Αυτά είναι τα πρώτα φυτά που καλλιεργούνται στη βρωμιά του φεγγαριού
Mai 23, 2022Αυτό είναι ένα μικρό στέλεχος για ένα φυτό, ένα τεράστιο άλμα για την επιστήμη των φυτών.
Σε έναν μικροσκοπικό κήπο που καλλιεργείται στο εργαστήριο, φύτρωσαν οι πρώτοι σπόροι που έχουν σπαρθεί ποτέ σε σεληνιακή βρωμιά. Αυτή η μικρή καλλιέργεια, που φυτεύτηκε σε δείγματα που επιστράφηκαν από τις αποστολές Apollo, προσφέρει ελπίδα ότι οι αστροναύτες θα μπορούσαν κάποια μέρα να καλλιεργήσουν τη δική τους τροφή στο φεγγάρι.
Αλλά φυτά σε γλάστρα σε σεληνιακή βρωμιά αναπτύχθηκαν πιο αργά και ήταν πιο στραβά από άλλα που καλλιεργούνται σε ηφαιστειακό υλικό από τη Γη, αναφέρουν οι ερευνητές στις 12 Μαΐου Βιολογία Επικοινωνιών. Αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι η γεωργία στο φεγγάρι θα χρειαζόταν πολύ περισσότερα από έναν πράσινο αντίχειρα.
«Αχ! Είναι τόσο ωραίο!» λέει ο αστροβοτανολόγος του Πανεπιστημίου του Wisconsin-Madison Richard Barker για το πείραμα.
«Από τότε που επέστρεψαν αυτά τα δείγματα, υπήρξαν βοτανολόγοι που ήθελαν να μάθουν τι θα γινόταν αν καλλιεργούσατε φυτά σε αυτά», λέει ο Barker, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Όμως όλοι γνωρίζουν ότι αυτά τα πολύτιμα δείγματα… είναι ανεκτίμητα, και έτσι μπορείτε να καταλάβετε γιατί [NASA was] απρόθυμοι να τους απελευθερώσουν».
Τώρα, τα επερχόμενα σχέδια της NASA να στείλει αστροναύτες πίσω στη Σελήνη ως μέρος της Πρόγραμμα Artemis πρόσφεραν ένα νέο κίνητρο για να εξετάσουμε αυτή την πολύτιμη βρωμιά και να διερευνήσουμε πώς οι σεληνικοί πόροι θα μπορούσαν να υποστηρίξουν μακροπρόθεσμες αποστολές (SN: 15/7/19).
Η βρωμιά, ή ρεγόλιθος, που καλύπτει το φεγγάρι είναι βασικά ο χειρότερος εφιάλτης ενός κηπουρού. Αυτή η λεπτή σκόνη από αιχμηρά κομμάτια ξυραφιού είναι γεμάτη με μεταλλικό σίδηρο, αντί για το οξειδωμένο είδος που είναι εύγευστο στα φυτά (SN: 15/9/20). Είναι επίσης γεμάτο από μικροσκοπικά θραύσματα γυαλιού σφυρηλατημένα από διαστημικούς βράχους που πετούν το φεγγάρι. Τι είναι δεν γεμάτο άζωτο, φώσφορο ή πολλά άλλα φυτά που χρειάζονται για να αναπτυχθούν. Έτσι, παρόλο που οι επιστήμονες έχουν γίνει αρκετά καλοί στο να παρακινούν τα φυτά να αναπτυχθούν σε ψεύτικη σκόνη φεγγαριού από γήινα υλικά, κανείς δεν ήξερε αν τα νεογέννητα φυτά θα μπορούσαν να αφήσουν τις ευαίσθητες ρίζες τους στα αληθινά πράγματα.
Για να το ανακαλύψουν, μια τριάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα στο Gainesville πραγματοποίησαν πειράματα με το κάρδαμο thale (Arabidopsis thaliana). Αυτό το καλά μελετημένο φυτό ανήκει στην ίδια οικογένεια με τις μουστάρδες και μπορεί να αναπτυχθεί μόνο σε ένα μικροσκοπικό σωρό υλικού. Αυτό ήταν το κλειδί γιατί οι ερευνητές είχαν μόνο ένα μικρό κομμάτι από το φεγγάρι για να γυρίσουν.
