10年ほど後に人類を火星に着陸させるミッションの準備はすでに始まっている。
人類が火星に到達した暁には、植民地の主要な課題は、食料の安定供給を実現することでしょう。 地球から資源を打ち上げたり補給したりするのに莫大な費用がかかるため、それは現実的ではありません。
火星の人類は、輸送貨物に完全に依存することから脱却し、高いレベルの自給自足と持続可能な農業を達成する必要があります。
最近、火星で液体の水が発見され、この惑星に生命が存在するかどうかという問題に新たな情報が加わったが、そのような供給物を利用して食料を育てる可能性が出てきた。 また、国際宇宙ステーションで試験されているような、水耕栽培の温室や制御された環境システムを使って作物を育てることも選択肢のひとつです。
今月、『Genes』誌では、火星の植物生活の潜在性能を高めるために、高度合成生物学を用いた新しい視点を提供しています。 DNAを読み取るだけでなく、生物学的システムを設計し、それをテストし、さらには生物全体をエンジニアリングすることも可能です。 酵母は、現在国際コンソーシアムによって全ゲノムが再設計されている、産業用主力微生物の一例です。
技術は非常に進歩し、精密な遺伝子工学と自動化が、バイオファウンドリとして知られる自動ロボット施設に統合できるようになりました。
火星：地球に似ているが地球ではない
火星は近隣の惑星の中で最も地球に似ているが、火星と地球は多くの点で異なっている。 火星の太陽光は地球の約半分ですが、有害な紫外線や宇宙線はかなり多く降り注いでいます。 火星の表面温度は約-60℃で、二酸化炭素を主成分とする薄い大気があります。
地球の土壌は湿度が高く、植物の成長を支える栄養分や微生物が豊富ですが、火星はレゴリスに覆われています。 これは、人間にとって有毒な過塩素酸塩の化学物質を含む乾燥した物質です。
また、-最新の地底湖の発見にもかかわらず-火星の水はほとんどが氷の形で存在し、惑星の低い大気圧により液体の水は5℃程度で沸騰します。
地球の植物は何億年も進化しており地球の条件に適応していますが、火星ではうまく育たないのです。
つまり、最適な植物の生育条件を人工的に作り出すことによって効率的な農業を実現するには、液体の水やエネルギーなど、火星の人類にとって希少で貴重なかなりの資源を割り当てる必要があります。
Adapting plants to Mars
より合理的な選択肢は、合成生物学を用いて火星専用の作物を開発することです。 この手ごわい挑戦は、植物に特化した火星バイオファウンドリーを構築することで取り組み、早急に進めることができる。
そのような自動化された施設は、生物学的設計のエンジニアリングと、火星のシミュレーション条件下での性能テストを迅速に行うことができる。
適切な資金と活発な国際協力により、そのような高度な施設は、火星で作物を成長させるために必要な形質の多くを10年以内に改善できるだろう。
これには、光合成や光防御（植物を太陽光や紫外線から保護するのに役立つ）の改善、植物の干ばつや寒さへの耐性、高収量の機能性作物の工学的改良が含まれる。 4630>
これらはすべて、現代の合成生物学の能力の範囲内の課題です。
地球にとってのメリット
火星で人類を維持するため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メリットをもたらすでしょう。 この需要に応えるためには、農業の生産性を高めなければならないが、環境に悪影響を与えることなくそうしなければならない。
これらの目標を達成する最善の方法は、すでに広く使われている作物を改良することであろう。 提案されているマーズ・バイオファウンドリーのような施設を設置すれば、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し、食糧安全保障や環境保護に影響を与えるだろう。
つまり、火星用の作物を開発する取り組みの主な受益者は、地球ということになる。