Maggio 19, 2022

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Per la prima volta nella storia, gli scienziati sono stati in grado di coltivare piante sul suolo lunare

In un nuovo articolo pubblicato sulla rivista Biologia della comunicazionee ricercatori di Università della Florida (UF), Stati Uniti, Hanno dimostrato che le piante possono germogliare e crescere con successo sul suolo lunare. Il loro studio ha anche esaminato come le piante rispondono biologicamente sulla superficie della luna Conosciuto anche come regolite lunare, che è fondamentalmente diverso dal suolo terrestre.

questo lavoro È il primo passo verso la crescita di un giorno piante per cibo e ossigeno sulla luna o durante le missioni spaziali. Questa ricerca avviene istantaneamente Quando il programma Artemis prevede di riportare gli umani sulla luna.

In questa foto del 2021 fornita dall’Università della Florida, Institute of Food and Agricultural Sciences, un ricercatore colloca il crescione coltivato durante un esperimento sul suolo lunare in una fiala per analisi genetiche, in un laboratorio a Gainesville, in Florida. Per la prima volta, gli scienziati hanno utilizzato il suolo lunare raccolto dai camminatori lunari molto tempo fa per coltivare piante e i risultati sono abbastanza promettenti che la NASA e altri stanno già immaginando serre lunari per la prossima generazione di esploratori lunari. (Tyler Jones/UF/IFAS tramite AP)

“Artemis richiederà una migliore comprensione di come coltivare piante nello spazio”, Lei disse Rob Ferrelluno degli autori dello studio e Distinguished Professor of Horticultural Sciences presso l’UF Institute for Food and Agricultural Sciences (IFAS).

Notò che anche nei primi giorni dell’esplorazione lunare, le piante giocavano un ruolo importante. Anna Lisa PaoloE È anche uno degli autori dello studio e professore di ricerca in scienze dell’orticoltura presso l’UF/IFAS.

“Le piante hanno aiutato a dimostrarlo I campioni di suolo prelevati dalla Luna non contengono agenti patogeni o altri componenti sconosciuti che danneggerebbero la vita sulla Terra.Ma queste piante erano state semplicemente spolverate nella regolite lunare e non erano mai state coltivate in esse.

In questa foto, un ricercatore raccoglie una pianta di crescione dal suolo lunare in un laboratorio a Gainesville, in Florida. Foto: A.P

Paul e Ferrell sono esperti riconosciuti a livello internazionale nello studio delle piante nello spazio. Attraverso l’UF Space Plants Laboratory, hanno inviato esperimenti su veicoli spaziali alla Stazione Spaziale Internazionale e nei voli suborbitali.

Per missioni spaziali più lunghe in futuro, Possiamo usare la luna come asse o trampolino di lancio. Ha senso che vogliamo usare il terreno che abbiamo già per coltivare le piante”. ha detto Ferrell. “Quindi cosa succede quando coltivi piante sul suolo lunare, qualcosa al di fuori dell’esperienza evolutiva della pianta? Cosa faranno le piante nella serra lunare? Potremmo avere coltivatori di luna?

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Per iniziare a rispondere a queste domande, Ferrell e Paul hanno progettato un esperimento apparentemente semplice: piantare semi nel suolo lunare, aggiungere acqua, sostanze nutritive e luce e registrare i risultati.

Complicazioni: Gli scienziati avevano solo 12 grammi, solo pochi cucchiaini, di terreno lunare per eseguire questo esperimento. In prestito dalla NASA, questo terreno è stato raccolto durante missioni Apollo 11, 12 e 17 alla luna. Paul e Ferrell hanno presentato domanda per tre volte nel corso di 11 anni per l’opportunità di lavorare con la regolite lunare.

La piccola quantità di terreno, per non parlare della sua innumerevole importanza storica e scientifica, significava che Paul e Ferrell Hanno dovuto progettare un esperimento attentamente progettato su piccola scala. Per far crescere il loro mini giardino lunare, i ricercatori hanno utilizzato pozzi delle dimensioni di un ditale in piatti di plastica tipicamente utilizzati nella coltura cellulare. Ognuno funziona bene come una ciotola. Una volta che ogni “vaso” è stato riempito con circa un grammo di terreno lunare, gli scienziati hanno inumidito il terreno con una soluzione nutritiva e hanno aggiunto alcuni semi fabbrica Arabidopsi.

