Για πρώτη φορά καλλιεργήθηκαν φυτά σε δείγματα σεληνιακού εδάφους

Καταγράφοντας μια ιστορική πρωτιά, επιστήμονες κατόρθωσαν να καλλιεργήσουν φυτά σε σεληνιακό έδαφος, αξιοποιώντας δείγματα τα οποία συλλέχθηκαν στη διάρκεια των αποστολών του προγράμματος Απόλλων στη Σελήνη. Είναι η πρώτη φορά που βλάστησαν και αναπτύχθηκαν στη Γη φυτά μέσα από έδαφος κάποιου άλλου ουράνιου σώματος. 

Η μελέτη αυτή θα μπορούσε να αποτελέσει το θεμέλιο για την καλλιέργεια φυτών τα οποία θα παρέχουν οξυγόνο και τροφή στους αστροναύτες που θα βρίσκονται στη Σελήνη, εξέλιξη η οποία θα μπορούσε να αποδειχτεί ιδιαίτερα χρήσιμη καθώς το πρόγραμμα Άρτεμις της NASA στοχεύει να προσσεληνώσει την πρώτη γυναίκα και το πρώτο μη λευκό άτομο στο νότιο πόλο του φεγγαριού μέσα στην τρέχουσα δεκαετία. 

Τα πειράματα, όμως, κατέδειξαν παράλληλα το πόσο στρεσογόνο είναι για τα φυτά να αναπτύσσονται μέσα σε σεληνιακό ρηγόλιθο, όπως ονομάζεται το έδαφος του φυσικού μας δορυφόρου και το οποίο διαφέρει σε μεγάλο βαθμό από το φυσικό περιβάλλον στη Γη. 

Η μελέτη, στην οποία περιγράφεται αναλυτικά το σχετικό πείραμα δημοσιεύτηκε την Πέμπτη στο περιοδικό Communications Biology.  

Διάφορα είδη φυτών, μεταξύ των οποίων και βρώσιμα είδη, σταλεί σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας, στο διαστημικό λεωφορείο και το Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Μάλιστα, κάποια φυτά έχουν χρησιμοποιηθεί προκειμένου να αποδείξουν πως τα δείγματα σεληνιακού εδάφους δεν είναι επικίνδυνα για τις γήινες μορφές ζωής. 

Μεσολάβησαν 15 χρόνια από τη στιγμή που οι ερευνητές κατέθεσαν την πρότασή τους και το αίτημα παραχώρησης των δειγμάτων σεληνιακού εδάφους. Το αίτημα έγινε δεκτό πριν από 18 μήνες. 

Η ερευνητική ομάδα ζητήθηκε να της παραχωρηθούν 4 γραμμάρια σεληνιακού υλικού, τα οποία είχαν συλλεχθεί στο πλαίσιο της αποστολής Απόλλων 17 από τη NASA. Τελικά, η αμερικανική διαστημική υπηρεσία, αναγνωρίζοντας τα επιστημονικά οφέλη που θα μπορούσαν να προκύψουν από το πείραμα αυτό, απέστειλε δείγματα από διάφορες αποστολές, τα οποία φτάσουν σε βάρος τα 12 γραμμάρια συνολικά και συλλέχθηκαν στη διάρκεια των αποστολών 11, 12 και 17 του προγράμματος Απόλλων.  

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν για το πείραμα δοχεία φύτευσης σε μέγεθος δαχτυλήθρας. Συνήθως, αυτά τα πλαστικά δοχεία χρησιμοποιούνται για την καλλιέργεια κυττάρων. 

Οι επιστήμονες γέμισαν κάθε δοχείο με ένα γραμμάριο σεληνιακού εδάφους, προσέθεσαν θρεπτικές ουσίες και νερό, και φύτεψαν μερικούς σπόρους Arabidopsis thaliana (αραβίδοψη), ένα μικρό ανθοφόρο φυτό το οποίο ευδοκιμεί στην Ευρασία και την Αφρική. 

Το συγκεκριμένο φυτό αποτέλεσε ιδανικό δείγμα για τους ερευνητές, καθώς έχει μελετηθεί εκτενώς και ο γενετικός του χάρτης έχει αποκρυπτογραφηθεί πλήρως, γεγονός το οποίο επέτρεψε τους επιστήμονες να μελετήσουν το πώς επηρέασε το εξωγήινο έδαφος τις γενετικές εκφάνσεις του φυτού. Επίσης, η αραβίδοψη έχει σταλεί ήδη στο διάστημα, τόσο στο διαστημικό λεωφορείο όσο και το Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, επομένως η ομάδα διέθετε ήδη επιστημονικά δεδομένα για να συγκρίνει τα δικά της αποτελέσματα. 

