Cientistas cultivam plantas no solo lunar – o primeiro na história da humanidade

Vida vegetal dos astronautas

Foto stock ilustrando uma planta crescendo na lua.

Os cientistas cultivaram plantas no solo da Lua, o primeiro na história da humanidade e um momento decisivo na exploração lunar e espacial.

Em um novo artigo de pesquisa publicado na revista Biologia das Comunicações em 12 de maio de 2022, Universidade da Flórida cientistas mostraram que as plantas podem brotar e crescer com sucesso no solo lunar. O estudo também analisou como as plantas respondem biologicamente ao solo da Lua, também conhecido como regolito lunar, que é radicalmente diferente do solo típico encontrado na Terra.

Esta pesquisa é um primeiro passo para o cultivo de plantas para alimentação e oxigênio na Lua ou durante missões espaciais no futuro. Mais imediatamente, esta pesquisa surge como a Programa Artemis planeja devolver os humanos à Lua.

“Artemis vai exigir uma melhor compreensão de como cultivar plantas no espaço”, disse Rob Ferl, um dos autores do estudo e um distinto professor de ciências hortícolas no Instituto de Ciências Agrárias e Alimentares da UF (UF/IFAS).

Trabalhando com solo lunar

Anna-Lisa Paul, à esquerda, e Rob Ferl, trabalhando com solos lunares em seu laboratório. Crédito: foto UF/IFAS por Tyler Jones

Mesmo nos primeiros dias da exploração lunar, as plantas desempenharam um papel importante, disse Anna-Lisa Paul, também uma das autoras do estudo e professora pesquisadora de ciências hortícolas na UF/IFAS.

“As plantas ajudaram a estabelecer que as amostras de solo trazidas da lua não abrigavam patógenos ou outros componentes desconhecidos que prejudicariam a vida terrestre, mas essas plantas foram apenas polvilhadas com o regolito lunar e nunca foram cultivadas nele”, disse Paul.

Paul e Ferl são especialistas reconhecidos internacionalmente no estudo de plantas no espaço. Através do Laboratório de Plantas Espaciais da UF, eles enviaram experimentos em ônibus espaciais, para o Estação Espacial Internacionale em voos suborbitais.

Solo Lunar em Recipientes

Anna-Lisa Paul tenta umedecer os solos lunares com uma pipeta. Os cientistas descobriram que os solos repeliam a água (eram hidrofóbicos), fazendo com que a água se acumulasse na superfície. A agitação ativa do material com água foi necessária para quebrar a hidrofobicidade e molhar uniformemente o solo. Uma vez umedecidos, os solos lunares poderiam ser umedecidos por capilaridade para o cultivo de plantas. Crédito: foto UF/IFAS por Tyler Jones

“Para futuras missões espaciais mais longas, podemos usar a Lua como um hub ou plataforma de lançamento. Faz sentido que queiramos usar o solo que já existe para cultivar plantas”, disse Ferl. “Então, o que acontece quando você cultiva plantas em solo lunar, algo que está totalmente fora da experiência evolutiva de uma planta? O que as plantas fariam em uma estufa lunar? Poderíamos ter fazendeiros lunares?”

Para começar a responder a essas perguntas, Ferl e Paul planejaram um experimento aparentemente simples: plantar sementes no solo lunar, adicionar água, nutrientes e luz e registrar os resultados.

Plantas que crescem em solo lunar

Arabidopsis 6 dias após o plantio das sementes. Os quatro poços à esquerda contêm plantas que crescem no simulador de solo lunar JSC-1A. Os três poços à direita contêm plantas que crescem em solos lunares coletados durante as missões Apollo 11, 12 e 17. Foto UF/IFAS por Tyler Jones. Crédito: foto UF/IFAS por Tyler Jones

A complicação: os cientistas tinham apenas 12 gramas – apenas algumas colheres de chá – de solo lunar para fazer esse experimento. Por empréstimo de NASA, este solo foi coletado durante as missões Apollo 11, 12 e 17 à Lua. Paul e Ferl se inscreveram três vezes ao longo de 11 anos para uma chance de trabalhar com o regolito lunar.

