Ученые впервые вырастили растения в лунном грунте

Ученые впервые вырастили растения в почве, доставленной с Луны, что стало важной вехой в освоении Луны и космоса, 12 мая сообщает Phys.org.

Исследователи из Университета Флориды показали, что растения могут успешно прорастать и расти в лунном грунте. В их исследовании также изучалось, как растения биологически реагируют на лунную почву, также известную как лунный реголит, которая радикально отличается от почвы, найденной на Земле.

Эта работа — первый шаг к тому, чтобы однажды выращивать растения для получения пищи и кислорода на Луне или во время космических полетов. Более того, это исследование проводится в связи с тем, что программа «Артемида» планирует доставить людей на Луну.

«Растения помогли установить, что образцы почвы, привезенные с Луны, не содержали патогенов или других неизвестных компонентов, которые могли бы нанести вред земной жизни, но эти растения были только посыпаны лунным реголитом и на самом деле никогда не выращивались в нем», — сказала профессор Анна-Лиза Пол из Калифорнийского института.

Сложность исследования состояла в том, что у ученых было всего 12 граммов лунного грунта, с которым можно было провести этот эксперимент. По просьбе НАСА этот грунт был собран во время полетов «Аполлона-11», «Аполлона-12» и «Аполлона-17» на Луну.

Чтобы вырастить свой крошечный лунный сад, исследователи использовали лунки размером с наперсток в пластиковых пластинах, обычно используемых для культивирования клеток. Как только они наполнили каждый «горшок» примерно граммом лунной почвы, ученые увлажнили почву питательным раствором и добавили несколько семян растения Арабидопсис.

Арабидопсис широко используется в науках о растениях, потому что его генетический код был полностью нанесен на карту. Выращивание арабидопсиса в лунном грунте позволило исследователям лучше понять, как почва влияет на растения, вплоть до уровня экспрессии генов.

В качестве точек сравнения исследователи также посадили арабидопсис в АО-1А, земное вещество, которое имитирует реальную лунную почву, а также имитацию марсианских почв и земных почв из экстремальных условий. Растения, выращенные на этих не лунных почвах, были контрольной группой эксперимента.

Перед экспериментом исследователи не были уверены, прорастут ли семена, посаженные в лунную почву. Но почти все они это сделали. «Мы были поражены. Мы этого не предсказывали, — сказала Пол. — Это говорит нам о том, что лунная почва не прерывала гормоны и сигналы, участвующие в прорастании растений».

Однако со временем исследователи заметили различия между растениями, выращенными в лунном грунте, и контрольной группой. Например, некоторые растения, выращенные в лунных почвах, были меньше, росли медленнее или были более разнообразными по размеру, чем их аналоги.

Пол объяснила, что все это были физические признаки того, что растения работали, чтобы справиться с химическим и структурным составом лунной почвы. Это было дополнительно подтверждено, когда исследователи проанализировали паттерны экспрессии генов растений.

«На генетическом уровне растения извлекали инструменты, обычно используемые для борьбы с такими факторами стресса как соль и металлы или окислительный стресс, поэтому мы можем сделать вывод, что растения воспринимают среду лунного грунта как стрессовую», — сказала Пол.

То, как растения реагируют на лунную почву, может быть связано с тем, где была собрана почва, отметили ученые. Например, исследователи обнаружили, что растения с наибольшими признаками стресса были выращены в том, что лунные геологи называют зрелой лунной почвой. Эти зрелые почвы подвергаются большему воздействию космического ветра, который изменяет их состав. С другой стороны, растения, выращенные на сравнительно менее зрелых почвах, показали лучшие результаты.