พืชสามารถงอกและเติบโตได้ในดินทางจันทรคติ
นักชีววิทยาของมหาวิทยาลัยฟลอริดาได้ใช้ตัวอย่างที่นำกลับมาจากภารกิจ Apollo 11, 12 และ 17 ของ NASA ว่าแบบจำลองพืชบนบก Arabidopsis thaliana สามารถงอกและเติบโตได้สำเร็จใน regoliths ของดวงจันทร์ที่หลากหลาย
“สำหรับภารกิจอวกาศที่ยาวขึ้นในอนาคต เราอาจใช้ดวงจันทร์เป็นศูนย์กลางหรือแท่นปล่อยจรวด สมเหตุสมผลแล้วที่เราจะต้องการใช้ดินที่มีอยู่แล้วในการปลูกพืช” ศาสตราจารย์ร็อบ เฟิร์ล ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษากล่าว
“แล้วจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณปลูกพืชในดินบนดวงจันทร์ ซึ่งเป็นสิ่งที่อยู่นอกเหนือประสบการณ์วิวัฒนาการของพืชโดยสิ้นเชิง? พืชจะทำอะไรในเรือนกระจกทางจันทรคติ? เราจะมีชาวนาทางจันทรคติได้ไหม”
เพื่อเริ่มตอบคำถามเหล่านี้ ศาสตราจารย์ Ferl และเพื่อนร่วมงานได้ออกแบบการทดลองง่ายๆ ที่หลอกลวง นั่นคือ ปลูกเมล็ดในดินบนดวงจันทร์ เติมน้ำ สารอาหาร และแสง และบันทึกผล
แต่พวกมันมีดินบนดวงจันทร์เพียง 12 กรัม — เพียงไม่กี่ช้อนชา — เพื่อทำการทดลองนี้
โดยยืมตัวมาจาก NASA ดินนี้ถูกรวบรวมระหว่างภารกิจ Apollo 11, 12 และ 17 ไปยังดวงจันทร์
นักวิจัยได้ใช้บ่อน้ำขนาดเท่าปลอกมือในแผ่นพลาสติกที่ปกติใช้ในการเพาะเลี้ยงเซลล์ในการปลูกสวนจันทรคติขนาดเล็ก แต่ละอย่างทำงานได้ดีเหมือนหม้อ
เมื่อพวกเขาเติมดินบนดวงจันทร์ประมาณ 1 กรัมลงในหม้อแต่ละใบ นักวิทยาศาสตร์ก็ชุบดินด้วยสารละลายธาตุอาหาร และเพิ่มเมล็ดพืชไม่กี่ชนิดจาก Arabidopsis thaliana ซึ่งเป็นไม้ดอกขนาดเล็กที่มีถิ่นกำเนิดในยูเรเซียและแอฟริกา
การปลูกแบบจำลองนี้ในดินบนดวงจันทร์ทำให้ผู้เขียนเข้าใจมากขึ้นว่าดินส่งผลต่อพืชอย่างไร จนถึงระดับการแสดงออกของยีน
จากการเปรียบเทียบ พวกเขายังปลูก Arabidopsis thaliana ใน JSC-1A ซึ่งเป็นสารบนบกที่เลียนแบบดินบนดวงจันทร์จริง รวมทั้งดินบนดาวอังคารจำลองและดินบนบกจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
พืชที่ปลูกในดินที่ไม่ใช่ดวงจันทร์เป็นกลุ่มควบคุมของการทดลอง
ก่อนการทดลอง นักวิจัยไม่แน่ใจว่าเมล็ดที่ปลูกในดินบนดวงจันทร์จะแตกหน่อหรือไม่ แต่ก็ทำเกือบหมด
“เราประหลาดใจ เราไม่ได้ทำนายว่า นั่นบอกเราว่าดินบนดวงจันทร์ไม่ได้ขัดขวางฮอร์โมนและสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับการงอกของพืช” ศาสตราจารย์แอนนา-ลิซา พอล ผู้เขียนคนแรกของการศึกษากล่าว
อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นความแตกต่างระหว่างพืชที่ปลูกในดินบนดวงจันทร์กับกลุ่มควบคุม
