Bilim İnsanları İlk Defa Ay Topraklarında Bitki Yetiştiriyor

NASA tarafından finanse edilen çalışma, bitki araştırmalarında yeni bir çığır açıyor.

Uzay çağının ilk günlerinde, Apollo astronotları vizyoner bir planda yer aldılar: Ay yüzeyindeki regolit olarak bilinen materyalin örneklerini, son teknoloji ekipmanlarla çalışabilecekleri ve kurtarılabilecekleri Dünya’ya geri getirin. gelecekteki araştırmalar için henüz hayal değil. Elli yıl sonra, Artemis çağının şafağında ve bir sonraki astronot Ay’a dönerken, bu örneklerden üçü başarılı bir şekilde bitki yetiştirmek için kullanıldı. Şimdiye kadar ilk kez, araştırmacılar dayanıklı ve iyi çalışılmış Arabidopsis thaliana (Til teresi veya fare kulağı teresi olarak bilinir) besin açısından fakir ay regolitinde bulunur.

“Bu araştırma kritik NASAAy’da bulunan kaynakları kullanmamız gerekeceğinden, uzun vadeli insan keşif hedefleri ve Mars NASA Yöneticisi Bill Nelson, derin uzayda yaşayan ve çalışan geleceğin astronotları için gıda kaynakları geliştirmek” dedi. “Bu temel bitki büyüme araştırması aynı zamanda NASA’nın, Dünya’nın burada, gıda kıtlığı olan bölgelerinde bitkilerin stresli koşulların üstesinden nasıl gelebileceğini anlamamıza yardımcı olabilecek tarımsal yeniliklerin kilidini açmak için nasıl çalıştığının önemli bir örneğidir.”

Deney sırasında yetiştirilen bir bitkinin nihai genetik analiz için bir şişeye yerleştirilmesi. Kredi: Tyler Jones tarafından UF/IFAS fotoğrafı

Bilim adamları Florida üniversitesi hem uzay araştırmalarını mümkün kılabilecek hem de insanlığa fayda sağlayabilecek çığır açıcı bir keşif yaptı – yapım aşamasında onlarca yıl. Gainesville Florida Üniversitesi’nde Bahçıvanlık Bilimleri bölümünde profesör olan Robert Ferl ve Mayıs’ta yayınlanan bir makalede iletişim yazarı olan Robert Ferl, “50 yıl sonra, Apollo laboratuvarlarında başlatılan deneyleri tamamlıyoruz” dedi. 12, 2022, dergide İletişim Biyolojisi. “Önce bitkilerin regolitte büyüyüp büyüyemeyeceğini sorduk. İkincisi, bir gün insanların Ay’da daha uzun süre kalmasına nasıl yardımcı olabilir?

İlk sorunun cevabı kocaman bir evet. Bitkiler ay regolitinde büyüyebilir. Onlar Dünya toprağında yetişen bitkiler kadar ya da volkanik külden yapılmış bir ay benzeri içinde yetişen kontrol grubundakiler kadar sağlam değillerdi, ama gerçekten de büyüdüler. Ekip, ay örneklerinde bitkilerin nasıl tepki verdiğini inceleyerek, ikinci soruyu da yanıtlamayı umuyor ve gelecekteki astronotların bir gün Ay’da besin açısından daha zengin bitkiler yetiştirmesinin ve derin uzayda gelişmelerinin yolunu açmayı umuyor.

Cesurca Gitmek için Cesurca Büyümeliyiz

Araştırmayı destekleyen Baş Keşif Bilimcisi Jacob Bleacher, “Daha fazlasını keşfetmek ve içinde yaşadığımız güneş sistemi hakkında bilgi edinmek için Ay’da bulunanlardan yararlanmamız gerekiyor, böylece hepsini yanımıza almak zorunda değiliz” dedi. NASA’nın Washington’daki NASA Genel Merkezi’ndeki Artemis programı. Bleacher, NASA’nın gelecekteki astronotlar tarafından kullanılabilecek su olabileceğine inanılan Ay’ın Güney Kutbu’na robotik görevler göndermesinin de bu yüzden olduğuna dikkat çekiyor. “Dahası, bitki yetiştirmek, gittiğimizde üzerinde çalışacağımız türden bir şey. Dolayısıyla, yerdeki bu çalışmalar, Ay’daki bir sonraki insanlar tarafından bu araştırmayı genişletmenin yolunu açıyor.”

