Ученые впервые в истории вырастили растения в лунной почве

Ученым удалось вырастить растения в лунной почве используя образцы, собранные во время миссий «Аполлон» на Луну. Это первый случай в истории, когда растения проросли на Земле в почве с другого небесного тела. Об этом пишет CNN.

Фото: Shutterstock

Исследование может заложить основу для выращивания растений, которые снабдят кислородом и пищей астронавтов на Луне. NASA надеется высадить первую женщину и первого небелого человека на южном полюсе Луны уже в конце этого десятилетия. Программа такая называется «Артемида».

Но эксперименты среди прочего показывают, насколько стрессово для растений расти в лунном реголите или почве, которая сильно отличается от естественной среды обитания на Земле.

Образцы растений также использовались, чтобы доказать, что лунные образцы не вредны для жизни на Земле.

«Растения помогли установить, что образцы почвы, доставленные с Луны, не содержали патогенов или других неизвестных компонентов, которые могли бы нанести вред земной жизни. Эти растения были только покрыты лунным реголитом и на самом деле никогда не выращивались в нем», — сказала соавтор исследования Анна-Лиза Пол, профессор-исследователь садоводческих наук Института пищевых и сельскохозяйственных наук Университета Флориды.

Пол и соавтор исследования Роб Ферл, выдающийся профессор садоводческих наук в Институте пищевых и сельскохозяйственных наук Университета Флориды, хотели пойти еще дальше и посмотреть, будут ли семена расти в лунной почве.

По теме: Космический туризм уже реальность: куда пойти и что посмотреть на Марсе

«Для будущих более длительных космических миссий мы можем использовать Луну в качестве хаба или стартовой площадки, — говорится в заявлении Ферла. — Например, что происходит, когда вы выращиваете растения в лунной почве, что полностью выходит за рамки эволюционного опыта растений? Что будут делать растения в лунной оранжерее? Будут ли у нас лунные фермеры?»

Исторические образцы

Этот эксперимент давно готовился — прошло 15 лет с тех пор, как исследователи сделали свое первое предложение и запросили лунные образцы. Запрос был удовлетворен 18 месяцев назад.

Исследовательская группа запросила у NASA 4 грамма лунного материала, собранного во время миссии «Аполлон-17». Райан Зейглер, куратор образцов из «Аполлона», увидел научную ценность в предоставлении большего количества образцов из различных миссий «Аполлона». Он отправил в общей сложности 12 граммов лунных образцов, собранных в ходе миссий «Аполлон-11», «12» и «17».

«Это имело большое значение и позволило нам глубже изучить науку, а также влияние лунного реголита на растения, чем мы могли бы это сделать в противном случае», — сказал Пол.

В качестве горшков исследователи использовали колодцы размером с наперсток. Как правило, эти лотки используются для культивирования клеток.

Ученые заполнили каждую лунку граммом лунного грунта, добавили питательные вещества, воду и положили несколько семян Arabidopsis thaliana — небольшого цветкового растения, произрастающего в Евразии и Африке.

Кресс-салат является привлекательным образцом растения для исследователей, потому что его генетический код хорошо изучен, что позволило исследователям выяснить, как чужеродная почва повлияла на гены растения. Оно уже побывало в космосе на борту шаттла и космической станции предоставив команде космические данные для сравнения.

Семена Arabidopsis thaliana были посажены и в синтетическое вещество, имитирующее лунную почву, а также вулканический пепел и другие субстраты из экстремальных условий.

К удивлению исследователей, почти все семена, посаженные в темный лунный грунт, действительно взошли и начали расти.

«Мы этого не предвидели, — удивлен Пол. — Это говорит нам о том, что лунные почвы не мешают гормонам и сигналам, участвующим в прорастании растений».

Антагонистическая почва

Однако ростки Arabidopsis показывали признаки борьбы, когда приспосабливались к лунной почве.

Сеянцы были меньше, росли медленнее и различались в размере по сравнению с растениями, выращенными в земных почвах. Корни были чахлые. И растениям потребовалось больше времени, чтобы вырастить расширенные листья, чем растениям, взошедшим в вулканическом пепле. У некоторых растений лунного грунта на листьях появились красновато-черные пигменты, что является внешним признаком стресса.

Вам может быть интересно: главные новости Нью-Йорка, истории наших иммигрантов и полезные советы о жизни в Большом Яблоке – читайте все это на ForumDaily New York

На генетическом уровне три более мелких и темных растения экспрессировали более 1000 генов, в значительной степени связанных со стрессом.

