julio 4, 2022

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¿Qué tan bien crecen las plantas en el polvo lunar? – Primeras muestras de regolito lunar probadas de las misiones Apolo

Resultados mixtos: por primera vez, las plantas terrestres crecieron en material lunar real: muestras de polvo lunar de las misiones Apolo. Los cotiledones en realidad crecieron a partir de semillas en un regolito que había sido fertilizado con una solución nutritiva. Sin embargo, las plantas eran de tamaño pequeño, con hojas descoloridas, y la actividad de sus genes también indicaba reacciones de estrés masivas. Por lo tanto, cultivar plantas en suelo lunar es en principio posible, pero difícil.

Los astronautas estarán en un futuro próximo de vuelta a la luna Y tal vez allí permanentemente estaciones lunares erguido. Sin embargo, uno de los requisitos previos para una colonización satelital de la Tierra de este tipo son los recursos suficientes: se debe obtener agua, oxígeno y energía en el sitio. Lo mismo se aplica al suministro de alimentos, especialmente con las plantas.

Los invernaderos privados deberían permitir el cultivo de hortalizas en la Luna. © NASA

Plantas para futuras colonias lunares

Los científicos han estado probando durante mucho tiempo cómo se pueden cultivar las verduras y sus socios en las condiciones de la Luna y Marte. invernaderos hidropónicos Entre otras cosas en la Antártida, pero también con Análogos de regolito. Consiste en arena volcánica hawaiana, cuyos granos afilados y textura mineral son similares a los que se encuentran en el interior de la Tierra en la Luna. De hecho, los tomates, la lechuga y sus compañeros crecieron relativamente bien sobre sus contrapartes, pero ¿esto también se aplica al verdadero regolito lunar?

Anna Lisa Ball de la Universidad de Florida en Gainesville y sus colegas ahora han probado esto: fueron el primer equipo de investigación que tuvo la oportunidad de hacerlo. material lunar real Desde la cuenca de las misiones Apolo. Las muestras de la luna traídas a la Tierra por los astronautas de la NASA hace unos 50 años siguen siendo muy valiosas para la investigación planetaria y, por lo tanto, solo están disponibles para unas pocas pruebas seleccionadas.

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Primera prueba con polvo lunar Apolo

Pero después de once años de espera, Paul y su equipo finalmente tuvieron suerte: recibieron doce gramos de polvo lunar para sus experimentos agrícolas. Las muestras provinieron de tres misiones lunares diferentes: los regolitos del Apolo 11 y 12 han estado expuestos a la fuerte radiación de la superficie lunar durante algún tiempo y, por lo tanto, “maduraron” química y físicamente, explica el equipo. Por otro lado, las muestras del Apolo 17 contenían polvo lunar “inmaduro” de muestras de sitios protegidos contra la intemperie en el espacio.

Para sus pruebas, los investigadores tuvieron que usar la valiosa sustancia con moderación: usaron pequeñas muescas en una bandeja de plástico que normalmente se usa para pruebas de cultivo celular como “macetas”. Llenaron un gramo de regolito en cada una de estas depresiones, lo humedecieron con una solución nutritiva y agregaron semillas de berro (Arabidopsis thaliana), una planta experimental que ha sido probada genéticamente y bien estudiada. Un rico análogo, JSC-1A, desarrollado por la NASA, sirvió como control.

plantas lunares
Después de 16 días, las plantas en material lunar verdadero (derecha) son significativamente más pequeñas que sus contrapartes isotópicas. © Tyler Jones, UF / IFAS

La germinación funciona, el crecimiento es limitado

Resultó que todas las semillas germinaron de 48 a 60 horas después de la siembra y que las plántulas lunares desarrollaron tallos y plantas normales. “Nos sorprendió, no lo esperábamos”, dice Paul. “Esto nos muestra que el suelo lunar no interrumpe las señales y las hormonas de la germinación de las plantas”.

Después de solo unos días, las primeras diferencias se hicieron evidentes: “En comparación con las plantas análogas JSC-1A, las plantas lunares tardaron más en desplegar sus hojas, tenían rosetas más pequeñas, algunas estaban muy atrofiadas y tenían una pigmentación intensa, un indicador típico del estrés de las plantas. , ” Informe de los investigadores. En lugar del verde habitual, las plantas que crecían en el regolito lunar se tiñeron de colores marrón rojizo.

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Las plantas de prueba en las muestras del Apolo 11 fueron las más afectadas, pero el crecimiento fue ligeramente mejor en el material lunar menos degradado que en las muestras del Apolo 17, según el informe del equipo.

Respuesta marcada al estrés genético.

Para aprender más sobre las causas del crecimiento deficiente, Paul y sus colegas analizaron la actividad genética de las plantas de prueba. Aquí también había claras diferencias en el isótopo del regolito: en plantas que crecían en material lunar, cientos de genes típicos de altas cargas de estrés estaban activos. Los investigadores informaron que “el 71 por ciento de estos genes están asociados con la exposición a sales, metales y compuestos de oxígeno altamente reactivos”.

Esta respuesta de estrés genético también mostró una respuesta de gradiente al regolito lunar “maduro” de manera diferente: las plantas en el sustrato del Apolo 11 activaron 465 genes relacionados con el estrés, mientras que las plantas del Apolo 12 en el polvo lunar menos erosionado activaron ES 265 y Apolo-17. genes “Esto indica que la respuesta de la planta también depende del tipo de regolito”, escriben Ball y sus colegas.

Cultivo de cultivos lunares: posible pero difícil

En general, los resultados indican que las plantas pueden, en principio, crecer sobre el polvo lunar si se enriquece con una solución nutritiva. “Sin embargo, el regolito lunar no es un sustrato de crecimiento amigable para las plantas”, dice el equipo. Incluso las plantas que todavía están razonablemente bien desarrolladas muestran signos claros de altos niveles de estrés. Si esto se puede compensar y cómo se debe realizar más investigación ahora.

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Otra consecuencia: si construyes invernaderos lunares, debes usar el regolito “inmaduro” tanto como sea posible y con poca exposición a la radiación. Porque los cambios químico-físicos en los que el material se acumula en la superficie lunar con el tiempo parecen ser particularmente desagradables para las plantas terrestres.

Sin embargo, no está claro si las plantas pueden soportar los altos niveles de radiación en la superficie de la Luna. El módulo de aterrizaje lunar Chang’e 4 de China lo hizo en 2019 germinación exitosa que fueron detectadas por las plantas de prueba en un contenedor de germinación traído. Pruebas de crecimiento de la tierra bajo aumento de radiación mostró, sin embargo, que esto también conduce a la detención del crecimiento y reacciones de estrés de la planta. (Biología de la Comunicación, 2022; doi: 10.1038/s42003-022-03334-8)

Fuente: Universidad de Florida