Anna-Lisa Paul, ay topraklarını bir pipetle nemlendirmeye çalışıyor. Bilim adamları, toprağın suyu ittiğini (hidrofobik olduğunu) ve suyun yüzeyde boncuklanmasına neden olduğunu buldular. Hidrofobikliği kırmak ve toprağı eşit şekilde ıslatmak için malzemenin su ile aktif olarak karıştırılması gerekmiştir. Nemlendirildikten sonra, ay toprakları bitki kültürü için kılcal hareketle ıslatılabilir. Kredi: Tyler Jones tarafından UF/IFAS fotoğrafı

Arabidopsis thaliana, Avrasya ve Afrika’ya özgü, hardal yeşillikleri ve brokoli, karnabahar ve Brüksel lahanası gibi diğer turpgil sebzelerin akrabasıdır. Bilim adamları için de önemli bir rol oynar: küçük boyutu ve büyüme kolaylığı nedeniyle, bitki biyolojisinin tüm alanlarında araştırma için model organizma olarak kullanılan, dünyada en çok çalışılan bitkilerden biridir. Bu nedenle, bilim adamları genlerinin neye benzediğini, farklı koşullarda nasıl davrandığını, hatta uzayda nasıl büyüdüğünü zaten biliyorlar.

Çay Kaşığı Boyutlu Numunelerle Çalışmak

büyütmek için Arabidopsis, ekip Apollo 11, 12 ve 17 görevlerinde toplanan örnekleri kullandı ve her bitki için yalnızca bir gram regolit ayrıldı. Ekip, numunelere su ve ardından tohum ekledi. Ardından tepsileri temiz bir odada teraryum kutularına koyarlar. Her gün bir besin solüsyonu eklendi.

“İki gün sonra filizlenmeye başladılar!” Florida Üniversitesi’nde Bahçe Bitkileri Bilimleri alanında profesör olan ve makalenin ilk yazarı olan Anna-Lisa Paul dedi. “Her şey filizlendi. Ne kadar şaşırdık anlatamam! İster ay örneğinde ister kontrolde olsun, her bitki altıncı güne kadar aynı görünüyordu.”

Arabidopsis bitkileri tohumlar ekildikten 6 gün sonra. Soldaki dört kuyu, JSC-1A ay toprağı simülasyonunda büyüyen bitkileri içerir. Sağdaki üç kuyu, Apollo 11, 12 ve 17 görevleri sırasında toplanan ay topraklarında yetişen bitkileri içerir. Tyler Jones’un UF/IFAS fotoğrafı. Kredi: Tyler Jones tarafından UF/IFAS fotoğrafı

Ancak altıncı günden sonra, bitkilerin volkanik külde büyüyen kontrol grubu bitkileri kadar sağlam olmadığı ve hangi tür numunede bulunduklarına bağlı olarak bitkilerin farklı şekilde büyüdüğü açıktı. Bitkiler daha yavaş büyüdü ve bodurlaştı. kökler; ek olarak, bazılarında bodur yapraklar ve spor kırmızımsı pigmentasyon vardı.