«На генетическом уровне растения использовали инструменты, обычно используемые для борьбы со стрессорами, такими как соль и металлы или окислители, поэтому мы можем сделать вывод, что растения воспринимают среду лунного грунта как стрессовую, — заметил Пол. — В конечном счете мы хотели бы использовать данные об экспрессии генов, чтобы помочь решить, как мы можем улучшить реакцию на стресс до уровня, при котором растения, особенно зерновые, могут расти в лунной почве с очень небольшим воздействием на их здоровье».

Растения арабидопсиса, которые боролись больше всего, были выращены в зрелой лунной почве, и они стали пурпурными в ответ на окислительный стресс. Эти почвы, собранные во время миссии «Аполлон-11», были более подвержены воздействию суровой космической среды, и растения, выращенные в образцах «Аполлон-12» и «Аполлон-17», выглядели лучше.

Лунная поверхность регулярно поддается воздействию космических лучей и солнечных ветров, она содержит частицы железа и мельчайшие осколки стекла. Все эти элементы могут ухудшить рост растений.

«Даже растения, которые выглядели здоровыми, изо всех сил пытались сохранить себя, — подчеркнул Пол. — Они росли в лунном реголите, но им приходилось иметь дело с ним на метаболическом уровне, чтобы поддерживать свое здоровье».

Космические теплицы

Ученые хотят провести дополнительные исследования, чтобы понять, как выращивание растений в лунной среде может фактически изменить лунную почву.

«Луна — очень и очень сухое место, — сказал соавтор исследования Стивен Элардо, доцент кафедры геологии Университета Флориды. — Как минералы в лунном грунте отреагируют на выращивание в них растения с добавлением воды и питательных веществ? Сделает ли добавление воды почву более гостеприимной для растений?»

На Луне эти растения могли бы извлекать ресурсы из лунной почвы, такие как металлическое железо, и делать их доступными в полезных формах.

Дальнейшие исследования помогут исследователям определить наиболее эффективный способ выращивания растений в лунной почве, а также избежать стрессовых факторов, выявленных в ходе исследования. В этот раз команда хотела получить четкое представление о питательной ценности этих растений и о том, влияет ли на них почва.

По теме: Все сложнее чем кажется: как колонизаторов с Земли будут доставлять на Марс и обратно

Хотя кресс-салат съедобен, он невкусный и не считается пищевой культурой. Но он принадлежит к тому же семейству растений, что и брокколи, кудрявая капуста, репа, цветная капуста.

Шармила Бхаттачарья, главный научный сотрудник NASA по астробионике, сочла открытие роста растений «весьма захватывающим» и сказала, что исследование предоставляет ученым много возможностей для дальнейшего развития.

«Нужно придумать, как заставить растения расти еще лучше в этом субстрате из реголита, — написала Бхаттачарья. — Например, нужно ли нам добавлять другие компоненты, чтобы помочь растениям расти? Если да, то какие? Существуют ли другие растения, которые могут лучше адаптироваться к этим субстратам реголита, и если да, то какие черты делают их более устойчивыми к этим субстратам? Вот что так интересно в науке: каждое новое открытие приводит к более уникальным и преобразующим результатам в будущем, которые мы затем можем использовать для повышения устойчивости наших будущих миссий по исследованию космоса»

Ученые видят в своем эксперименте положительный результат, люди раздвигают границы освоения космоса.

«Удивительно, что растение все еще живет в таких суровых условиях, — сказал Элардо. — Оно в стрессе, но не умирает».

«Когда люди перемещаются как цивилизации, чтобы остаться где-то, мы всегда берем с собой наше сельское хозяйство, — резюмировал Ферл. — Идея лунной оранжереи — это мечта исследователей».

Читайте также на ForumDaily:

ДНК-банки и ‘хранилище Судного дня’: как ученые готовятся к концу света

Как родилась наша Вселенная: работающие и не очень теории ученых

Кислород на Марсе и пятый океан: уникальные события, которые впервые произошли в 2021 году

Ученые предупреждают, что инопланетяне могут попасть на Землю на нашем же космическом корабле

С приветом с того света: как цифровое ‘оживление’ умерших может перевернуть наш мир

Масоны, рептилоиды и плоская Земля: 10 самых безумных теорий заговора

Хотите больше важных и интересных новостей о жизни в США и иммиграции в Америку? — Поддержите нас донатом! А еще подписывайтесь на нашу страницу в Facebook. Выбирайте опцию «Приоритет в показе» —  и читайте нас первыми. Кроме того, не забудьте оформить подписку на наш канал в Telegram  и в Instagram— там много интересного. И присоединяйтесь к тысячам читателей ForumDaily New York — там вас ждет масса интересной и позитивной информации о жизни в мегаполисе.