アストロバイオロジーとは？目的や研究内容をわかりやすく解説！

アストロバイオロジーは、普段生活しているとなかなか耳にする言葉ではありません。しかし、アストロバイオロジーは、医療革新や食料危機対策、気候変動対策といった地球規模の課題解決に直結し、SDGs達成の鍵ともなるのです。

本記事では、アストロバイオロジーの目的と研究内容をわかりやすく解説します。

アストロバイオロジーとは

【太陽系の惑星】

アストロバイオロジーとは、宇宙に生命は存在するのか、地球の生命はいつどこで誕生したのかという人類が古くから抱いてきた根源的な問いに挑む学問分野です。1990年代後半にNASAによって提唱されたこの学問は、宇宙を舞台として生命の起源、進化、分布、そして未来について総合的に探究します。

アストロバイオロジーの定義と確立

まずは定義について確認しましょう。

アストロバイオロジーは「地球および地球外における生命の起源・進化・分布と未来を研究する学問領域」と定義されます。1998年にNASAアストロバイオロジー研究所（NAI）が設立され正式に確立されました。それ以前の「圏外生物学」から発展し、生命の未来の可能性までを包含する包括的な研究領域へと進化させたのです。​

アストロバイオロジーを理解するうえで重要な視点は、大きく三つに集約されます。それぞれについて見ていきましょう。

①生命の起源を探る視点：物質から生命への進化

生命が誕生するためには、まずその「材料」が必要です。1953年に行われた「ユーリー・ミラーの実験」※は、この謎に挑んだ歴史的な実験でした。 

この実験では、フラスコの中に原始時代の地球環境を再現し、雷のような電気を流すと、何もいないはずの場所から、生命の体を作る成分（アミノ酸）が自然に生まれました。「生命は、神が作ったのではなく、ただの物質から化学反応で生まれるかもしれない」という可能性が、ここで初めて科学的に証明されたのです。

この発見を出発点に、現代ではさらに研究が進んでいます。

といった様々な可能性が、最新技術で検証されています。

②地球外生命の探索：バイオシグネチャーと観測戦略

火星、木星の衛星エウロパ、数千の系外惑星など、生命が存在する可能性のある天体から、生命の痕跡（バイオシグネチャー）※を探ります。たとえば、酸素とメタンは本来、一緒にあるとすぐに化学反応を起こして消えてしまう相性の悪いガスです。

もしこれらが同時に存在し続けているなら、呼吸や排泄のように、何者か（生命）が常に新しく作り出している可能性が高くなります。このように、自然の岩や水の変化だけでは説明がつかない「不自然なガスのバランス」を見つけ出すことが、生命発見の決定打となります。

③宇宙環境への適応と惑星保護

生命が宇宙の真空や強い放射線という極限環境で生存可能かどうかを理解することは、生命の普遍的な条件を定義する上で極めて重要です。JAXAの「たんぽぽ計画」では、放射線耐性菌※を国際宇宙ステーション外部に３年間曝露する実験を実施した結果、その微生物が宇宙の過酷な環境下でも生き延びることが実証されました。

この発見は、生命が隕石などの宇宙物質に付着して惑星間を移動する可能性（後述する「パンスペルミア説」）に科学的な根拠を与えるものです。

一方、人類が宇宙探査を進める過程では、厳格な倫理的責任が生じます。それが「惑星保護」※です。地球由来の微生物による他天体への汚染防止と同時に、未知の宇宙由来物質から地球生態系を守るため、国際条約に基づいた厳密な規制が施行されています。

このように、アストロバイオロジーは宇宙全体を舞台として生命の本質に迫る学問分野です。21世紀の宇宙科学において中核的な役割を果たしつつあります。*1）​

アストロバイオロジーの目的

宇宙は生命に満ちているのか、それとも地球だけが奇跡的で孤独な存在なのか。この人類にとって最大の謎に対し、科学的な証拠を持って答えを出すことがアストロバイオロジーの根本的な目的です。哲学的な疑問を、観測と実験によって検証可能な科学的課題へと変換しています。​

この学問が目指すものは、単に宇宙人を探すことだけではありません。過去・現在・未来という時間軸の中で、生命という現象を多角的に解き明かそうとしています。主な３つの目的を確認していきましょう。

①生命の起源を宇宙規模で解明する

地球上の生命が「いつ、どこで、どのように」誕生したのかは、いまだ完全には解明されていません。アストロバイオロジーは、この謎を宇宙全体の物質循環の中で捉え直そうとしています。​

