Могут ли растения расти в лунном грунте? Интереснейшее исследование, недавно опубликованное в журнале Communications Biology, рассказывает об эксперименте, в ходе которого образцы лунного грунта, собранные во время миссий "Аполлон", использовались для выращивания растений. Удивительно, но впервые земное растение, Arabidopsis thaliana, известное в народе как кресс-салат, смогло выжить в образцах лунного грунта.   

Photo Illustration by The Daily Beast/Getty

Для своего исследования ученые из Университета Флориды использовали 12 образцов лунной почвы, собранных во время миссий "Аполлон-11, 12 и 17" в период с 1969 по 1972 год. Кроме лунных образцов, они также использовали 16 образцов вулканического пепла, собранных на Земле, а затем сравнили рост растений кресс-салата в всех типах образцов. Чтобы избежать каких-либо противоречий, исследователи использовали вулканический пепел с тем же содержанием минералов и размером частиц, что и в лунном грунте.

В течение года они изучали образцы почвы, тщательно следили за ростом и генетическим составом растений, выращенных в этих образцах, и получили ряд поразительных результатов.  

Почему именно кресс-салат?

Когда у исследователей спросили, почему они выбрали именно кресс-салат, доктор Роберт Ферл, почетный профессор Университета Флориды и один из авторов исследования, объяснил, что это растение было выбрано по целому ряду очень важных причин. В своем интервью изданию Interesting Engineering он пояснил: "Прежде всего, это растение Arabidopsis thaliana чрезвычайно хорошо изучено на Земле. Существуют тысячи лабораторий по всему миру, которые работают или работали с этим растением, поэтому мы знаем об этой культуре очень много - от каждого нуклеотида в его геноме до того, какие гены экспрессируются в его солевом растворе".

Затем он добавил: "Вторая причина заключается в том, что это растение имеет небольшие размеры и может расти в ограниченном количестве материала. Мы вырастили одно растение практически в одном грамме образца, (один грамм лунного грунта равен объёму одной чайной ложки). Еще одним аспектом является то, что арабидопсис является важной частью 20-летних исследований, связанных с космосом. Это растение побывало на борту космической станции. Оно побывало на космическом шаттле. Так что у нас есть не только большая база наземных исследований, но и масса данных, связанных с космосом".

Все вышеперечисленные особенности заставили исследователей сделать вывод, что арабидопсис,  будет лучшим растением для экспериментов на лунной почве. В ходе эксперимента кресс-салат выращивался как в образцах вулканического пепла, так и в лунном грунте.

Сбор урожая кресс-салата, растущего в лунном грунте. Тайлер Джонс, UF/IFAS

Насколько успешно растения развивались в лунной почве?

Несмотря на схожий минеральный состав, образцы лунной почвы и вулканического пепла по-разному способствовали росту растений. Многие растения на лунной почве росли с одинаковой формой и цветом, но в других были обнаружены красновато-черные пигменты. Эти оттенки свидетельствуют о перенесенном стрессе. Более того, растения, выращенные в лунном грунте, росли медленно и отставали в росте и экспрессировали больше генов стресса, чем растения, выращенные в вулканическом пепле.

Темноокрашенные растения, выросшие в образцах лунного грунта, продемонстрировали наличие более 1 000 белков стресса. Так растение Apollo 11 экспрессировало 465 генов, а образцы Apollo 17 и Apollo 12 - 113 и 265 соответственно. Основной причиной стресса явилось наличие металлов, высокореактивных соединений кислорода и солей. Интересно, что только растения, посаженные в образцах "Аполлона-12" и "Аполлона-17", смогли продемонстрировать некий рост. Растение из образца "Аполлона-11" практически не развивалось.

Исследователь объясняет, что образцы были взяты из разных слоев почвы во время полетов "Аполлона". Образец грунта "Аполлона-11" находился в контакте с поверхностью Луны гораздо дольше, чем образцы "Аполлона-12" и "Аполлона-17". Возможно, длительный контакт с поверхностью Луны повредил образец почвогрунта, и поэтому растение в образце "Аполлона-11" не показало какого-либо роста.

Исследователь объясняет, что во время миссий "Аполлон" образцы были взяты из различных слоев почвы. При этом образец грунта "Аполлона-11" находился в контакте с поверхностью Луны гораздо дольше, чем образцы "Аполлона-12" и "Аполлона-17". Возможно, длительное пребывание на поверхности Луны повредило материал, что стало причиной отсутствия роста растения.

В конце своего исследования ученые пришли к выводу, что растения можно выращивать в лунном грунте, но по сравнению с вулканическим пеплом такой материал не способствуют росту растений, особенно если он побывал на поверхности Луны. Поскольку лунная поверхность часто подвергается воздействию солнечного ветра и многочисленных видов космических излучений, которые вредят почве, рост растений лучше происходит в грунте, который меньше подвергался воздействию внешней среды нашего спутника.

Наиболее значимые результаты эксперимента с лунной почвой

По сравнению с вулканическим пеплом химический состав и наличие металлических фрагментов также снижают пригодность лунного грунта для нормального развития растений. Однако самым главным результатом этого эксперимента все же является то, что ученым каким-то образом удалось вырастить растения в материалах лунного грунта.

Подчеркивая важность этого результата, соавтор и геолог Стивен Элардо сказал: "С точки зрения геологии, я считаю, что лунный грунт очень сильно отличается от любой почвы, которую вы найдете здесь, на Земле. Я думаю, удивительно, что растение все еще растет. Оно испытывает стресс, но не погибает. Оно не отказывается расти, оно приспосабливается".

Авторы исследования также обращают внимание на то, что дальнейшие исследования могут позволить нам узнать, каким образом можно эффективно выращивать растения в лунных условиях. Поэтому в ходе последующих экспериментов мы должны лучше понять, как земные растения взаимодействуют с лунным грунтом.

Источники:  Journal Interesting Engineering, Journal The Dailybeast
(https://www.thedailybeast.com/scientists-grew-plants-in-lunar-soil-for-first-time-ever)
(https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2013/06may_arabidopsis)