Arabidopsi È ampiamente utilizzato nelle scienze vegetali perché il suo codice genetico è completamente assegnato. La coltivazione dell’Arabidopsis nel suolo lunare ha consentito ai ricercatori di comprendere meglio come il suolo influisce sulle piante, fino al livello di espressione genica.

Come punto di confronto, i ricercatori hanno anche trapiantato Arabidopsis in JSC-1A, un materiale macinato che simulava il suolo lunare reale, nonché il suolo marziano simulato e il suolo terrestre da ambienti difficili. Le piante coltivate in questo terreno non lunare erano il gruppo di controllo per l’esperimento.

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Prima dell’esperimento, i ricercatori non erano sicuri se i semi piantati nel suolo lunare sarebbero germogliati. Ma quasi tutti lo facevano.

“Siamo rimasti stupiti. Non ce lo aspettavamo.» «Questo è quello che ci ha detto Il suolo lunare non ha interrotto gli ormoni e i segnali che entrano nella germinazione delle piante”.

Anna Lisa Ball, a sinistra, e Rob Ferrell lavorano sul suolo lunare nel loro laboratorio a Gainesville, in Florida. Foto: Tyler Jones tramite AP.

Tuttavia, nel tempo, i ricercatori oDifferenze osservate tra le piante coltivate nel suolo lunare e il gruppo di controllo. Ad esempio, alcune piante che crescevano sul suolo lunare erano di dimensioni più piccole, crescevano più lentamente o avevano dimensioni più varie rispetto alle loro controparti.

Questi erano tutti segni fisici di esso Le piante si stavano adattando Paul ha spiegato la composizione chimica e strutturale del suolo lunare. Ciò è stato confermato anche quando i ricercatori hanno analizzato i modelli di espressione genica delle piante.

A livello genetico, le piante stabilivano gli strumenti normalmente utilizzati per affrontare i fattori di stress, Come sale, minerali o stress ossidativo Da cui possiamo concludere che le piante considerano stressante l’ambiente del suolo lunare “, ha detto Paolo. “In definitiva, vorremmo utilizzare i dati di espressione genica per aiutare ad affrontare come possiamo migliorare le risposte allo stress fino al livello in cui si trovano le piante, in particolare le colture”.Possono crescere nel suolo lunare con scarsi effetti sulla loro salute”.

Come rispondono le piante al suolo lunare? Può essere correlato a dove è stato raccolto il terreno, Ferrel e Paul, che hanno collaborato allo studio, hanno dichiarato: Stefano Elardoassistente professore di geologia nella stessa casa di studi.

Ad esempio, i ricercatori hanno scoperto che le piante che mostravano più segni di stress erano quelle che crescevano in quello che i geologi lunari chiamano suolo lunare maturo. Questi suoli maturi sono maggiormente esposti ai venti cosmici, che ne alterano la composizione. D’altra parte, le piante coltivate in terreni relativamente meno maturi hanno ottenuto risultati migliori.

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Differenze tra piante di crescione coltivate nella cenere vulcanica dalla Terra (a sinistra), che avevano la stessa dimensione delle particelle e composizione minerale del suolo lunare (a destra) dopo 16 giorni. Foto: Tyler Jones tramite AP.

Le piante in crescita nel suolo lunare possono anche cambiare il suolo stessoOsservò Elardo.

“La luna è un luogo molto, molto secco. In che modo i minerali nel suolo lunare risponderanno alla crescita delle piante su di esso aggiungendo acqua e sostanze nutritive? L’aggiunta di acqua renderà la mineralogia più adatta alle piante?”, ha detto Elard.

Gli studi di follow-up si baseranno su queste domande e altro ancora. Per adesso, Gli scienziati celebrano i primi passi nella coltivazione delle piante sulla Luna.

“Volevamo fare questo esperimento perché per anni ci siamo posti questa domanda: le piante crescono sul suolo lunare?”, ha detto Ferrell. “La risposta risulta essere sì”.