国連加盟国の代表者たちが2015年12月、のちに「パリ協定」と呼ばれることになる協定の最終合意案をとりまとめるべく集まった場で、ダンカン・キャメロンは自分たちの“足元”で生じているある環境破壊について警告した。
キャメロンは、持続可能な食糧システムに関するシェフィールド大学の研究機関「Institute for Sustainable Food」の共同所長を務める土壌生物学者である。それゆえに、彼は栄養豊富な作物を育てられる耕地が減少していることを、かなり前から認識していたのだ。
しかし、実際どれだけの速さで減少しているのかについては、当時は把握できていなかった。そこでキャメロンの研究チームはこの1年かけて、耕地の減少に関する無作為のデータを分析した。
分析によって判明したのは、実に憂慮すべき事態だった。土壌の劣化とそれに伴う侵食によって、過去40年で世界の耕地の3分の1が失われていたのである。すでに脆弱だった農業システムは代替案もなく崩壊寸前で、世界中の農場は十分な食糧をつくることができない土地ばかりになる可能性が高まっていた。
「これは恐ろしいほどの減少幅です」と、キャメロンは言う。「無駄を減らして効率をよくすれば、食糧不足に関する多数の問題を解決できると言われています。しかし、それだけではわたしたちに必要な食糧を十分に確保することはできないのです」
水上農場への希望と、塩の問題
こうしたなかスタートアップや研究者たちは、差し迫った食糧危機の解決策は陸地以外にもあると考えている。海洋に目を向け、海に浮かぶ水上農場で海水を与えて育てた作物によって、未来の人類の食料を確保しようとしているのだ。
このような意欲的な構想は、淡水不足や土地不足、地球規模の飢餓、作物の安全性、農業によって排出される大量の二酸化炭素（CO2）といった、環境や人道倫理に関する諸問題の解決を目指している。だが、その前に立ちはだかる科学的な壁や物流の問題は大きい。なかでも特に巨大なのは「塩」の問題だ。
土壌生物学者と農家は、これまで数十年も塩と闘ってきた。海面が上昇するにつれ、特に広い河川の三角州に近い低地などでは、田畑に水をもたらす河川や地下の帯水層の塩分濃度が徐々に上昇しているからだ。世界中で耕地の乾燥が進んでいるせいで塩分濃度は上がり、作物の養分吸収が阻害され、生物的な組織は破壊されている。
過剰な塩分によって生じる損失は相当なもので、毎年推定217億ポンド（約3兆円）にも上るという。さらに、気候変動による海面上昇や異常気象といった要素が原因で海水が広範囲の耕地に浸透し、海沿いの地域に最も大きな打撃を与えている。
海水で育つ作物の開発という難題
ひとたび海水が耕地に浸透すれば、塩を土壌から除去するにはかなりの物資が必要だ。例えば、最も一般的な方法には大量の淡水が不可欠になる。そこで研究者たちは、世界ですでに推定40億人が淡水不足にあえぐ状況を念頭に、塩分が増え続ける土壌でも育つ主食になる作物を探しだそうとしている。
中国やインド、オランダ、アラブ首長国連邦（UAE）といった国々は、塩分濃度が高い土壌にも耐えられる作物を開発してきた。しかし、どれだけ大量の海水に晒されても生育可能で、しかも主食になりうる作物を開発することは至難の技である。
「原理的には、そうした作物を開発できる可能性はあります。ただ、とても複雑な事情があるのです」と、カリフォルニア大学リヴァーサイド校の植物生態学者で、砂漠および海洋の生態系が専門のエセキエル・エスクーラは言う。
エスクーラいわく、海水で育つ新しい作物を開発するには、ブラックマングローヴのような植物が海水で生活するために備えているふたつの基本的な生物学的メカニズムのどちらか、あるいは両方を備える必要があるという。
まずは、根に備わるろ過システムだ。主食となる作物の場合、これを実現するには根の皮膚組織を本質的に変える必要がある。もうひとつは、植物が海水を取り込むときに葉から塩分を排出する、特殊な分泌腺（塩類腺）である。
このいずれかの機能をもつように主食となる作物を改良するには、極めて大きな困難が伴う。このため多くの研究者は、海水でも育つ植物ではなく、作物の耐塩性を少しでも強化することを目標としている。
植物の育種家たちは、耐塩性作物の開発に何十年も取り組んでいる。だが、例えば塩に対する耐性が乏しいことで有名なコメの場合、最も耐塩性がある品種でも海水ほどの塩分濃度には耐えられない。
「耐塩性作物の開発は不可能だと言いたいわけではありません。いつか誰かがなし遂げることでしょう」と、エスクーラは言う。「ただ、わたしは過去にそうした作物の特許を見たことも、開発に成功したという話を聞いたこともないというだけなのです」
遺伝子編集で作物に耐塩性を
こうしたなかルーク・ヤングとローリー・ホーンビーは、ある技術の暫定特許を2020年2月に申請した。ふたりは、この技術を使うことで海水の塩分濃度という壁を破れると考えている。
ヤングとホーンビーは、カナダのスタートアップであるアグリシー（Agrisea）の共同創業者だ。同社は遺伝子編集による耐塩性作物の開発に取り組んでいる。目標は、海上の農場や、海水が浸水した平地に浮かぶ農場で、短期間のうちにこうした作物を育てることである。
アグリシーが提案するのは、コメなどの作物から幹細胞を分離したのち、遺伝子編集技術「CRISPR（クリスパー）」を使ってその植物に特化したDNA配列を挿入する方法だ。ターゲットとなるのは、8つの異なる遺伝子のうちのひとつである。この8つの遺伝子が選ばれたのは、本来こうした遺伝子がすべて「スイッチオン」になる唯一の場所は、もともと塩水に耐性がある植物すなわち塩生植物の内部だけだからだ。