Σπόροι από το ίδιο φυτό τοποθετήθηκαν επίσης μέσα σε συνθετική ουσία που προσομοιώνει το σεληνιακό έδαφος, καθώς και σε ηφαιστειακή στάχτη, όπως και άλλα δείγματα εδάφους από ακραία περιβάλλοντα. 

Έκπληκτοι οι επιστήμονες διαπίστωσαν πως σχεδόν όλοι οι σπόροι που φυτεύτηκαν στο σκουρόχρωμο σεληνιακό έδαφος βλάστησαν και άρχισαν να αναπτύσσονται. Όμως, τα βλαστάρια αυτά εμφάνισαν σημάδια των δυσκολιών που αντιμετώπισαν καθώς προσαρμόζονταν στο σεληνιακό έδαφος: τα φυτά ήταν μικρότερα σε μέγεθος σε σχέση με εκείνα που φύονται στον πλανήτη μας, ενώ αναπτύσσονταν με βραδύτερους ρυθμούς. Το ριζικό σύστημα ήταν επίσης μικρότερο του κανονικού, ενώ τα φυτά χρειάστηκαν περισσότερο χρόνο για να αναπτύξουν φύλλα σε σχέση με τους σπόρους που φυτεύτηκαν σε ηφαιστειακή στάχτη. Μάλιστα, σε ορισμένα από τα φυτά που αναπτύσσονταν στο σεληνιακό έδαφος σχηματίστηκαν σκούρα κοκκινωπά στίγματα στα φυτά τους, σημάδι πως το φυτό υφίσταται στρες.

Φτάνοντας στη 16η ημέρα, ήταν σαφείς οι διαφορές ανάμεσα στα φυτά που είχαν τοποθετηθεί σε σεληνιακή στάχτη (αριστερά) και εκείνα που φύτρωναν σε σεληνιακό έδαφος (δεξιά)

Συνολικά, εντοπίστηκαν περισσότερα από 1.000 γονίδια τα οποία εν πολλοίς συνδέονται με το στρες.  

Τις μεγαλύτερες δυσκολίες αντιμετώπισαν τα φυτά που αναπτύσσονταν στα ωριμότερα σεληνιακά δείγματα, δηλαδή εκείνα που συλλέχθηκαν στη διάρκεια της αποστολής Απόλλων 11 και εκτέθηκαν περισσότερο στο σκληρό περιβάλλον του διαστήματος, ενώ τα φυτά που τοποθετήθηκαν σε δείγματα των αποστολών 12 και 17 τα πήγαν μάλλον καλύτερα. 

Η επιφάνεια της Σελήνης βρίσκεται συστηματικά εκτεθειμένη στην κοσμική ακτινοβολία και τους ηλιακούς ανέμους, ενώ περιλαμβάνει εκτός των άλλων σωματίδια σιδήρου και μικροσκοπικά ψήγματα γυαλιού. Όλα αυτά τα στοιχεία θα μπορούσαν να επιβαρύνουν την ανάπτυξη φυτών. 

Οι ερευνητές θέλουν να προχωρήσουν σε επόμενες έρευνες, προκειμένου να κατανοήσουν το πώς θα μπορούσε να επιδράσει η καλλιέργεια φυτών στο σεληνιακό περιβάλλον στη σύσταση του εδάφους του φυσικού μας δορυφόρου. Εικάζεται πως τα φυτά θα μπορούσαν να αντλήσουν ουσίες από το σεληνιακό έδαφος, όπως ο σίδηρος, και να τις καταστήσουν διαθέσιμες σε αξιοποιήσιμες μορφές. 

Εκτός αυτού, η επιπλέον έρευνα θα μπορούσε να βοηθήσει στον προσδιορισμό του πλέον αποδοτικού τρόπου καλλιέργειας φυτών στη Σελήνη, βοηθώντας στην αποφυγή των στρεσογόνων παραγόντων που έχουν ήδη εντοπιστεί. Οι ερευνητές θέλουν να σχηματίσουν μια σαφή εικόνα της διατροφικής αξίας αυτών των φυτών και του κατά πόσο αυτή επηρεάζεται από το έδαφος. 

Παρότι η αραβίδοψη δεν είναι δηλητηριώδης, υστερεί σε γεύση και δεν θεωρείται βρώσιμη καλλιέργεια. Όμως, ανήκει στην ίδια οικογένεια με το μπρόκολο, τη λαχανίδα, το γογγύλι και το κουνουπίδι.