Mieszane wyniki: Po raz pierwszy rośliny lądowe rosły na prawdziwym materiale księżycowym – próbkach pyłu księżycowego z misji Apollo. Liścienie faktycznie wyrosły z nasion na regolicie, który został nawożony roztworem odżywczym. Jednak rośliny były małe, z przebarwionymi liśćmi, a ich aktywność genowa również wskazywała na masywne reakcje stresowe. Tak więc uprawa roślin na glebie księżycowej jest w zasadzie możliwa, ale trudna.

Astronauci będą w najbliższej przyszłości z powrotem na księżyc A może tam na stałe stacje księżycowe wyprostowany. Jednak jednym z warunków takiej kolonizacji satelitarnej Ziemi są odpowiednie zasoby – woda, tlen i energia muszą być pozyskiwane na miejscu. To samo dotyczy zaopatrzenia w żywność, zwłaszcza roślin.

Rośliny dla przyszłych kolonii księżycowych

Naukowcy od dawna testują, jak warzywa i ich partnerzy mogą być uprawiane w warunkach Księżyca i Marsa szklarnie hydroponiczne Między innymi na Antarktydzie, ale także z Analogi Regolith. Składa się z hawajskiego piasku wulkanicznego, którego ostre ziarna i tekstura mineralna są podobne do tych występujących we wnętrzu Ziemi na Księżycu. Rzeczywiście, pomidory, sałata i ich odpowiedniki rosły stosunkowo dobrze w porównaniu z ich odpowiednikami – ale czy dotyczy to również prawdziwego księżycowego regolitu?

Anna Lisa Ball z University of Florida w Gainesville i jej koledzy przetestowali to teraz: byli pierwszym zespołem badawczym, który miał na to szansę. prawdziwy materiał księżycowy Z basenu misji Apollo. Próbki księżyca przywiezione na Ziemię przez astronautów NASA około 50 lat temu są nadal bardzo cenne dla badań planetarnych i dlatego są dostępne tylko dla kilku wybranych testów.

Pierwszy test z użyciem pyłu księżycowego Apollo

Ale po jedenastu latach oczekiwania Paul i jej zespół w końcu mieli szczęście: otrzymali dwanaście gramów pyłu księżycowego do swoich eksperymentów rolniczych. Próbki pochodziły z trzech różnych misji księżycowych: regolity z Apollo 11 i 12 były przez pewien czas wystawione na ostre promieniowanie powierzchni Księżyca, a zatem „dojrzały” chemicznie i fizycznie, wyjaśnia zespół. Z drugiej strony próbki Apollo 17 zawierały „niedojrzały” pył księżycowy z próbek z chronionych przed warunkami atmosferycznymi miejsc w kosmosie.

W swoich testach naukowcy musieli używać cennej substancji z umiarem: wykorzystali małe wgłębienia w plastikowej tacce zwykle używanej do testów kultur komórkowych jako „doniczki”. W każdym z tych zagłębień napełnili po jednym gramie regolitu, zwilżyli je roztworem odżywczym i dodali nasiona rzeżuchy (Arabidopsis thaliana) – rośliny doświadczalnej, która została genetycznie sprawdzona i dobrze przebadana. Kontrolę służył bogaty analog JSC-1A, opracowany przez NASA.

Kiełkowanie działa, wzrost tylko w ograniczonym zakresie

Okazało się, że wszystkie nasiona wykiełkowały 48-60 godzin po posadzeniu, a siewki księżycowe wykształciły normalne łodygi i rośliny. „Byliśmy zaskoczeni, nie spodziewaliśmy się tego” – mówi Paul. „To pokazuje nam, że księżycowa gleba nie zakłóca sygnałów i hormonów kiełkowania roślin”.

Już po kilku dniach pojawiły się pierwsze różnice: „W porównaniu z analogicznymi roślinami JSC-1A, rośliny księżycowe rozwijały się dłużej, miały mniejsze rozety, niektóre były bardzo skarłowaciałe i miały intensywną pigmentację – typowy wskaźnik stresu roślin ”, Raport badaczy. Zamiast zwykłej zieleni rośliny rosnące na księżycowym regolicie miały zabarwienie czerwonawo-brązowe.

Rośliny testowe na próbkach Apolo 11 ucierpiały najmocniej, ale według raportu zespołu wzrost był nieco lepszy na mniej zwietrzałym materiale księżycowym niż na próbkach Apollo 17.

Wyraźna reakcja na stres genetyczny

Aby dowiedzieć się więcej o przyczynach słabego wzrostu, Paul i jej koledzy przeanalizowali aktywność genetyczną roślin testowych. Tutaj również były wyraźne różnice w izotopie regolitu: w roślinach rosnących na materiale księżycowym aktywne były setki genów typowych dla wysokich obciążeń stresowych. Naukowcy poinformowali, że „71 procent tych genów jest związanych z narażeniem na działanie soli, metali i wysoce reaktywnych związków tlenu”.

Ta reakcja genowa na stres wykazała również odmienną odpowiedź gradientową na „dojrzały” regolit księżycowy: rośliny na podłożu Apollo 11 aktywowały 465 genów związanych ze stresem, podczas gdy rośliny Apollo 12 na mniej zwietrzałym pyle księżycowym aktywowały ES 265 i Apollo 17.113 stres geny. „To wskazuje, że reakcja rośliny zależy również od rodzaju regolitu” – piszą Ball i współpracownicy.

Uprawa roślin księżycowych – możliwa, ale trudna

Ogólnie rzecz biorąc, wyniki wskazują, że rośliny mogą w zasadzie rosnąć na pyle księżycowym, jeśli zostanie on wzbogacony pożywką. „Jednak regolit księżycowy nie jest przyjaznym dla roślin podłożem wzrostowym” – mówi zespół. Nawet rośliny, które są nadal dość dobrze rozwinięte, wykazują wyraźne oznaki wysokiego poziomu stresu. Czy można to zrekompensować i jak należy teraz przeprowadzić dalsze badania.

Kolejna konsekwencja: jeśli budujesz szklarnie księżycowe, powinieneś używać „niedojrzałego” regolitu tak bardzo, jak to możliwe i przy niewielkiej ekspozycji na promieniowanie. Ponieważ chemiczno-fizyczne zmiany, w których materiał gromadzi się na powierzchni Księżyca, wydają się być szczególnie niesmaczne dla roślin lądowych.

Jednak pozostaje niejasne, czy rośliny są w stanie wytrzymać wysoki poziom promieniowania na powierzchni Księżyca. Chiński lądownik księżycowy Chang’e 4 zrobił to w 2019 roku udane kiełkowanie które zostały wykryte przez rośliny testowe w przyniesionym pojemniku do kiełkowania. Testy wzrostu ziemi pod zwiększonym promieniowaniem wykazali jednak, że prowadzi to również do zahamowania wzrostu i reakcji stresowych roślin. (Biologia komunikacji, 2022; doi: 10.1038/s42003-022-03334-8)

Źródło: Uniwersytet Florydy

16 maja 2022

– Nadia Podebrigar