A pequena quantidade de solo, para não mencionar seu incalculável significado histórico e científico, significou que Paul e Ferl tiveram que projetar um experimento em pequena escala, cuidadosamente coreografado. Para cultivar seu minúsculo jardim lunar, os pesquisadores usaram poços do tamanho de um dedal em placas de plástico normalmente usadas para cultivar células. Cada poço funcionava como um pote. Uma vez que eles encheram cada “vasinho” com aproximadamente um grama de solo lunar, os cientistas umedeceram o solo com uma solução nutritiva e adicionaram algumas sementes da planta Arabidopsis.

Arabidopsis é amplamente utilizada nas ciências das plantas porque seu código genético foi totalmente mapeado. O cultivo de Arabidopsis no solo lunar permitiu aos pesquisadores mais informações sobre como o solo afetou as plantas, até o nível de expressão gênica.

Rob Ferl e Anna-Lisa Paul

Rob Ferl, à esquerda, e Anna-Lisa Paul olhando para as placas preenchidas parte com solo lunar e parte com solos de controle, agora sob luzes de LED crescentes. Na época, os cientistas não sabiam se as sementes germinariam mesmo em solo lunar. Crédito: foto UF/IFAS por Tyler Jones

Como pontos de comparação, os pesquisadores também plantaram Arabidopsis em JSC-1A, uma substância terrestre que imita solo lunar real, bem como solos marcianos simulados e solos terrestres de ambientes extremos. As plantas cultivadas nesses solos não lunares foram o grupo controle do experimento.

Antes do experimento, os pesquisadores não tinham certeza se as sementes plantadas nos solos lunares iriam brotar. Mas quase todos o fizeram.

“Ficamos maravilhados. Nós não previmos isso”, disse Paul. “Isso nos disse que os solos lunares não interromperam os hormônios e os sinais envolvidos na germinação das plantas”.

No entanto, com o passar do tempo, os pesquisadores observaram diferenças entre as plantas cultivadas em solo lunar e o grupo controle. Por exemplo, algumas das plantas cultivadas nos solos lunares eram menores, cresciam mais lentamente ou eram mais variadas em tamanho do que suas contrapartes.

Estes eram todos sinais físicos de que as plantas estavam trabalhando para lidar com a composição química e estrutural do solo da Lua, explicou Paul. Isso foi confirmado ainda mais quando os pesquisadores analisaram os padrões de expressão gênica das plantas.

“No nível genético, as plantas estavam retirando as ferramentas normalmente usadas para lidar com estressores, como sal e metais ou estresse oxidativo, para que possamos inferir que as plantas percebem o ambiente do solo lunar como estressante”, disse Paul. “Em última análise, gostaríamos de usar os dados de expressão gênica para ajudar a abordar como podemos melhorar as respostas ao estresse no nível em que as plantas – particularmente as culturas – são capazes de crescer no solo lunar com muito pouco impacto à sua saúde”.

A forma como as plantas respondem ao solo lunar pode estar ligada ao local onde o solo foi coletado, disseram Ferl e Paul, que colaboraram no estudo com Stephen Elardo, professor assistente de geologia da UF.

Por exemplo, os pesquisadores descobriram que as plantas com mais sinais de estresse eram aquelas cultivadas no que os geólogos lunares chamam de solo lunar maduro. Esses solos maduros são aqueles expostos a mais ventos cósmicos, que alteram sua composição. Por outro lado, as plantas cultivadas em solos comparativamente menos maduros se saíram melhor.

O cultivo de plantas em solos lunares também pode alterar os próprios solos, disse Elardo.

“A Lua é um lugar muito, muito seco. Como os minerais do solo lunar responderão ao fato de uma planta crescer neles, com a adição de água e nutrientes? A adição de água tornará a mineralogia mais hospitaleira para as plantas?” disse Elardo.

Estudos de acompanhamento se basearão nessas questões e muito mais. Por enquanto, os cientistas estão comemorando ter dado os primeiros passos para o cultivo de plantas na Lua.

“Queríamos fazer esse experimento porque, durante anos, estávamos fazendo esta pergunta: as plantas cresceriam em solo lunar”, disse Ferl. “A resposta, ao que parece, é sim.”

Referência: “Plantas cultivadas no regolito lunar Apollo apresentam transcriptomas associados ao estresse que informam as perspectivas de exploração lunar” por Anna-Lisa Paul, Stephen M. Elardo e Robert Ferl, 12 de maio de 2022, Biologia das Comunicações.
DOI: 10.1038/s42003-022-03334-8


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

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