岡山理科大学の研究者らは、エビが微小重力下でどのように摂食し行動するかを研究することで、将来の月面基地における水産養殖を実行可能な食料源とするための重要な一歩を踏み出した。この研究成果は学術誌『Microgravity Science and Technology』に掲載された。
課題は明白だ。宇宙には自然に食物は存在しない。宇宙飛行士の食事はすべて、地球から運ぶか、居住施設内で栽培・飼育する必要がある。魚介類は地球上で最も広く消費されているタンパク質の一つだが、月面基地や深宇宙ミッションの低重力または微小重力環境で水生動物がどのように振る舞うかについては、ほとんど何もわかっていない。
このギャップを埋めるため、研究チームは試料を回転させて無重力状態を模擬する装置、クリノスタットを特注で製作した。標準的なクリノスタットは毎分10～25回転で回転するが、この速度は装置の補償よりも速く自身の向きを変えられる複雑な動物には遅すぎる。岡山のチームは毎分約130回転（1秒間に2回転以上）で回転するバージョンを製作し、エビが重力を感知して補償するのを防ぐのに十分な速度を実現した。これにより研究者らは、落下塔や放物線飛行で得られる数秒間よりもはるかに長い、数分から数日にわたる擬似的な無重力状態をシミュレートすることができた。
研究チームは2つの実験を実施した。最初の実験では、幼生のクルマエビをクリノスタットに入れ、15分間のセッションでプラスチックメッシュネットに掴まらせて水の揺れを抑えた。エビは積極的に獲物を追うのではなく、口の真正面に現れた餌ペレットだけを食べる受動的な摂食戦略を採用した。水の動きが止まったときに摂食が最も効果的であったことから、水流を適切に制御すればエビは微小重力下でも積極的に摂食することが示唆される。
2つ目の実験では、アルテミア（Artemia salina、シーモンキーとしても知られるブラインシュリンプ）を4日間連続回転させた。彼らは藻類を捕食し、老廃物を生成し、有意に成長し、長期の模擬微小重力による大きな悪影響は見られなかった。シーモンキーとして広く知られるアルテミアは、閉鎖循環型宇宙居住施設において信頼性の高いタンパク質源として機能する可能性がある丈夫な生物である。
遺伝子解析により、さらに別の洞察が得られた。研究者らは、24時間の模擬微小重力に曝露したクルマエビのRNAを、通常重力下に維持した対照群と比較した。その結果、運動と外骨格の維持に関連するキチン代謝とクチクラ発達を制御する遺伝子に顕著な変化が見られた。この結果は、微小重力がエビの基本的な生物学的レベルに影響を及ぼし、体が外部構造を生成・維持する方法を変化させることを示している。
この研究は、宇宙水産養殖を発展させるためのより広範な取り組みの一環である。関連プログラムには、受精した魚卵を月に送るルナーハッチ構想や、国際宇宙ステーション向けに設計された自動水産養殖システムSpaceGenFishが含まれる。岡山チームは魚類実験も試みたが、カメラの制限により失敗し、今後の追跡研究の余地を残している。
水産養殖が宇宙飛行士に新鮮な肉を供給する上で重要な役割を果たせるようになるまでには、さらに多くの研究が必要である。しかし、今回の結果は、少なくとも一部の甲殻類が宇宙の微小重力を模擬した条件下で生存、成長、摂食できることを示しており、ISSや月面上での将来の研究への扉を開くものである。
雅子 訳