کاشت گیاه در ماه برای اولین بار در تاریخ بشر

فهرست مطالب نمایش

اخبار بیولوژی

دانشمندان گیاهان را در خاک ماه رشد می‌دهند

عکس استوک نشان دهنده یک گیاه در حال رشد در ماه.

دانشمندان گیاهانی را در خاک ماه رشد داده اند، که اولین مورد در تاریخ بشر و لحظه ای احساسی در کاوش فضا است.

در مقاله ای تحقیقاتی جدید که در ژورنال Communications Biology در 12 می 2022 منتشر شد، دانشمندان دانشگاه فلوریدا نشان دادند که گیاهان می‌توانند با موفقیت در خاک ماه جوانه بزنند و رشد کنند. مطالعه آنها چگونگی واکنش بیولوژیکی گیاهان با خاک ماه را بررسی کرد، همچنین به عنوان سنگپوش قمری شناخته می‌شود، که به طور اساسی با خاک معمولی موجود در زمین متفاوت است.

این تحقیق اولین قدم به سوی رشد گیاهان برای غذا و اکسیژن در ماه یا در طی ماموریت‌های فضایی در آینده است. این تحقیق زمانی انجام می‌شود که برنامه آرتمیس قصد دارد انسان ها را به ماه بازگرداند.

Rob Ferl ، یکی از نویسندگان این تحقیق و استاد برجسته علوم باغبانی در مؤسسه علوم غذایی و کشاورزی (UF/IFAS) گفت: “آرتمیس به درک بهتری از نحوه رشد گیاهان در فضا نیاز دارد.”

Anna-Lisa Paul سمت چپ، و Rob Ferl در آزمایشگاه خود با خاکهای قمری کار می‌کنند.

عکس UF/IFAS توسط Tyler Jones

Anna-Lisa Paul، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد پژوهشگر علوم باغبانی در UF/IFAS، گفت که حتی در روزهای اولیه کاوش ماه، گیاهان نقش مهمی داشتند.

Paul گفت: «گیاهان کمک کردند تا مشخص شود که نمونه‌های خاکی که از ماه بازگردانده شده‌اند، حاوی پاتوژن‌ها یا سایر اجزای ناشناخته‌ای نیستند که به حیات زمینی آسیب می‌رسانند، بلکه این گیاهان فقط با ‌سنگپوش قمری غبارآلود شده‌اند و هرگز در آن رشد نکرده‌اند.

Paul و Ferl از کارشناسان شناخته شده بین المللی در مطالعه گیاهان در فضا هستند. آنها از طریق آزمایشگاه گیاهان فضایی UF آزمایشاتی را بر روی شاتل‌های فضایی، به ایستگاه فضایی بین المللی و در پروازهای زیرمداری ارسال کرده اند.

Anna-Lisa Paul سعی می‌کند خاک ماه را با یک پیپت مرطوب کند. دانشمندان دریافتند که خاک‌ها آب را دفع می‌کنند (آبگریز هستند) و باعث می‌شوند که آب روی سطح به هم بچسبد. هم زدن فعال مواد با آب برای شکستن آبگریزی و خیس شدن یکنواخت خاک مورد نیاز بود. پس از مرطوب شدن، خاک‌های قمری می‌توانند با عمل مویرگی برای کشت گیاه خیس شوند.

عکس UF/IFAS توسط Tyler Jones

برای ماموریت‌های فضایی آینده و طولانی‌تر، ممکن است از ماه به عنوان مرکز یا سکوی پرتاب استفاده کنیم. Ferl گفت: منطقی است که بخواهیم از خاکی که از قبل وجود دارد برای رشد گیاهان استفاده کنیم. «بنابراین، وقتی گیاهی در خاک ماه رشد می‌کند، چه اتفاقی می‌افتد؟ این چیزی است که کاملاً خارج از تجربه تکاملی یک گیاه است. آیا می‌توانیم کشاورزانی در کره ماه داشته باشیم؟»

برای شروع پاسخ به این سؤالات، Ferl و Paul یک آزمایش ساده فریبنده طراحی کردند: بذرها را در خاک قمری بکارید، آب، مواد مغذی و نور را اضافه کنید و نتایج را ثبت کنید.

گیاهان Arabidopsis 6 روز پس از کاشت بذرها. چهار چاه سمت چپ حاوی گیاهانی هستند که در شبیه‌ساز خاک ماه JSC-1A رشد می‌کنند. سه چاه سمت راست حاوی گیاهانی هستند که در خاک‌های قمری رشد می‌کنند و در طول ماموریت‌های Apollo 11، 12 و 17 جمع آوری شده اند.

عکس UF/IFAS توسط Tyler Jones

مشکل: دانشمندان فقط 12 گرم (فقط چند قاشق چایخوری) خاک ماه داشتند که با آن این آزمایش را انجام دادند. این خاک در طی ماموریت‌های Apollo 11، 12 و 17 به ماه جمع آوری شد و سپس در ناسا به امانت ماند. Paul و Ferl سه بار در طول 11 سال فعالیت شان سنگپوش قمری درخواست دادند.

همچنین اخبار بیشتر بخوانید:

پنج مورد از بهترین گیاهان تصفیه‌کننده هوا برای خانه شما

ترکیب شیمیایی تقویت کننده رشد و ضد پیری در ریشه گیاه و جنین حیوانات

مقدار کم خاکی که جمع آوری شده بود، جدا از اهمیت تاریخی و علمی بی‌شمار آن، به این معنی بود که Paul و Ferl مجبور بودند آزمایشی در مقیاس کوچک و با دقت طراحی کنند. محققان برای رشد باغ کوچک قمری خود، از چاه‌هایی انگشتی (بسیار کوچک) در صفحات پلاستیکی استفاده کردند که معمولاً برای کشت سلول ها استفاده می‌شود. هر چاه به عنوان یک گلدان عمل می‌کرد. هنگامی که هر “گلدان” را با تقریباً یک گرم خاک قمری پر کردند، دانشمندان خاک را با یک محلول غذایی مرطوب کردند و چند دانه از گیاه Arabidopsis را اضافه کردند.