このDNA配列が遺伝子の発現方法を改変すると、幹細胞が成長し、編集された新たな遺伝子をもつ独自の種子をつくる植物に育ち、残りの7つの遺伝子の編集でも同じ作業がなされる。アグリシーの開発チームによると、この技術によって海で肥料も淡水も殺虫剤も使わずに育つ植物をつくれるという。
多くの研究者が耐塩性にかかわるひとつの遺伝子を編集してきたが、ヤングとホーンビーが使う遺伝子ネットワークの編集技術は、アグリシー独自の方法である。とはいえ、ふたりはまだ目標に達してはいない。
研究を続けてきたヤングとホーンビーは目下、2020年末までに塩分濃度が海水の3分の1に相当する水中でイネを育成し、ケニアやグランドバハマ島の沖合に小さな農場を浮かべる計画に着手している。
ヤングはアグリシーの手法の成功に自信をもっている。同社の遺伝子編集法と同様の手法が、これまで耐塩性以外の特性を植物に与える目的で、すでに使われてきたからだ。「わたしは何かを証明しようとしているのではなく、すでに自然によってなし遂げられたことを再現しようとしているだけなのです」
だが、その実現性には異論もある。カリフォルニア大学リヴァーサイド校で作物の耐性とコメの分子生理学が専門で、植物を細胞や分子レヴェルで研究する研究機関「Center for Plant Cell Biology」所長のジュリア・ベイリー＝セレスは、遺伝子編集で植物の特定の遺伝子を不活性化する研究は多いが、海で作物を育てるために必要な特定のアミノ酸を改変する遺伝子編集は、世界でも数人の研究者によってなされているだけだと指摘する。しかも、それも耐塩性を付与する目的ではないというのだ。
ベイリー＝セレスは、今後さらに細かい分子レヴェルでの遺伝子編集が可能になるだろうと前置きしたうえで、次のように言う。「それでも、そのような遺伝子編集が可能になるのが、2年先なのか10年先なのかはわかりません」
だが、ベイリー＝セレスはアグリシーの成功を楽しみにしているのだという。水田に海水が流れ込んでくるヴェトナムやバングラデシュのような場所では、塩分濃度が海水の3分の1以上ある塩水に耐えられる作物は大歓迎されるだろうと、彼女は語る。
砂漠の真ん中に“塩沼農場”を
アグリシーの耕地不足への対処方法は、耐塩性の問題を解決できるかにかかっている。だがアグリシー以外の研究チームは、耐塩性の問題を回避する方法を選んだ。
陸上の耕地に依存しない水上農場は、長年多くの非欧米諸国の住民にとって生存の鍵であり続けてきた。例えばミャンマーのインレー湖で暮らす人々は、恐らく早くも19世紀から、湖の浮き畑でできる作物を食糧にしている。こうした水上農場の作物は、淡水の水域で成長する。作物が育つ土台は水に浮かんでおり、モンスーンの豪雨や洪水に見舞われると水面を上下するわけだ。
一方、水上農場は欧米の都市でも関心を集めている。過去数年間、英国やスペイン、イタリアの複数の研究者グループと建築事務所が、水上の垂直農場や温室の設計を手がけてきた。この種の施設では、施設外から海水を吸い上げたのち、施設内で水耕栽培の作物を育てるために海水の塩分を除去している。
こうしたプロジェクトは、陸地の作物を海上に“進出”させるかたちをとっている。これに対してシーウォーターズ・ソリューション（Seawater Solutions）のディレクターであるヤニーク・ナイバーグの戦略は、海のほうを陸地をもってくる方式だ。
スコットランドを拠点とするシーウォーターズ・ソリューションでは、作物を育てる新たなスペースを沖合につくるのではなく、海沿いの荒廃した耕地を活用している。そこに、もともと耐塩性をもつサムファイアやマツナといった塩生植物の種をまいたあと、耕地を囲む壁を撤去するか、海から水を引くかして人工の塩沼（えんしょう）をつくるのだ。
こうして新しくできた塩性湿地の生態系で、耐塩性の作物は肥料も殺虫剤も淡水も必要とせずに成長する。さらにこのような作物は、土壌の流出や浸食防止といった役割も果たす。人間の住居周辺の水域には、農業廃水やCO2排出などが原因で硝酸塩もCO2も過剰に蓄積されているが、この湿地の作物は硝酸塩やCO2を吸収してくれるのだ。硝酸塩やCO2を取り除かれた水は、太陽光発電を使った灌漑システムによってもとの水源に戻される。
シーウォーターズ・ソリューションでは現在、塩沼の農場をスコットランドで6カ所、発展途上国で数カ所、運営している。発展途上国でのプロジェクトのなかには、地下の塩水の帯水層から水を引き、マラウイの砂漠の真ん中に塩沼の農場をつくるという新しい計画もある。これらのプロジェクトは、最大規模のものでも約10,000平方メートルと小規模で、主食となる作物の場合よりもはるかに小規模な市場に限定される。
正解はひとつではない
シェフィールド大学のキャメロンによると、この問題の正解はひとつではないという。
2015年のパリ協定の会合以降、キャメロンのチームは耕地減少の問題にさまざまな角度から取り組んできた。例えば、土壌の養分の観察、都市の緑地に農業が与える影響の予測、海から引き込んだのちに塩分を除去した水を用いる水耕温室をオマーンで建設するプロジェクトなどである。
耕地不足の解消には、新たな取り組みが必要になるだろう。そうした取り組みはいずれも、世界中のやせた土壌に必要な休息を与えることに重点を置く方法になる。
キャメロンは言う。「養分を失った土壌の負担を、どうにかして取り除かなくてはなりません」
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