Naukowcy po raz pierwszy wyhodowali rośliny w glebie księżycowej, wykorzystując próbki gleby zebrane podczas misji Apollo 11 na Księżyc w 1969 roku. Po raz pierwszy rośliny wykiełkowały w glebie z innego ciała niebieskiego.

Oczekuje się, że badanie położy podwaliny pod uprawę roślin na Księżycu. Przynajmniej teraz udowodniliśmy, że jest to teoretycznie możliwe - jeśli dostarczysz im tlen i składniki odżywcze. Eksperyment wykazał jednak również, jak stresujące jest dla roślin, aby rosnąć w regolicie księżycowym, glebie tak odmiennej od ich naturalnego środowiska.

Wyniki eksperymentu zostały opublikowane w czasopiśmie Communications Biology.

W tekście naukowcy twierdzą, że rośliny jednoznacznie wykazały, że próbki gleby przywiezione z Księżyca nie zawierają żadnych ukrytych patogenów ani innych nieznanych składników, które mogłyby zaszkodzić życiu na Ziemi. Oznacza to, że Księżyc może pełnić funkcję centrum eksperymentów eksploracji kosmosu, w tym budowania kolonii, która mogłaby się wyżywić.

Eksperyment był przygotowywany od bardzo dawna. Minęło 15 lat odkąd naukowcy po raz pierwszy zaoferowali swoją pracę i poprosili o próbki księżycowe. Ich prośba została przyjęta 18 miesięcy temu. W sumie otrzymali 12 gramów ziemi zebranej głównie przez Apollo 11 (ale także przez misje 12 i 17).

W doświadczeniu wzięło udział dwanaście roślin. Plastikowe „donniczki” były dla nich wielkości naparstka. Są one powszechnie używane do hodowli komórkowych. Każdą z nich wypełniono gramem ziemi księżycowej, dodano wodę i trochę nawozu, a także kilka nasion kwiatu Arabidopsis thaliana (Reticulata Tala). Ten kwiat jest znany z tego, że szybko rośnie i jest w stanie przetrwać w każdych niesprzyjających warunkach, a teraz rozprzestrzenił się na wszystkie kontynenty z wyjątkiem Antarktydy. Ale jednocześnie nie jest mchem ani porostem. Może wytwarzać tlen, jest jadalny (choć nieprzyjemny w smaku) i ogólnie jest znacznie bardziej skomplikowany.

Rezuchowidka Tala jest jedną z najprostszych roślin kwitnących, dlatego badacze lubią z nią eksperymentować. Na przykład w 2019 roku Chińczycy wysłali swoje nasiona na drugą stronę księżyca na statku kosmicznym Chang'e-4. Chińscy naukowcy chcieli sprawdzić, czy możliwe jest stworzenie zamkniętego ekosystemu w statku kosmicznym, w którym larwy jedwabników uwalniałyby dwutlenek węgla, a rośliny przetwarzałyby go w tlen poprzez fotosyntezę. Niestety eksperyment się nie powiódł. Wszystkie organizmy zginęły w pierwszą księżycową noc po wylądowaniu statku kosmicznego.

Ale tym razem Amerykanie z University of Florida odnieśli duży sukces. Co zaskakujące, prawie wszystkie nasiona posadzone w ciemnej księżycowej glebie wykiełkowały i zaczęły rosnąć. Sugeruje to, że taka gleba nie zakłóca hormonów i sygnałów zaangażowanych w rozwój roślin.

Kiełki rezuchowidki pokazały, że wcale nie były entuzjastycznie nastawione do swojego siedliska. Sadzonki były mniejsze i rosły wolniej niż ich ziemscy bracia. Korzenie były karłowate, liście wąskie. Nawet w popiele wulkanicznym kwiat rósł znacznie silniej.

Rezuchowidka jest stale wykorzystywana w badaniach, więc jej kod genetyczny jest od dawna dobrze znany. Pozwoliło to naukowcom zbadać, w jaki sposób obca gleba wpłynęła na ekspresję genów rośliny. Okazało się, że trzy najmniejsze rośliny wykazywały ponad sto genów związanych ze stresem. Używały narzędzi powszechnie używanych do radzenia sobie z substancjami zawartymi w ziemi, takimi jak sól i metale, chociaż w glebie księżycowej nie było soli i nie ma znacznie więcej cząstek metali niż w ziemi.

Najgorzej wypadły kiełki wyhodowane w glebie zebranej podczas misji Apollo 11. Stały się lekko fioletowe, być może dlatego, że podczas transportu gleba została narażona na ostrzejsze działanie środowiska kosmicznego. Rośliny wyhodowane w próbkach z Apollo 12 i Apollo 17 wyglądały lepiej.

Nawet rośliny, które wyglądały zdrowo, zgodnie z analizą genów, dawały z siebie wszystko. Powierzchnia Księżyca jest regularnie bombardowana przez promienie kosmiczne i wiatr słoneczny, zawiera cząsteczki żelaza i maleńkie kawałki szkła. Teraz naukowcy chcą znaleźć najwydajniejszy sposób uprawy roślin w takiej glebie i pomóc sadzonkom uniknąć czynników stresowych.

Koniczyna Tala należy do tej samej rodziny roślin co brokuły, jarmuż, rzepa i kalafior. Dlatego taka analiza może stać się podstawą przyszłych szklarni kosmicznych. Po potwierdzeniu, że uprawa czegoś w glebie księżycowej jest możliwa w praktyce, naukowcy chcą teraz szukać suplementów, które najlepiej się do tego przyczynią. I szukają roślin, które przydadzą się przyszłym kolonistom, a jednocześnie będą się najlepiej rozwijać.