Arabidopsis به طور گسترده در علوم گیاهی استفاده می‌شود زیرا کد ژنتیکی آن به طور کامل ترسیم شده است. رشد آن در خاک ماه به محققان این امکان را داد تا بینش بیشتری در مورد چگونگی تأثیر خاک بر گیاهان تا سطح بیان ژن داشته باشند.

Rob Ferl سمت چپ، و Anna-Lisa Paul به صفحات پر از خاک قمری و قسمتی با خاک‌های گروه کنترل نگاه می‌کنند که اکنون زیر چراغ‌های LED در حال رشد هستند. در آن زمان، دانشمندان نمی‌دانستند که آیا این دانه ها حتی در خاک ماه جوانه می‌زنند یا خیر.

عکس UF/IFAS توسط Tyler Jones

به عنوان نقاط سنجش، محققان همچنین Arabidopsis را در JSC-1A، یک ماده زمینی که از خاک واقعی ماه تقلید می‌کند، کاشتند و همچنین خاک‌های مریخ و خاک‌های زمینی را از محیط‌های شدید شبیه سازی کردند. گیاهان رشد یافته در خاک‌های غیر قمری، گروه کنترل آزمایش بودند.

قبل از آزمایش، محققان مطمئن نبودند که آیا بذرهای کاشته شده در خاک‌های قمری جوانه می‌زنند یا خیر. اما تقریباً همه آنها این کار را کردند.

با مشاهده جوانه زدن گیاهان شگفت زده شدیم، چون آن را پیش بینی نکرده بودیم. این به ما می‌گفت که خاک‌های ماه، هورمون‌ها و سیگنال‌های مربوط به جوانه‌زنی گیاهان را قطع نمی‌کنند.»

با این حال، با گذشت زمان، محققان تفاوت‌هایی را بین گیاهان رشد یافته در خاک قمری و گروه شاهد مشاهده کردند. به عنوان مثال، برخی از گیاهان رشد کرده در خاک‌های قمری کوچکتر و کندتر رشد کردند یا از نظر اندازه متفاوت تر از همتایان خود بودند.

Paul توضیح داد که اینها همه نشانه‌های فیزیکی بودند که نشان می‌داد گیاهان برای مقابله با ساختار شیمیایی و ساختاری خاک ماه عمل می‌کردند. زمانی که محققان الگوهای بیان ژن گیاهان را تجزیه و تحلیل کردند، این موضوع بیشتر مورد تایید قرار گرفت.

Paul گفت: «در سطح ژنتیکی، گیاهان ابزارهایی را که معمولاً برای مقابله با عوامل استرس‌زا، مانند نمک و فلزات یا استرس اکسیداتیو استفاده می‌شوند، بیرون می‌کشند، بنابراین می‌توانیم استنباط کنیم که گیاهان محیط خاک ماه را استرس‌زا می‌دانند. » در نهایت، ما می‌خواهیم از داده‌های بیان ژن برای کمک به بررسی چگونگی بهبود واکنش‌های استرسی تا سطحی که گیاهان قادر به رشد در خاک ماه هستند و تأثیر بسیار کمی بر سلامت آنها دارند، استفاده کنیم.»

Ferl و Paul، که در این مطالعه با Stephen Elardo، استادیار زمین‌شناسی در UF همکاری کردند، می‌گویند که نحوه واکنش گیاهان به خاک ماه ممکن است به محل جمع‌آوری خاک مرتبط باشد. برای مثال، محققان دریافتند گیاهانی که بیشترین نشانه‌های تنش را دارند، آن‌هایی هستند که در خاکی که زمین‌شناسان قمری آن را خاک ماه بالغ می‌نامند، رشد کرده‌اند. این خاک‌های بالغ آن‌هایی هستند که بیشتر در معرض باد کیهانی قرار دارند که ترکیب آنها را تغییر می‌دهد. از سوی دیگر، گیاهانی که در خاک‌های نسبتاً بالغ رشد می‌کنند بهتر عمل می‌کنند.

Elardo گفت: رشد گیاهان در خاک‌های قمری ممکن است خود خاک را نیز تغییر دهد.

ماه مکانی بسیار بسیار خشک است. با اضافه شدن مواد مغذی و آّب، مواد معدنی موجود در خاک ماه چه واکنشی به رشد گیاه نشان خواهند داد؟ Elardo گفت: آیا افزودن آب باعث می‌شود مواد معدنی بهتری برای گیاهان فراهم شود؟».

مطالعات بعدی بر اساس این سوالات و موارد دیگر خواهد بود. در حال حاضر، دانشمندان در حال جشن گرفتن اولین گام ها به سمت رشد گیاهان در ماه هستند.

Ferl گفت: «ما می‌خواستیم این آزمایش را انجام دهیم، زیرا سال‌ها این سؤال را می‌پرسیدیم: آیا گیاهان در خاک ماه رشد می‌کنند؟» “جواب معلومه، بله است.”

مرجع: “گیاهانی که در سنگپوش قمری آپولو رشد کرده اند – رونوشت‌های مرتبط با استرس را ارائه می‌دهند که چشم انداز کاوش ماه را نشان می‌دهد.”