20 gün sonra, bitkiler çiçek açmaya başlamadan hemen önce, ekip bitkileri topladı, toprakladı ve üzerinde çalıştı. RNA. Biyolojik bir sistemde genlerin kodu birden çok adımda çözülür. İlk olarak, genler veya DNA, RNA’ya kopyalanır. Daha sonra RNA bir protein dizisine çevrilir. Bu proteinler, canlı bir organizmadaki birçok biyolojik işlemin yürütülmesinden sorumludur. RNA’nın dizilenmesi, ifade edilen genlerin modellerini ortaya çıkardı, bu da bitkilerin gerçekten stres altında olduğunu ve araştırmacıların gördüğü şekilde tepki verdiğini gösterdi. Arabidopsis toprakta çok fazla tuz veya ağır metal bulunduğunda olduğu gibi diğer zorlu ortamlarda büyümeye yanıt verir.

Anna-Lisa Paul, solda ve Rob Ferl, laboratuvarlarında ay topraklarıyla çalışıyorlar. Kredi: Tyler Jones tarafından UF/IFAS fotoğrafı

Ek olarak, bitkiler – her biri Ay’ın farklı bölgelerinden toplanan – hangi örneğin kullanıldığına bağlı olarak farklı tepkiler verdi. Apollo 11 örneklerinde yetiştirilen bitkiler, diğer iki takım kadar sağlam değildi. Bununla birlikte, bitkiler büyüdü.

Gelecekteki Araştırmaların Tohumlarını Atmak

Bu araştırma, yalnızca Ay’daki habitatlarda bir gün büyüyen bitkilere değil, aynı zamanda çok çeşitli ek sorulara da kapı aralıyor. Bitkilerin regolitte büyümeye uyum sağlaması gereken genleri anlamak, ay toprağının stresli doğasını nasıl azaltacağımızı anlamamıza yardımcı olabilir mi? Ay’ın farklı bölgelerinden gelen malzemeler bitki yetiştirmek için diğerlerinden daha mı elverişli? Ay regolitini incelemek, Mars regoliti ve bu materyalde potansiyel olarak büyüyen bitkiler hakkında daha fazla bilgi edinmemize yardımcı olabilir mi? Tüm bunlar, Ay’a seyahat eden gelecekteki astronotları desteklemek için ekibin bir sonraki çalışmayı umduğu sorular.

NASA’nın Biyoloji ve Biyoloji Bölümü’nden program bilimcisi Sharmila Bhattacharya, “Özellikle uzayda yeni hedeflere giderken etrafımızda bitkilerin olması bizim için sadece sevindirici olmakla kalmıyor, aynı zamanda diyetlerimize ek besin sağlayabilir ve gelecekteki insan keşiflerini mümkün kılabilir” dedi. Fizik Bilimleri (BPS) Bölümü. “Bitkiler, kaşif olmamızı sağlayan şeydir.”

Bu araştırma, Apollo Yeni Nesil Numune Analiz Programının bir parçasıdır veya ANGSA, Ay’ın Güney Kutbu’na yapılacak Artemis misyonlarından önce Apollo Programından döndürülen örnekleri inceleme çabası. BPS, Veggie, PONDS ve Advanced Plant Habitat dahil olmak üzere diğer temel bitki araştırmalarını da destekleyen bu çalışmayı desteklemeye yardımcı oldu.

Referans: Anna-Lisa Paul, Stephen M. Elardo ve Robert Ferl, 12 Mayıs 2022, “Apollo ay regolitinde yetiştirilen bitkiler, Ay’ın keşfine yönelik beklentileri bildiren stresle ilişkili transkriptomları sunar”, İletişim Biyolojisi.
DOI: 10.1038/s42003-022-03334-8

BPS hakkında

NASA’nın Biyolojik ve Fiziksel Bilimler Bölümü bilimsel keşiflere öncülük eder ve Dünya’da mümkün olmayan araştırmaları yapmak için uzay ortamlarını kullanarak keşif yapılmasını sağlar. Biyolojik ve fiziksel fenomenleri aşırı koşullar altında incelemek, araştırmacıların daha uzağa gitmek ve uzayda daha uzun süre kalmak için gerekli olan temel bilimsel bilgileri ilerletmelerine ve aynı zamanda Dünya’daki yaşamdan yararlanmalarına olanak tanır.