このためには、生命の材料となる有機物が隕石や彗星によって地球に運ばれてきたとする「パンスペルミア説」の検証が重要です。近年、宇宙空間に多くのアミノ酸や有機分子が存在することが確認され、この仮説は現実的な検証フェーズに入りました。

②地球外生命の存在可能性と分布を探る

太陽系内には、地球以外にも生命が存在できる可能性を秘めた場所があります。

などを対象に、生命が生存可能な条件を調査します。​

NASAの火星探査機「キュリオシティ」や「パーサヴィアランス」は、かつての水の証拠だけでなく、現在も微生物が生息できる環境や過去の生命の痕跡（バイオシグネチャー）が岩石に残っていないかを分析しています。

③生命存在の普遍的な条件を定義する

私たちが知っている生命は、地球上の環境に適応した「地球型生命」だけです。地球の常識にとらわれない「生命の普遍的な定義」を構築することが目標です。​

深海や地底、強酸性の温泉に生息する「極限環境微生物」の研究により、「水、有機物、エネルギー」という生命の３大要素が、極端な環境下でどのように機能するかを理解しようとしています。​

このように、アストロバイオロジーの３つの目的は相互に関連しています。生命の起源を理解することで地球外生命探査の方向性が見え、その知見が人類の宇宙進出を支えるのです。*2）

アストロバイオロジーの研究内容

【ウェッブ望遠鏡のイメージ画 （ESA）】

アストロバイオロジーの研究は、かつての「想像」や「理論」の段階から、観測・分析・実験によって物理的な証拠を積み上げる「実証科学」へと劇的な進化を遂げています。

などの複数の分野が融合し、宇宙と生命、両方の謎に挑む最前線となっています。現在、生命の存在証拠を探るために、進められている主なアプローチを確認していきましょう。

系外惑星の大気観測とバイオシグネチャー

太陽系の外にある惑星（系外惑星）に生命がいるかを知るために、現在最も注目されているのが「光」の分析です。 惑星が主星の前を横切るとき、恒星の光が惑星の大気を通過します。

その光の成分（スペクトル）を詳細に分析することで、大気中に酸素やメタンといった「生命活動の痕跡（バイオシグネチャー）」が含まれているかを特定します。2024年には国立天文台などのチームが、地球と海王星の中間サイズにあたる惑星の大気から多量の二酸化炭素を検出しました。

これは、ガス惑星であっても生命を育む環境が存在しうる可能性を示唆する重要な成果です。

太陽系内探査とサンプルリターン

実際に探査機を天体に送り込み、その場で成分を分析したり、試料を地球に持ち帰ったりする直接的な調査も不可欠です。ここでは、NASAとJAXAが世界をリードする成果を上げています。

NASA：パーサヴィアランスによる生命指標の検出

NASAの火星探査車「パーサヴィアランス」は、かつて湖だったジェゼロ・クレーターで活動を続けています。搭載された高性能分析装置「SHERLOC（シャーロック）」と「PIXL（ピクセル）」を駆使し、岩石試料の有機物濃度と鉱物組成を詳細に分析しました。

その結果、2025年９月には高濃度の有機物とともに、特定の化学パターンを示す「潜在的生命指標」を発見しました。これは、太古の火星に微生物が存在した可能性を強く示唆する、歴史的なデータとなりました。

JAXA：はやぶさ２が証明した宇宙の有機物

JAXAの「はやぶさ２」は、小惑星リュウグウから持ち帰ったサンプルを世界最高精度の技術で解析しました。そこからは20種類以上のアミノ酸が検出され、「生命の材料となる有機物は宇宙で自然に生成される」という仮説を決定的に裏付けました。

この成果は、地球の生命の起源が、実は宇宙からもたらされたものである可能性を強く支持しています。

地球極限環境と微生物の研究

宇宙へ行くことだけがこの分野の研究ではありません。深海の熱水噴出孔や南極の氷の下など、地球上の過酷な環境を知ることは、生命の可能性を広げる鍵となります。光や酸素がなくても生きられる「極限環境微生物」の研究は、過酷な宇宙環境でも生命が存在しうるという理論的根拠を与えています。

JAXA「たんぽぽ計画」：宇宙空間での生存実証

「生命は宇宙空間を移動できるのか」という問いに答えるため、JAXAは国際宇宙ステーション（ISS）で「たんぽぽ計画」を実施しました。これは、放射線に極めて強い細菌「デイノコッカス・ラジオデュランス」を、ISSの船外に３年間設置し、真空や強力な紫外線に直接晒す実験です。

