در یک مطالعه منتشر شده در ژورنال Communications Biology، محققان دانشگاه فلوریدا نشان دادند که گیاهان میتوانند در خاک ماه با موفقیت جوانه زده و رشد کند. مطالعه آنان همچنین نحوه پاسخ زیستی گیاهان به خاک ماه را مورد بررسی قرار داد.
به گزارش ایده زیست نوترکیب به نقل از ساینس دیلی، این پژوهش اولین قدم به سمت پرورش گیاه در آینده برای تامین اکسیژن و غذا در سطح ماه و ماموریت های فضایی ست. این پژوهش زمانی انجام می شود که برنامه ارتیمس قصد دارد تا انسان را به ماه بازگرداند.
به گفته دکتر راب فلور از نویسندگان مقاله و استاد ممتاز دانشگاه فلوریدا گفت: ارتمیس نیازمند درک بهتری از چگونگی رشد گیاهان در فضاست.
به گفته دکتر پائول از دیگر نویسندگان این پژوهش، حتی در نخستین روز های پژوهش های مربوط به ماه، گیاهان نقش مهمی را ایفا کرده اند. گیاهان به مشخص کردن اینکه نمونه های خاکی که از ماه بازگردانده شده اند پناهگاه پاتوژن ها و یا سایر اجزای تهدید کننده حیات زمینی نیستند کمک کرده است. اما این گیاهان تنها با سنگ پوش ماه (regolith) غبار آلود شده بودند اما هرگز در آن رشد نکرده بودند.
دکتر پائول و فرل از متخصصان بین المللی شناخته شده در زمینه مطالعه گیاهان در ماه هستند.
به گفته دکتر فرل برای آینده و در مورد ماموریت های طولانی تر آینده، ممکن است از ماه به عنوان یک مرکز یا سکوی پرتاب استفاده کنیم. بنابرین منطقی است از خاکی استفاده کنیم که پیشتر در آنجا بوده است، بنابراین چه اتفاقی میافتد وقتی که گیاهی را در خاک ماه رشد میدهیم؟ چیزی کاملا متفاوت از تجربه تکاملی گیاه؟ گیاه در گلخانه های سطح ماه چگونه رفتار خواهد کرد؟ آیا میتوانیم کشاورزانی در سطح ماه داشته باشیم؟
برای شروع به پاسخ دادن به این پرسش ها فرل و پل بلک یک آزمایش ساده فریبنده را طراحی کردند: بذر را در خاک ماه بکارید، آب اضافه کنید، نور و مواد مغذی را افزوده و نتایج را ثبت کنید.
چالش: دانشمندان فقط دوازده گرم – فقط چند قاشق چای خوری- از خاک ماه داشتند که با آن این آزمایش را انجام دهند. با امانت گرفتن از ناسا، این خاک طی ماموریت های آپولو 11، 12 و 17 جمع آوری شد. پاول و فرل در طی دوره یازده ساله برای کار با این سنگپوش (legoliht) های سطح ماه درخواست داده اند تا شانس شان را برای کار بر روی این سنگ پوش ها امتحان کنند.
این مقدار کم خاک، بدون در نظر گرفتن ارزش علمی و تاریخی غیر قابل محاسبه آن، به این معنی بود که پائول و فرل مجبور بودند که آزمایشی در مقیاس کوچک و با دقت طراحی کنند. برای رشد این باغ قمری شان، از چاه هایی به اندازه یک انگشتانه در ظروف پلاستیکی که عموما برای کاشت سلول ها استفاده می شد استفاده کردند. هر چاه به عنوان یک گلدان عمل میکرد. هنگامی که هر گلدان را با تقریبا یک گرم از خاک ماه پر میکردند، دانشمندان خاک را با محلولی غذایی مرطوب میکردند و چند دانه از گیاه آرابیدوپسیس را به آن اضافه می کردند.
آرابیدوپسیس به صورت گسترده در علوم گیاهی استفاده می شود زیرا کد ژنتیکی آن به طور کامل نقشه برداری شده است. رشد آرابیدوپسیس در خاک ماه به محققان این اجازه را می دهد که بفهمند که چطور خاک بر روی گیاه تا سطح بیان ژن اثر میگذارد.
