Blog

„Chcieliśmy przeprowadzić ten eksperyment by uzyskać odpowiedź na pytanie, czy rośliny mogłyby rosnąć w księżycowej glebie. Odwiedź brzmi: tak” – powiedział Rob Ferl, , profesor nauk ogrodniczych w Instytucie Nauk o Żywności i Rolnictwie Uniwersytetu Floryda.

W artykule, opublikowanym w czasopiśmie „Communications Biology”, naukowcy z University of Florida wykazali, że hodowane na Ziemi rośliny mogą z powodzeniem kiełkować i rosnąć w glebie księżycowej. Do przeprowadzenia tego eksperymentu naukowcy mieli tylko 12 gramów gleby, sprowadzonej przez NASA z Ksieżyca podczas misji Apollo 11,12 i 17. O możliwość przeprowadzenia tego eksperymentu amerykańscy naukowcy starali się przez jedenaście lat. Niewielka ilość materiału badawczego i jego unikalny charakter sprawiły, że prof. Rob Ferl i prof. Anna-Lisa Paul – współautorka badania – mogli zaprojektować swój eksperyment w bardzo małej skali.

Aby założyć „księżycowy ogródek” zaprojektowali studzienki wielkości naparstka w plastikowych płytkach, zwykle wykorzystywanych w hodowli komórek. Każda pełniła funkcję doniczki. Naukowcy zwilżyli ją roztworem odżywczym i dodali kilka nasion Arabidopsis thaliana – rośliny pochodzącej z Eurazji i Afryki, będącej „krewnym” gorczycy i innych warzyw krzyżowych, takich jak brokuły, kalafior i brukselka. Odgrywa ona kluczową rolę w wielu badaniach prowadzonych przez naukowców: ze względu na niewielkie rozmiary i łatwość wzrostu jest jedną z najlepiej przebadanych roślin na świecie, wykorzystywaną jako organizm modelowy do badań we wszystkich dziedzinach biologii roślin. W związku z tym naukowcy już wiedzą, jak wyglądają jego geny, jak zachowuje się w różnych okolicznościach, a nawet jak rośnie w kosmosie. Na każdą roślinę przydzielono tylko gram regolitu.

Po dwóch dniach każda z roślin zaczęła kiełkować.

„Byliśmy zdumieni. Tego nie przewidzieliśmy. Okazało się, że gleby księżycowe nie zakłócają hormonów i sygnałów związanych z kiełkowaniem roślin” – powiedział Paul, cytowany w komunikacie University of Florida. Każda roślina – czy to w próbce księżycowej, czy w grupie kontrolnej – wyglądała tak samo do około szóstego dnia. Jednak po szóstym dniu stało się jasne, że rośliny „księżycowe” nie były tak silne, jak te z grupy kontrolnej rosnące w popiele wulkanicznym – rosły wolniej i skarłowaciały, niektóre miały karłowate korzenie oraz liście o czerwonawej pigmentację.

Jednak w miarę upływu czasu naukowcy zaobserwowali różnice między roślinami uprawianymi w glebie księżycowej a grupą kontrolną. Niektóre rośliny uprawiane na glebach księżycowych były mniejsze, rosły wolniej, miał bardziej skarłowaciałe korzenie oraz niektóre z liści, niż ich „ziemskie” odpowiedniki.

Po 20 dniach, tuż przed rozpoczęciem kwitnienia, zespół badaczy zebrał rośliny, zmielił je i zbadał ich RNA. W systemie biologicznym geny są dekodowane w wielu krokach: najpierw geny lub DNA są transkrybowane do RNA, następnie RNA jest tłumaczone na sekwencję białkową. Białka te są odpowiedzialne za przeprowadzanie wielu procesów biologicznych w żywym organizmie. Sekwencjonowanie RNA ujawniło wzorce ekspresji genów, które wykazały, że rośliny rzeczywiście były pod wpływem stresu i reagowały w sposób, w jaki naukowcy zaobserwowali przy wzroście w innych trudnych warunkach, na przykład gdy gleba ma zbyt dużo soli lub metali ciężkich. 

Dodatkowo rośliny reagowały różnie w zależności od tego, która próbka – każda pobrana z różnych obszarów na Księżycu – została użyta. Rośliny wyhodowane w próbkach Apollo 11 nie były tak wytrzymałe, jak pozostałe dwa zestawy. Niemniej jednak rośliny rosły.

Specjaliści z NASA twierdzą, że prowadzone na Florydzie badanie mogą mieć kluczowe znaczenie dla długofalowych planów Agencji związanych z eksploracją kosmosu. Podczas planowanych wypraw konieczne będzie korzystanie z zasobów Księżyca i Marsa do wytwarzania pożywienia dla przyszłych astronautów żyjących i pracujących w głębokiej przestrzeni kosmicznej. Ten eksperyment może też być wsparciem badań nad nowymi rozwiązaniami z zakresu rolnictwa, mającym na celu lepsze dostosowanie roślin uprawianych w trudnych warunkach w tych rejonach Ziemi, w których brakuje żywności.

(raj)

Źródło: University of Floryda, NASA

Fot. University of Floryda