142年前の種子は、1世紀以上も地中で育った後に発芽した。

暗闇に紛れて、科学者のチームが懐中電灯と1879年の地図を携えて、4月の寒いミシガンの夜に出発した。地図には、2世紀前に地中に埋められ、生き返る時を辛抱強く待っていた種子の瓶という、あり得ない宝物の秘密の場所が記されていた。

これらの神秘的な品々はすべて、ミシガン州立大学 (MSU) で現在行われているビール種子実験と呼ばれる生物学実験の一部です。この実験は、種子が土壌中でどのくらい長く生存できるかを調べることを目的としています。最近 13 個の種子が発芽に成功したことから、その答えは少なくとも 142 年であることが示されました。実験を始めた植物学者ウィリアム ジェームズ ビールにちなんで名付けられたこのプロジェクトは、大学の植物学者たちの現在も続く生きた遺産となっています。

何年も前にこの疑問を検証するため、ビール氏はミシガン州立大学のキャンパスの地下に、種が入った瓶を 20 本埋めた。瓶はほぼ逆さまに、わずかに傾けて埋めた。水が瓶に溜まらないようにするためだが、湿気と土は入り込むようにした。瓶 1 本には 21 種の植物の種が 50 個入っており、合計で瓶 1 本あたり 1,050 個の種が入った。5 年ごとに瓶を 1 本掘り出し、中の種を植えて何が育つかを観察するという計画だった。

ビールは1910年に引退すると、同僚の植物学教授H.T.ダーリントンに実験を引き継いで研究を続けさせた。これが一連の引き継ぎの最初のものとなった。1920年には掘り起こしの間隔が10年に延長され、1990年にはさらに延長されて現在の20年にまで延びた。現在の瓶は当初2020年に掘り起こされる予定だったが、パンデミックの影響でキャンパスと栽培室が閉鎖されたため、1年延期された。

現在、ミシガン州立大学の植物生物学教授であるフランク・テルウェスキ氏は、ボトルを管理するチームの最年長メンバーであり、2000年にもボトルを発掘している。テルウェスキ氏は最近、種子の生存能力に関する専門知識の多様性を反映させるために、後継者を1人だけにしないチーム拡大を決定した。

「多様性のあるチームなので、人々はさまざまな視点を持ち、さまざまな知識を持ち寄るのです」とテレウスキー氏は言う。「ビール氏が行ったことのいくつかを拡張し、彼が実験を設計して開始して以来蓄積されてきた 140 年間の科学を実際に構築し始めることができます。」

現在のチームには、植物生物学者のデイビッド・ローリー、復元生態学者のラース・ブラッドヴィグ、進化生態学者のマージョリー・ウェバー、そしてフォートコリンズの米国国立遺伝資源保存研究所で以前働いていた進化・分子生物学者のマーガレット・フレミングが含まれている。ウェバーとフレミングは、この実験に参加した最初の2人の女性である。

今年、予想を覆して発芽した13個の種子は、同じ種であるようだ。黄色い花を咲かせる、雑草系のごくありふれた植物で、Verbascum blattariaと呼ばれる。Verbascumの継続的な成功は、この強健な種子が、種子の生存能力に関する今後の実験に最適な選択肢であることを証明している。

「私は、素朴に考えれば、本当に小さな種子を持つものはどれも長くは生きられないだろうと思っていました」とローリー氏は言う。「通常、資源が十分に備わったこれらの大きな種子は、土壌で長期間生き残ることができると考えられますが、そうではないようです。今では、非常に小さな種子を持つものでも、土壌で数世紀生き残ることができるものがたくさんあることがわかっています。」

今後1週間ほどで植物が発芽しなくなった場合、科学者チームは冬をシミュレートする8週間の低温処理によって成長を促進させようと試みる。この手法により、2000年には種子の発芽が1つ増えた。

その後、彼らはこの実験に新しい処理をいくつか試す予定だ。例えば、彼らは、ヤナギランの種子の成長を促す可能性があると予測している液体煙処理などだ（ヤナギランは実験期間中、一度も成長したことがない）。これは、定期的に火が燃える環境で、一部の種の発芽を促す煙中の化学物質をシミュレートするものだ。彼らはまた、成長を促すために、種子に植物ホルモンのジベレリン酸も処理する予定だ。

最後に、フレミング氏は発芽しなかった種子の代謝と核酸の活性を検査する予定だ。種子の中には、代謝機能の一部が壊れて発芽できないものがある可能性があるからだ。

「言ってみれば、それらはゾンビの種子のようなものだ」とテレウスキーは言う。「[フレミングは]まだある程度の生命力はあるものの、実際に発芽するには至らないものを見つけられるかどうか調べるつもりだ。そしてそれは、ビールが実現できるとは夢にも思わなかったことだろう。」

発芽に成功した植物は、後にビール氏が設立し、テレウスキー氏が所長を務める学生向けの屋外実験室であるWJビール植物園で展示される予定だ。

それでも、種子の生存能力という当初の疑問は未解決のままであり、プロジェクトを継続することによってのみ答えが得られる可能性がある。

地中に残っているボトルはあと4本で、このペースでいくと実験は2100年に終了することになる。科学者たちは発掘間隔を50年などもっと長い期間に広げることを検討しているが、何も育たなければ、種子がいつ発育しなくなったのかを正確に知ることが難しくなるだろう。

発掘の間隔が長くなれば、科学者の世代間の継続性を維持するのも難しくなるだろう。最近の出来事は、このプロジェクトの脆弱さを証明した。

「フランクは私にボトルの地図を手渡し、『万が一私に何かあった場合に備えて、この地図を持っておいてほしい』と言いました」とローリーは言う。「翌月、彼は脳卒中を起こしました。幸い、ほぼ回復し、それは素晴らしいことですが、こうしたものは壊れやすく、ボトルの場所を何人かに知ってもらう必要があることに気付きました。また、実験を継続できる組織的な記憶がない可能性があるため、あまり長く引き延ばしたくはありません。」

将来的にもっとありそうなのは、研究チームが実験の2番目のバージョンである「ビール2.0」に着手することだ。しかし、新しい研究の設計を決める際には、使用する種子の種類、瓶の位置、瓶を開けるペースなど、考慮すべき問題がたくさんある。

しかし、研究者たちがほぼ決めているのは、掘り起こしごとに 2 本のボトルを用意することです。最初の実験と同様に、1 本のボトルから種を植えるというアイデアです。2 つ目のセットは破壊的なサンプリングに使用されます。これは、DNA、RNA、その他の代謝プロセスがどのように分解されるかを適切に分析するために必要なタイプです。

テルウェスキ氏はすでに新しいボトルにすぐに入れられる種子の収集を開始しているが、現時点では計画はまだ進行中である。

「これは長期戦になるということが分かりました」とローリー氏は言う。「こうした実験は非常に長期にわたるため、計画を立て、先に進む前にできる限りのことを考えておくことが重要です。」