バイエルの窒素固定穀物：自ら肥料を作る遺伝子編集小麦

バイエルは、農業における最も古い依存関係の一つを変えるかもしれない技術の商業ライセンスを取得した。ドイツの作物科学大手は、カリフォルニア大学デービス校の技術のライセンスを受けた。穀物のDNAを編集し、根が土壌細菌を呼び寄せて空気中の窒素を固定させるというもので、マメ科植物が自然に行っているのと同じ仕組みだ。トウモロコシ、小麦、コメは合わせて世界の1日のカロリーのほぼ半分を供給しているが、自力ではこれができず、合成窒素肥料に依存している。その依存は高コストで、環境を汚染し、ここ数年が示したように地政学的にも脆弱だ。

このライセンスの背後にある科学がとりわけ巧妙なのは、マメ科植物を再現しようとしていない点だ。マメ科植物は根粒の中に窒素固定細菌を住まわせるが、穀物はその構造を進化させてこなかった。デービス校のエドゥアルド・ブルムワルドのチームは別の道を選んだ。細菌を植物の内部に移すのではなく、植物が周囲の細菌に送る「信号」を変えたのだ。チームは植物が自然に作る約2800種の化学物質をスクリーニングし、そのうち20種が土壌細菌に保護的なバイオフィルムを作らせることを発見した。その中でも、小麦がもともと少量作っているフラボンの一種、アピゲニンがとりわけ効果的だった。研究者はCRISPRを使って小麦を編集し、アピゲニンをより多く作らせ、根から土壌へ放出させた。実験では、余分なアピゲニンが細菌にバイオフィルムを作らせ、実際に固定を行う酸素に弱い酵素ニトロゲナーゼを保護し、編集された小麦は固定された窒素を取り込んだ。低窒素条件では、編集された株の収量は未編集の対照を上回った。

これは実験室の結果であり、バイエルもそのことを隠していない。公共政策・サステナビリティ責任者のマティアス・ベルニンガーは、穀物の窒素固定を「この分野の聖杯の一つ」と呼びつつ、「最終的には意図した通りに機能しない可能性もある」と率直に認めた。次のステップは温室の外での試験であり、製品化は次の10年に入るまで見込まれていない。その間、バイエルはヘッジもしている。10月にはスタンフォード大学発のスイッチ・バイオワークスと提携した。同社は植物ではなく、根に住む微生物そのものを改変する。同じ畑に至る2つのルート、一つは植物の化学に、もう一つは微生物に賭けている。

ライセンスのタイミングは偶然ではない。合成肥料は世界の食料生産のおよそ半分を支えており、イランとの戦争に関連した供給途絶が市場を揺さぶる中で価格は高騰している。ベルニンガーによれば、EUは今なお尿素輸入のほぼ4分の1をロシアに依存しており、バイエルは約850億ドル規模の尿素市場の一角と、種子や作物保護製品に回せる資金に余裕が生まれる農家を見込んでいる。米国だけでも、デービス校が引用した米農務省の推計によれば、農家は2023年に肥料に360億ドル近くを費やした。つまり、自ら肥料の一部を作る穀物は二重の意味を持つ。コスト削減であると同時に、少数の輸出国に締め付けられかねないサプライチェーンへの緩衝材でもあるのだ。

数年前には存在しなかった規制面の追い風もある。今年EUの立法者が承認した遺伝子編集作物の新たな枠組みは、まさにこの種の編集——外来遺伝子を導入するのではなく、植物自身の化学物質を調整するもの——の市場投入を後押しする可能性がある。これは重要だ。なぜなら、この物語で最も難しい部分は、温室の中の分子生物学では決してなかったからだ。制御された土壌で機能した信号が、実験室では完全には再現できない土壌の種類、気候、微生物群集の中でも機能するのか、そして規制当局と農家が大規模に受け入れるのか、そこが問われている。

私が最も興味を引かれるのは、このライセンスが表す発想の転換だ。1世紀にわたり、施肥戦略は植物を「上から」養うことだった。莫大なエネルギーコストをかけて窒素を製造し、畑にまき、その多くが水路や大気へ流れ出すことを受け入れてきた。デービス校のアプローチは、植物を「下から」養う。すでに存在する微生物の労働力を呼び寄せるのだ。多くの精巧な温室の成果と同様、圃場で失敗するかもしれない。しかし、もし実際の土壌に耐えたなら、その見返りは単に安い小麦にとどまらない。エネルギー価格や戦争、少数の輸出国にそれほど左右されない主食作物であり、そのような食料安全保障は、いかなる補助金でも買うことはできない。