Az Apollo űrhajósai egy igazán előremutató kutatási tervben vettek részt már az űrkorszak korai szakaszában: mintákat gyűjtöttek a holdi kőzettakaróból, avagy regolitból és hazahozták a Földre alapos vizsgálatok, illetve más, akkor még el sem képzelhető kutatások céljából. Most pedig 50 évvel később, az Artemis küldetés és az újabb emberes holdmissziók küszöbén három ilyen mintában termesztettek növényeket. Az emberiség történetében először sikerült a szívós Arabidopsis thaliana növényt a tápanyagokban szegény holdi regolitban megnöveszteni.

Bill Nelson, a NASA igazgatójának elmondása szerint a NASA hosszú távú emberes küldetéseinek szempontjából kritikus fontosságú a Holdon és a Marson elérhető élelmiszerforrások kidolgozása, hogy a jövő űrhajósai élni és dolgozni tudjanak a jövőben. Az alapvető növénytermesztési kutatás nem csak más bolygókon, de itt a Földön is segíthet nekünk az élelmiszerhiánnyal küszködő területeken alkalmazható mezőgazdasági technológiák kifejlesztésében.

Rob Ferl és Anna-Lisa Paul figyelik a holdi talajmintákkal és kontroll mintákkal töltött tartókat LED-es megvilágítás alatt. A kísérlet ezen szakaszában még nem lehetett tudni, hogy ki fognak-e csírázni a magok. (Forrás: UF/IFAS, Tyler Jones)

A Floridai Egyetem kutatói hatalmas áttörést vittek véghez. Az 50 évvel ezelőtt megkezdett Apollo kísérleteket folytatva két kérdést tettek fel: vajon meg tudnak-e nőni a növények holdi regolitban? Vajon hogyan segíthetné ez a jövőben a Holdon dolgozó űrhajósokat? Az első kérdésre egyértelmű igen a válasz, a növények ki tudtak fejlődni a holdi tápanyagszegény talajban is. Nem lettek annyira robosztusak, mint a földi talajban vagy a vulkanikus hamuból készített holdi regolit-szimulánsban nevelkedett társaik, de megnőttek. A holdi regolitban növesztett palántákat alaposan megvizsgálva pedig a második kérdésre is választ kaphatunk, így egyszer a jövőben tápanyagokban gazdag növényeket termeszthetünk a Holdon.

Jacob Bleacher, a NASA Artemis programjának vezető kutatója szerint ahhoz, hogy jobban megismerhessük a Naprendszerünket és folytassuk a felfedezést, ki kell használnunk a Hold erőforrás tartalékait is, hogy ne kelljen mindent magunkkal vinni. Többek között ezért is terveznek robotos küldetéseket a Hold déli sarkára is, mert ott a jelek szerint a jövő űrhajósai számára elérhető vízkészletek lehetnek.

Az Eurázsiában és Afrikában honos Arabidopsis thaliana, avagy magyar nevén Lúdfű egy kis termetű virágos növény. A káposztafélék családjába és a keresztesvirágúak rendjébe tartozik, mint például a brokkoli, karfiol vagy a kelbimbó. Kis mérete és egyszerű termesztése miatt a világ egyik legalaposabban tanulmányozott növénye, kis genomjának köszönhetően pedig az első növény lett 2000-ben, aminek a teljes genetikai állományát szekvenálták. A sok kísérletnek köszönhetően már az is ismert, hogy az űrben hogyan viselkedik.

A kísérletben növesztett egyik kis palánta mintatartóba helyezése, későbbi alapos genetikai vizsgálatok céljából. (Fotó: UF/IFAS, Tyler Jones)

Az Arabidopsis növesztéséhez az Apollo 11, 12 és 17 küldetések során gyűjtött mintákat használták, minden egyes növényhez mindössze 1 grammnyi regolittal. A regolithoz először vizet kevertek, majd utána ültették bele a magokat és egy tiszta szobába helyezték őket terráriumokba. Ezen kívül naponta locsolták őket tápanyagokat tartalmazó oldattal. Anna-Lisa Paul, a kutatásról írt tanulmány első szerzőjének beszámolója szerint már a második napon megkezdődött a csírázás. Minden kicsírázott, teljesen le voltak döbbenve, hogy az összes kis növény, függetlenül attól, hogy holdi regolitba vagy kontroll talajba ültetve növekedett, a hatodik napig egyformán nézett ki.

A hatodik nap után viszont világossá vált, hogy a regolitban termesztett növények nem annyira strapabíróak, mint a kontroll csoportok tagjai. Attól függően, hogy melyik növény milyen táptalajban növekedett (holdi regolit, vulkanikus hamuból kevert regolit-szimuláns, földi talaj), máshogy fejlődtek. A növekedésük lelassult és a gyökérzetük elgyengült; némelyeknek a levelei is elfonnyadtak, itt-ott pirosas foltok is megjelentek rajtuk.

A 16. napra már egyértelmű fizikai különbségek látszottak a vulkanikus kőzetekből kevert holdi regolit-szimulánsba (bal) és a holdi regolitba (jobb) ültetett növények közt. (Forrás: UF/IFAS, Tyler Jones)

A huszadik nap elteltével, éppen azelőtt, hogy a növények virágozni kezdtek volna, a kutatók leszüretelték őket, ledarálták és megvizsgálták a genetikai szerkezetüket. Egy biológiai rendszerben a genetikai szerkezet több lépésben dekódolható. Egyszerűen szólva először a DNS-t fordítják le RNS-re, azt pedig utána fehérje szekvenciákra. Ezek a fehérjék felelősek az élő szervezetekben zajló számos biológiai folyamat lefolytatásáért. Az RNS szekvenálásával olyan génmintázatokat sikerült kimutatni, amelyekkel látható, hogy a növények valóban stressz alatt nőttek és úgy reagáltak, ahogyan más kíméletlen környezetben (pl. túl sok sót vagy nehézfémeket tartalmazó talajban) növekedett Arabidopsis növények. Ezen kívül a növények máshogy reagáltak a Hold különböző területeiről begyűjtött Apollo mintákra is. Az Apollo 11 mintába ültetett növény jóval kevésbé volt strapabíró, mint másik két társa; de ettől még megnőtt.

Ez az eredmény nem csak ahhoz visz minket közelebb, hogy egyszer majd növényeket termesszünk a Holdon, de egy sor már kérdést is felvet. Ha megértjük, hogy a növények mely génjeit kell módosítani ahhoz, hogy regolitban nőjenek, talán hozzásegíthet minket a holdi regolit általános felhasználásához is. Vajon a Hold bizonyos területein hatékonyabban fejlődnek a növények, mint másutt? A holdi regolit alapos vizsgálatával jobban megérthetővé válhat a marsi regolit is és talán ott is termeszthetünk növényeket? Mindezen kérdéseket igyekeznek megválaszolni a kutatás folytatásában, segítve a jövő űrhajósait és kutatóit is.

Forrás: NASA