その結果、微生物は凝集して塊になることで、内部を守りながら生き延びることが実証されました。これは、生命が隕石などに付着して惑星間を移動するという「パンスペルミア説」が可能であることを示す画期的な発見です。

このように、観測・分析・実験の三本柱による多角的な研究が、“宇宙に生命は存在するのか”という人類最大の問いの解明へと、着実に近づいています。*3）

アストロバイオロジーは私たちの生活に役立つのか

【きぼう実験棟（左）と船外実験プラットフォーム（右）】

「宇宙人を探すための学問」と聞くと、私たちの毎日の暮らしとは無縁の、遠い世界の話に思えるかもしれません。しかし実際には、この分野から生まれた技術や知見は、医療、農業、環境保全といった身近な分野ですでに活躍しており、見えないところで社会を支えています。

宇宙の謎を解くという壮大な挑戦が、実は地球上の課題を解決するためのイノベーション（技術革新）を生み出す源泉となっているのです。

医療・バイオテクノロジーへの応用

極限環境微生物の研究から生まれた技術は、現代医療に欠かせないものとなっています。

例えば、ウイルス検査やDNA鑑定で広く使われる「PCR法」※には、高温の温泉に生息する微生物から発見された「熱に強い酵素」が使われています。

もしアストロバイオロジーの視点がなければ、この技術の実用化は大幅に遅れていたかもしれません。また、強い放射線を浴びても死なない微生物「デイノコッカス」が持つ驚異的なDNA修復能力の研究は、がん治療における副作用の軽減や、新しいアンチエイジング成分の開発へと応用されており、健康寿命の延伸に貢献しています。

地球環境の再認識と気候変動対策

他の惑星の環境を知ることは、地球のかけがえのなさと、気候システムの微妙なバランスを客観的に理解する鍵となります。

金星の極端な温暖化や、火星の大気が失われた歴史を比較研究することで、地球の気候変動メカニズムの解明に役立ちます。「なぜ地球だけが生命を維持できるのか」という問いに対する物理化学的な検証は、地球温暖化の進行予測やオゾン層保護といった環境対策に、強力な科学的根拠を与えています。

食料危機を救う宇宙農業技術

将来の月面基地や火星移住を見据えた食料生産の研究は、地球上の食料危機を解決する糸口になります。

限られた水と資源で、かつ閉鎖された空間で作物を育てる「宇宙農業」の技術は、砂漠地帯や都市のビル内で野菜を育てる「垂直農法」や「植物工場」へと応用されています。微生物の働きを利用して廃棄物を肥料に変える完全循環システムは、気候変動で耕作地が減少している地球において、天候に左右されない安定した食料供給を実現しています。

【NASAのシロイヌナズナ植物を含むAPEX-03プレート※】

※宇宙環境での植物成長実験プロジェクト

このように、アストロバイオロジーは私たちの「今」にも直結した研究分野です。宇宙での謎解きプロセスで得られた知識と技術が、地球上の医療、食料、環境問題の解決へとフィードバックされ、私たちの豊かで持続可能な未来を形作っているのです。*4）

アストロバイオロジーとSDGs

アストロバイオロジーとSDGsは、限られた環境下で生命が存続できるかという「生存システムの最適解」を追求する点で目的を共有しています。宇宙で培われた完全循環技術や惑星レベルの知見は、地球の資源枯渇や環境変動に対する具体的な解決策を提示します。​

特に関係の深い目標を見ていきましょう。

SDGs目標2：飢餓をゼロに

「宇宙農業」の技術は、水と土を極限まで節約します。閉鎖環境で養分を循環させるシステムや垂直農法は、砂漠地帯や都市部での高効率な生産を可能にし、天候に左右されない安定した食料供給網を構築しています。​

SDGs目標3：すべての人に健康と福祉を

極限環境微生物の研究は、医療に革命をもたらしています。PCR検査の耐熱性酵素やデイノコッカスのDNA修復メカニズムは、感染症対策や新たながん治療薬の開発に応用され、資源が限られた地域での診断精度向上にも貢献しています。​

SDGs目標13：気候変動に具体的な対策を

金星の温暖化や火星の大気喪失を研究することで、地球の気候システムの繊細さが明らかになります。この惑星レベルの視点は、気候変動モデルの精度を高め、効果的な環境対策を立案するための科学的根拠を提供します。

