の使用に基づく新しい展望を提供します。

合成生物学は急成長している分野です。それは、工学、DNA科学、そしてコンピューター科学（他の多くの分野の中でも）の原則を組み合わせて、生物に新しいそして改良された機能を付与します。

DNAを読み取ることができるだけでなく、生物学的システムを設計し、それらをテストし、さらには生物全体を設計することもできます。酵母は、全ゲノムが現在国際的なコンソーシアムによって再設計されている産業用の主力微生物のほんの一例です。

この技術はこれまでに進歩してきたので、精密な遺伝子工学と自動化をバイオファウンドリとして知られる自動ロボット設備に統合することができます。

これらのバイオファウンドリは、私たちが探している品質の生物を見つけるために、並行して何百万ものDNAデザインをテストすることができます。

火星は私たちの近隣の惑星の中で最も地球に似ていますが、火星と地球は多くの点で異なります。

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火星の重力は地球の約3分の1です。火星は、私たちが地球に降り注ぐ日光の約半分を受けますが、はるかに高いレベルの有害な紫外線（UV）と宇宙線を受けます。火星の表面温度は摂氏約-60度で、二酸化炭素を主成分とする薄い雰囲気です。

湿気があり、植物の成長を支える栄養素や微生物が豊富な地球の土壌とは異なり、火星はレゴリスで覆われています。これは、人間にとって有毒な過塩素酸化学物質を含む乾燥した物質です。

また、最新の海面下の湖の発見にもかかわらず、火星の水は大部分が氷の形で存在し、地球の気圧が低いために摂氏約5度で液体の水が沸騰します。

地球上の植物は何億年もの間進化してきており、地球の状況に適応していますが、火星ではうまく成長しません。

これは、液体の水やエネルギーのように、火星上の人間にとって乏しく貴重なものである相当量の資源が、人工的に最適な植物成長条件を作り出すことによって効率的な農業を達成するために割り当てられる必要があることを意味します。

より合理的な代替手段は、特に火星のために作物を開発するために合成生物学を使うことです。植物に焦点を絞った火星バイオファウンドリーを構築することによって、この大変な挑戦に立ち向かうことができます。

そのような自動化された設備は、模擬火星条件下で生物学的設計の工学およびそれらの性能の試験を促進することができるであろう。

十分な資金と積極的な国際協力により、このような高度な施設は10年以内に作物を火星で繁殖させるのに必要な多くの特性を改善することができます。

これには、（日光や紫外線から植物を守るために）光合成と光防護を改善すること、そして植物の干ばつや耐寒性を改善すること、そして高収量の機能性作物を設計することが含まれます。また、火星の土壌品質を解毒し改善するために微生物を改変する必要があります。

これらはすべて現代の合成生物学の能力の範囲内にある課題です。

火星で人間を維持するのに必要な次世代の作物を開発することは、地球上の人々にとっても大きな利益をもたらすでしょう。

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世界的に人口が増加しているため、食料に対する需要が高まっています。この需要を満たすには、農業生産性を向上させる必要がありますが、環境に悪影響を与えずにそうする必要があります。

これらの目標を達成するための最善の方法は、すでに広く使われている作物を改良することでしょう。提案されている火星バイオファウンドリーのような施設を設立することは、食料安全保障と環境保護のための含意と共に植物研究のターンアラウンドタイムに多大な利益をもたらすでしょう。

それで、結局のところ、火星のために作物を開発する努力の主な受益者は地球でしょう。

この記事は、もともとBriardo LlorenteによるThe Conversationに掲載されたものです。ここで元の記事を読んでください。

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