Учёные вырастили растения в "почве" Луны. Это событие можно считать началом эпохи "лунного земледелия" и важной вехой в исследованиях Луны и космоса.
Исследователи Университета Флориды показали, что растения могут успешно укореняться и расти в лунном грунте. Также специалисты изучили биологические реакции растений на лунный грунт под названием реголит, который радикально отличается от земной почвы.
"Утверждают космонавты и мечтатели, что на Марсе будут яблони цвести!"
Эта работа — первый шаг на, безусловно, не столь коротком пути к получению еды и живительного кислорода для космических колонистов на Луне путём выращивания растения. Однако достижение учёных всё равно впечатляет.
Работа учёных Университета Флориды — подготовка к миссии "Артемида", в рамках которой США планируют историческое возвращение людей на Луну.
Впрочем, с "лунным земледелием" дела обстоят не так радужно, как хотелось бы. Так, исследователи обнаружили, что растения в лунном грунте растут медленнее, им требуется больше времени для развития листьев, и у них более чахлые корни, чем у растений, выращенных в вулканическом пепле.
По словам исследователей, ранее растения помогли учёным установить, что образцы почвы, доставленные с Луны, не содержали патогенов или других неизвестных компонентов, которые могли бы нанести вред земной жизни.
В ходе тех первых экспериментов растения были лишь присыпаны лунным реголитом, а не выращивались в нём.
Сложность нового эксперимента заключалась в том, что у учёных было всего 12 граммов реголита, то есть всего-то пара чайных ложек лунного грунта.
Мало и очень дорого.
Этот грунт был собран во время миссий "Аполлон-11", 12 и 17. В течение последних 11 лет исследователи три раза обращались в НАСА за возможностью поработать с лунным реголитом. Наконец, эту возможность им предоставили.
Небольшое количество грунта, не говоря уже о его неизмеримом историческом и научном значении, означало, что учёным нужно разработать небольшой, но тщательно спланированный эксперимент. Права на ошибку у исследователей не было.
Чтобы вырастить свой крошечный лунный сад, учёные сделали "горшочки" размером с напёрсток и расположили их в пластиковых чашках, которые обычно используют для культивирования клеток.
Заполнив каждый "горшок" примерно граммом лунного грунта, учёные увлажнили почву питательным раствором и добавили несколько семян резуховидки (род Arabidopsis).
Вид, известный как резуховидка Таля широко используется как модельное растение для экспериментов, потому что его генетический код был полностью расшифрован.
Выращивание резуховидки в лунной "почве", которая сильно отличается от земной по составу, позволило исследователям лучше понять, как грунт влияет на растения, вплоть до того, как изменяется работа их генов.
Учёные первым делом обнаружили, что лунный грунт очень гидрофобен: он отталкивает воду, в результате чего она собиралась на поверхности, а не пропитывала его.
Чтобы равномерно увлажнить почву, исследователям приходилось активно перемешивать материал с водой. После первичного увлажнения лунные почвы орошались с помощью капиллярной системы для выращивания растений (через трубки, проложенные к каждой лунке).
В качестве контрольной группы учёные также посадили резуховидку в вещество АО-1А (имитацию лунного грунта), смоделированные марсианские почвы и скудные земные почвы, включая вулканический пепел.
Перед экспериментом исследователи не были уверены, прорастут ли семена, посаженные в лунный грунт. Но почти все они взошли.
Авторы работы признают, что совершенно не предвидели такого результата. Это говорит о том, что лунный грунт не прерывает работу гормонов и химические сигналы, необходимые для прорастания растений.
Однако со временем исследователи заметили различия между растениями, выращенными в лунном грунте, и контрольной группой растений. Например, некоторые из растений, выращенных в лунных грунтах, были меньше, росли медленнее или отличались большим разнообразием размеров, чем их собратья.
Всё это были физические признаки того, что растения пытались по-разному справиться с химическим и структурным составом реголита, объясняют учёные.
Это было дополнительно подтверждено, когда исследователи проанализировали особенности экспрессии генов разных ростков.
На генетическом уровне растения вели себя так же, как в процессе борьбы с привычными "стрессами", такими как соль, металлы или окислительный стресс. Из этого исследователи делают логичный вывод, что растения воспринимают среду лунного грунта как стрессовую.
Реакция растений на лунную почву может быть связана и с типом грунта.
Например, исследователи обнаружили, что растения с наибольшим количеством признаков стресса взошли на так называемой зрелой лунной почве. Такой реголит подвергался большему воздействию агрессивного космического и солнечного ветра, который изменяет состав грунта.
Напротив, растения, выращенные на менее зрелых почвах, чувствовали себя лучше.
Также авторы работы предполагают, что выращивание растений на Луне может изменить лунный грунт. Пока неизвестно, как добавление воды и минеральных удобрений, помимо питательных веществ, которые попадут в реголит из самих растений, повлияет на качество лунного грунта.
Что касается возможной помощи растениям, то с помощью генетических методов исследователи могут попытаться улучшить реакцию растений на стресс. В особенности учёных интересует работа с зерновыми культурами.
Исследователи попытаются ответить на возникающие вопросы в последующих работах. А пока они радуются первым шагам на пути к выращиванию растений на Луне.
Подробные результаты работы описаны в статье, опубликованной в научном журнале Communications Biology.
Ранее мы рассказывали о необычной лунной породе, которую доставил китайский зонд "Чанъэ-5". Также мы писали о том, почему в НАСА спустя 50 лет приступили к распечатыванию образцов лунного грунта и газа, собранных во время последней лунной миссии США "Аполлон-17".
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. "Смотрим" – Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.
