Po prvi put: Naučnici su uzgojili biljke u tlu sa Mjeseca

Facebook Twitter LinkedIn

U novom radu objavljenom u časopisu Communications Biology, istraživači sa Univerziteta Florida pokazali su da biljke mogu uspješno nicati i rasti u lunarnom tlu. Njihova studija je također istraživala kako biljke biološki reagiraju na Mjesečevo tlo, također poznato kao lunarni regolit, koje se radikalno razlikuje od tla pronađenog na Zemlji.

Ovaj rad je prvi korak ka jednodnevnom uzgoju biljaka za hranu i kiseonik na Mjesecu ili tokom svemirskih misija. Približnije, ovo istraživanje dolazi kada program Artemis planira vratiti ljude na Mjesec.

“Artemidi će biti potrebno bolje razumijevanje kako uzgajati biljke u svemiru”, rekao je Rob Ferl, jedan od autora studije i ugledni profesor hortikulturnih nauka na UF Institutu za hranu i poljoprivredne nauke (UF/IFAS).

Čak i u prvim danima istraživanja Mjeseca, biljke su igrale važnu ulogu, rekla je Anna-Lisa Paul, također jedna od autora studije i istraživačka profesorica hortikulturnih nauka u UF/IFAS.

“Biljke su pomogle da se utvrdi da uzorci tla doneseni s Mjeseca nisu sadržavali patogene ili druge nepoznate komponente koje bi štetile zemaljskom životu, međutim te biljke bile samo zaprašene lunarnim regolitom i nikada nisu uzgajane u njemu”, rekao je Paul.

Paul i Ferl su međunarodno priznati stručnjaci za proučavanje biljaka u svemiru. Preko UF Space Plants Lab-a, poslali su eksperimente u svemirskim šatlovima, na Međunarodnu svemirsku stanicu i na suborbitalne letove.

“Za buduće, duže svemirske misije, mogli bismo koristiti Mjesec kao čvorište ili lansirnu platformu. Logično je da bismo željeli koristiti tlo koje je već tamo za uzgoj biljaka”, rekao je Ferl. “Dakle, šta se dešava kada uzgajate biljke u lunarnom tlu, nešto što je potpuno izvan evolucionog iskustva biljke? Šta bi biljke radile u lunarnom stakleniku? Možemo li imati lunarne farmere?”

Da bi odgovorili na ova pitanja, Ferl i Paul su osmislili varljivo jednostavan eksperiment: zasadili sjeme u mjesečevo tlo, dodali vodu, hranjive tvari i svjetlost i zabilježili rezultate.

Komplikacija: naučnici su imali samo 12 grama – samo nekoliko kašičica – mesečeve zemlje sa kojom su mogli da izvedu ovaj eksperiment. Pozajmljeno od NASA-e, ovo tlo je prikupljeno tokom misija Apolo 11, 12 i 17 na Mjesec. Paul i Ferl su se prijavili tri puta tokom 11 godina za priliku da rade sa lunarnim regolitom.

Mala količina tla, a da ne spominjemo njen neprocjenjiv istorijski i naučni značaj, značila je da su Paul i Ferl morali osmisliti mali, pažljivo koreografski eksperiment. Da bi uzgajali svoj mali lunarni vrt, istraživači su koristili bunarčiće veličine naprstka u plastičnim pločama koje se inače koriste za uzgoj ćelija. Svaki bunar je funkcionisao kao lonac. Nakon što su svaki “lonac” napunili sa približno gramom mjesečeve zemlje, naučnici su navlažili tlo hranljivim rastvorom i dodali nekoliko sjemenki iz biljke Arabidopsis.

Arabidopsis se široko koristi u biljnim naukama jer je njen genetski kod potpuno mapiran. Uzgoj Arabidopsis u lunarnom tlu omogućio je istraživačima bolji uvid u to kako je tlo utjecalo na biljke, sve do nivoa ekspresije gena.

Kao tačke poređenja, istraživači su također posadili Arabidopsis u JSC-1A, zemaljsku supstancu koja oponaša pravo mjesečevo tlo, kao i simulirano tlo Marsa i zemaljsko tlo iz ekstremnih okruženja. Biljke uzgajane na ovim ne-mjesečevim tlima bile su kontrolna grupa eksperimenta.

Prije eksperimenta, istraživači nisu bili sigurni hoće li sjeme zasađeno u lunarnom tlu niknuti. Ali skoro sva su to učinila.

“Bili smo zapanjeni. Nismo to predvidjeli”, rekao je Paul. “To nam je govorilo da lunarno tlo nije prekinulo hormone i signale uključene u klijanje biljaka.”

Međutim, kako je vrijeme odmicalo, istraživači su uočili razlike između biljaka uzgojenih na mjesečevom tlu i kontrolne grupe. Na primjer, neke biljke uzgajane na mjesečevom tlu bile su manje, rasle su sporije ili su bile različite veličine od svojih kolega.

Sve su to bili fizički znakovi da biljke rade na tome da se nose sa hemijskim i strukturnim sastavom Mjesečevog tla, objasnio je Paul. Ovo je dodatno potvrđeno kada su istraživači analizirali obrasce ekspresije gena biljaka.

“Na genetskom nivou, biljke su izvlačile alate koji se obično koriste za suočavanje sa stresorima, kao što su so i metali ili oksidativni stres, tako da možemo zaključiti da biljke doživljavaju okruženje lunarnog tla kao stresno”, rekao je Paul. „Na kraju, željeli bismo da koristimo podatke o ekspresiji gena kako bismo pomogli u rješavanju kako možemo poboljšati odgovore na stres do nivoa na kojem biljke – posebno usjevi – mogu rasti u lunarnom tlu s vrlo malim utjecajem na njihovo zdravlje.

Kako biljke reaguju na lunarno tlo može biti povezano sa mjestom na kojem je tlo sakupljeno, rekli su Ferl i Paul, koji su sarađivali na studiji sa Stephenom Elardom, docent geologije na UF.

Na primjer, istraživači su otkrili da su biljke s najviše znakova stresa one uzgajane u onome što lunarni geolozi nazivaju zrelim lunarnim tlom. Ova zrela tla su ona koja su izložena više kosmičkom vjetru, koji mijenja njihov sastav. S druge strane, biljke uzgajane na relativno manje zrelim zemljištima bolje su se snašle.

Uzgajanje biljaka u lunarnom tlu takođe može promijeniti samo tlo, rekao je Elardo.

“Mjesec je veoma, veoma suho mesto. Kako će minerali u lunarnom tlu reagovati na to da u njima raste biljka, sa dodatkom vode i hranljivih materija? Hoće li dodavanje vode mineralogiju učiniti gostoljubivijom za biljke?” kaže Elardo.

Nastavne studije će se graditi na ovim i drugim pitanjima. Za sada, naučnici slave što su napravili prve korake ka uzgoju biljaka na Mjesecu.

“Željeli smo da uradimo ovaj eksperiment jer smo godinama postavljali pitanje: da li bi biljke rasle u lunarnom tlu”, rekao je Ferl. “Odgovor je, ispostavilo se, da.”

Članak A first: Scientists grow plants in soil from the Moon preveden je sa portala sciencedaily.