Η ομάδα φύτεψε σπόρους σε μικροσκοπικές γλάστρες που το καθένα χωρούσε περίπου ένα γραμμάριο βρωμιάς. Τέσσερα δοχεία γεμίστηκαν με δείγματα που επιστράφηκαν από το Apollo 11, άλλα τέσσερα με δείγματα Apollo 12 και ένα τελευταίο τέσσερα με βρωμιά από το Apollo 17. Άλλα 16 δοχεία γεμίστηκαν με γήινο ηφαιστειακό υλικό που χρησιμοποιήθηκε σε προηγούμενα πειράματα για να μιμηθεί τη βρωμιά του φεγγαριού. Όλα καλλιεργήθηκαν κάτω από φώτα LED στο εργαστήριο και ποτίστηκαν με ζωμό θρεπτικών συστατικών.
«Τίποτα πραγματικά δεν συγκρίνεται με όταν είδαμε για πρώτη φορά τα σπορόφυτα καθώς φύτρωναν στον σεληνιακό ρεγόλιθο», λέει η Anna-Lisa Paul, μια φυτική μοριακή βιολόγος. «Ήταν μια συγκινητική εμπειρία, το να μπορούμε να πούμε ότι παρακολουθούμε τους πρώτους επίγειους οργανισμούς που αναπτύσσονται σε εξωγήινα υλικά. Και ήταν καταπληκτικό. Απλά φανταστικό.“
Τα φυτά αναπτύχθηκαν σε όλες τις γλάστρες της σεληνιακής βρωμιάς, αλλά κανένα δεν αναπτύχθηκε τόσο καλά όσο εκείνα που καλλιεργήθηκαν σε γήινο υλικό. «Τα πιο υγιή ήταν απλώς μικρότερα», λέει ο Paul. Τα πιο άρρωστα φυτά που καλλιεργούνταν στο φεγγάρι ήταν μικροσκοπικά και είχαν μοβ χρωματισμό – μια κόκκινη σημαία για το άγχος των φυτών. Τα φυτά που αναπτύχθηκαν σε δείγματα του Apollo 11, τα οποία είχαν εκτεθεί στη σεληνιακή επιφάνεια για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, παρουσίασαν μεγαλύτερη καχεκτική ανάπτυξη.
Ο Paul και οι συνεργάτες του επιθεώρησαν επίσης τα γονίδια στο μίνι εξωγήινο τους Eden. «Βλέποντας τι είδους γονίδια ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται ως απόκριση σε ένα στρες, αυτό σας δείχνει ποια εργαλεία βγάζουν τα φυτά από τη μεταβολική τους εργαλειοθήκη για να αντιμετωπίσουν αυτό το στρες», λέει. Όλα τα φυτά που καλλιεργούνται σε βρωμιά του φεγγαριού έβγαλαν γενετικά εργαλεία που συνήθως παρατηρούνται σε φυτά που παλεύουν με το στρες από το αλάτι, τα μέταλλα ή τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου (SN: 9/8/21).
Τα σπορόφυτα Apollo 11 είχαν το πιο έντονο γενετικό προφίλ, προσφέροντας περισσότερες ενδείξεις ότι ο ρεγόλιθος που εκτίθεται περισσότερο στη σεληνιακή επιφάνεια – και επομένως σπαρμένος με περισσότερο κρουστικό γυαλί και μεταλλικό σίδηρο – είναι πιο τοξικός για τα φυτά.
Οι μελλοντικοί εξερευνητές του διαστήματος θα μπορούσαν να επιλέξουν ανάλογα την τοποθεσία για το σεληνιακό τους περιβάλλον. Ίσως η σεληνιακή βρωμιά θα μπορούσε επίσης να τροποποιηθεί με κάποιο τρόπο για να γίνει πιο άνετη για τα φυτά. Ή τα φυτά θα μπορούσαν να κατασκευαστούν γενετικά για να αισθάνονται περισσότερο σαν στο σπίτι τους σε εξωγήινο έδαφος. «Μπορούμε επίσης να επιλέξουμε φυτά που έχουν καλύτερα αποτελέσματα», λέει ο Paul. «Ίσως τα φυτά σπανακιού, τα οποία είναι πολύ ανθεκτικά στο αλάτι, δεν θα είχαν πρόβλημα να αναπτυχθούν σε σεληνιακό ρεγόλιθο».
Ο Barker δεν πτοείται από τις προκλήσεις που υποσχέθηκε αυτή η πρώτη προσπάθεια σεληνιακής κηπουρικής. «Υπάρχουν πολλά, πολλά βήματα και κομμάτια τεχνολογίας που πρέπει να αναπτυχθούν προτού η ανθρωπότητα μπορέσει πραγματικά να ασχοληθεί με τη σεληνιακή γεωργία», λέει. „Αλλά το να έχουμε αυτό το συγκεκριμένο σύνολο δεδομένων είναι πραγματικά σημαντικό για όσους από εμάς πιστεύουν ότι είναι δυνατό και σημαντικό.“