微生物によるCO₂固定化技術は、脱炭素社会実現への直接的な技術貢献です。​

このように、アストロバイオロジーの研究は、SDGsの複数の目標達成に向けて、実践的な解決策を提供しています。*5）

​>>SDGsに関する詳しい記事はこちらから

まとめ

【火星で自撮りを行うキュリオシティ探査機（2012年10月31日）】

アストロバイオロジーは、遠い宇宙の謎を追いかけるだけの学問ではなく、地球で持続的に生きていくための「生存の実践科学」です。宇宙における生命の条件を解き明かす過程で得られた技術は、医療や食料生産、気候変動対策といった地球規模の課題解決に直結し、SDGs達成への具体的な道筋を照らしています。

2025年、火星で「潜在的生命指標」が検出され、小惑星由来のサンプルからアミノ酸が立証されました。これらの発見は、私たちが宇宙の中で孤独な存在ではない可能性を、現実味を持って示しています。

未来への課題は、この分野の知恵を世界中で共有し、発展途上国を含めた地球全体で技術と知識を分かち合う「知識の連帯」を構築することです。

「人類は宇宙とどのような関係にあるのでしょうか。より広い視野を持つことで、私たちの消費行動や職業選択、地域社会への関わり方が変わります。

 一人ひとりの小さな意識の変革と選択が、やがて大きな流れとなり、世界をより良い方向へ動かしていくでしょう。*6）

＜参考・引用文献＞
*1）アストロバイオロジーとは
自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター『ABCとは』
JAXA『宇宙探査と惑星保護』
JAXA『微生物が宇宙空間で3年間生存できることを実証』（2020年9月）
NASA『Astrobiology at NASA』
東京薬科大学『微生物は紫外線下で長期間生存可能 国際宇宙ステーション曝露実験』
*2）アストロバイオロジーの目的
NASA『The NASA Astrobiology Roadmap』（2003年）
JAXA『アストロバイオロジー研究』（2017年8月）
JAXA『生命居住可能天体探査に必要なものとは？微生物学者・鈴木志野、かく語りき。』（2022年3月）
文部科学省『ポストＩＳＳ時代を見据えた我が国の地球低軌道活動の在り方について』（2025年8月）
国立天文台『Annual Report of the National Astronomical Observatoryof Japan』（2024年）
*3）アストロバイオロジーの研究内容
自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター『研究成果』
JAXA『小惑星探査機「はやぶさ2」初期分析　化学分析チーム 研究成果の科学誌「Science」論文掲載について』（2022年6月）
JAXA『JUICE 木星氷衛生探査計画 ガニメデ周回衛生』
国立天文台『地球と海王星の中間サイズの太陽系外惑星で多量の二酸化炭素を検出』（2025年1月）
JAMSTEC『深海熱水系は「天然の発電所！」』（2017年5月）
*4）アストロバイオロジーは私たちの生活に役立つのか
CAS『極限環境微生物：過酷な環境の生物がもたらす生物医学と産業のイノベーション』（2025年10月）
NASA『DNA Sequencing in Space Timeline』（2022年7月）
石野良純『序論：極限環境で働くタンパク質の特徴と利用～極限環境で働くタンパク質は，どこが違うのか？～』（2009年12月）
自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター『アストロバイオロジーからスマート農業の新技術』（2024年10月）
JAMSTEC『「生命」ってなんですか？生命研究の第一人者の意外な答えから「地球最初の生命の形」が見えてくる【海と生命の素朴なギモン】』（2024年8月）
*5）アストロバイオロジーとSDGs
UNOOSA『Sustainable Development Goal 2: Zero Hunger』
UNOOSA『UNOOSA Briefs Member States on Space-Based Technologies for SDGs』（2017年7月）
JIRCAS『1107. 微生物・プラネタリーヘルス・SDGs』
JAXA『宇宙・空からの目線で考える「JAXAのSDGs」』
東洋大学『SDGsの達成を支える極限環境微生物の先端科学』（2021年6月）
*6）まとめ
NASA『NASA Says Mars Rover Discovered Potential Biosignature Last Year』（2025年9月）
IPCC『AR6 Synthesis Report: Climate Change 2023』
日本経済新聞『「太陽系外惑星に生命の兆候」は本当か、専門家10人に聞いてみた』（2025年7月）
文部科学省『「科学の再興に向けて」提言（素案）』（2025年10月）