برای مقایسه، محققان آرابیدوپسیس را در JSC-1A نیز کاشتند، یک ماده زمینی که خاک واقعی ماه و نیز خاک مریخ و خاک زمین در شرایط حاد را شبیه سازی میکند. گیاهان رشد داده شده در این خاک های غیر ماه گروه کنترل پژوهش بودند.
پیش از پژوهش محققان مطمئن نبودند که آیا دانه های کاشته شده در خاک ماه جوانه خواهند زد یا نه. اما تقریبا همه آنها جوانه زدند.
دکتر پائول گفت: ما شگفت زده شدیم، ما این را پیشبینی نمی کردیم. این اتفاق به ما میگوید که خاک ماه در هورمون ها و سیگنال های درگیر در جوانه زنی گیاه اختلال ایجاد نمی کند.
با این حال، با گذر زمان، محققان تفاوت بین گیاهان رشد یافته در خاک ماه و گروه کنترل را مشاهده کردند. برای مثال، برخی از گیاهان رشد یافته در خاک ماه کوچکتر بودند، کند تر رشد میکردند، و از نظر اندازه متفاوت تر از همتایانشان بودند.
پل توضیح داد که همه اینها نشانه های فیزیکی ای بودند که نشان میداد گیاهان برای مقابله با ساختاری شیمیائی و ساختاری خاک ماه تلاش میکردند، این مورد زمانی که محققان الگوی بیان ژن های گیاهان را تحلیل کردند بیشتر تایید شد.
دکتر پائول توضیح داد که در سطح ژنتیکی گیاهان از ابزار هایی استفاده کردند که عموما برای غلبه بر عوامل استرس زا مانند نمک، فلزات و یا استرس اکسیداتیو استفاده میشد. بنابرین میتوان فهمید که گیاهان محیط خاک ماه را به عنوان یک عامل استرس زا در نظر میگرفتند. در نهایت ما میخواهیم که از داده های بیان ژن برای کمک به کاهش پاسخ استرس گیاهان استفاده کنیم به حدی که گیاهان و به طور خاص محصولات کشاورزی با کمترین تاثیر بر سلامت شان بتوانند در خاک ماه رشد کنند.
به گفته دکتر پائول و دکتر فرل اینکه گیاه چگونه به خاک ماه پاسخ میدهد ممکن است به اینکه خاک از چه نقطه ای برداشت شده است ربط داشته باشد.
برای مثال محققان دریافتند که گیاهانی که بیشترین نشانه تنش را داشتند آنهایی هستند که در خاکی که زمین شناسان به آن خاک بالغ ماه میگویند رشد کرده اند. اینها خاک هایی هستند که بیشتر در معرض باد های کیهانی هستند که باعث تغییر ترکیب این خاک ها می شوند. از سوی دیگر، گیاهانی که در محیط های با خاکی نسبتا کمتر بالغ رشد کرده اند عملکرد بهتری داشتند.
دکتر الاردو گفت گیاهان رشد یافته در خاک ماه ممکن است خود خاک را نیز تغییر دهند. ماه مکانی بسیار بسیار خشک است. مواد معدنی موجود در خاک ماه چگونه به رشد گیاه در آن پاسخ میدهند؟ با افزودن آب و مواد مغذی؟ آیا افزودن آب باعث میشود مواد معدنی برای گیاهان مهمان نواز تر شوند؟
مطالعات بعدی بر اساس این سوالات و موارد مشابه دیگر خواهد بود. اکنون دانشمندان اولین گامی که برای رشد گیاهان در ماه برداشته اند را جشن میگیرند.
دکتر فرل گفت: ما میخواستیم این ازمایش را انجام دهیم زیرا برای سال ها ما در حال طرح این پرسش بودیم که آیا گیاهان در خاک ماه رشد خواهند کرد؟ و معلوم شد پاسخ به این سوال ” بله” است.