ตัวอย่างเช่น พืชบางชนิดที่ปลูกในดินบนดวงจันทร์มีขนาดเล็กกว่า เติบโตช้ากว่าหรือมีขนาดแตกต่างกันมากกว่าพันธุ์เดียวกัน
“สิ่งเหล่านี้เป็นสัญญาณทางกายภาพที่แสดงว่าพืชกำลังทำงานเพื่อรับมือกับสารเคมีและโครงสร้างของดินบนดวงจันทร์” ศาสตราจารย์พอลกล่าว
สิ่งนี้ได้รับการยืนยันเพิ่มเติมเมื่อทีมวิเคราะห์รูปแบบการแสดงออกของยีนของพืช
ศาสตราจารย์พอลกล่าวว่า “ในระดับพันธุกรรม พืชได้ดึงเครื่องมือที่มักใช้เพื่อรับมือกับแรงกดดัน เช่น เกลือและโลหะ หรือความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน ดังนั้นเราจึงสามารถอนุมานได้ว่าพืชรับรู้สภาพแวดล้อมของดินบนดวงจันทร์ว่าเครียด” ศาสตราจารย์พอลกล่าว
“ในที่สุด เราต้องการใช้ข้อมูลการแสดงออกของยีนเพื่อช่วยในการแก้ปัญหาว่าเราจะสามารถตอบสนองต่อความเครียดในระดับที่พืช โดยเฉพาะอย่างยิ่งพืชผล สามารถเติบโตได้ในดินบนดวงจันทร์โดยมีผลกระทบต่อสุขภาพเพียงเล็กน้อย”
“ดวงจันทร์เป็นที่ที่แห้งแล้งมาก แร่ธาตุในดินทางจันทรคติจะตอบสนองอย่างไรเมื่อมีพืชที่ปลูกในนั้น ด้วยน้ำและสารอาหารที่เติมเข้ามา? การเติมน้ำจะทำให้แร่วิทยาเป็นมิตรกับพืชมากขึ้นหรือไม่” ดร.สตีเฟน เอลาร์โด ผู้ร่วมวิจัยกล่าว
การศึกษาติดตามผลจะต่อยอดจากคำถามเหล่านี้และอื่นๆ อีกมากมาย สำหรับตอนนี้ ผู้เขียนกำลังเฉลิมฉลองกับขั้นตอนแรกในการปลูกพืชบนดวงจันทร์
“เราต้องการทำการทดลองนี้เพราะเราถามคำถามนี้มาหลายปีแล้ว: พืชจะเติบโตในดินบนดวงจันทร์หรือไม่ คำตอบคือ ใช่” ศาสตราจารย์เฟิล์ลกล่าว
นักวิทยาศาสตร์พิสูจน์ว่าพืชสามารถเติบโตได้ในดินจากดวงจันทร์
การทดลองนี้เป็นก้าวสำคัญในการช่วยให้มนุษย์ได้สัมผัสกับพื้นผิวดวงจันทร์ในวันหนึ่งนานขึ้น
ระหว่างปีพ.ศ. 2504 ถึง พ.ศ. 2515 กับภารกิจโครงการอพอลโลทั้งหมด 14 ภารกิจ นักวิทยาศาสตร์ของนาซ่าสามารถทดสอบเทคโนโลยีหลักที่ใช้ในการนำมนุษย์อวกาศไปยังดวงจันทร์และย้อนกลับได้ ภารกิจของอพอลโลยังนำหินดวงจันทร์ ตัวอย่างแกนกลาง ทรายและฝุ่นจำนวน 842 ปอนด์กลับมาจากพื้นผิวดวงจันทร์ ซึ่งนักวิจัยสามารถขอศึกษาได้ ในครั้งแรกในประวัติศาสตร์ กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยฟลอริดาได้ปลูกพืชในส่วนเล็กๆ ของดินนี้จากดวงจันทร์
George Dvorsky แห่ง Gizmodo รายงานในขณะที่พืชมีการพัฒนาช้าและดูเหมือนเครียด การทดลองครั้งใหม่นี้พิสูจน์ว่าสาหร่ายทะเล (Arabidopsis thaliana) และบางทีสายพันธุ์อื่นๆ เช่น สิ่งมีชีวิตจำลอง สามารถงอกและเติบโตในดินได้ไม่เหมือนกับที่พบในโลก นักชีววิทยาที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาใหม่นี้ใช้เวลา 11 ปีในการส่งคำขออย่างเป็นทางการของ NASA สำหรับดิน “เมื่อเรารู้ขั้นต่ำที่เราสามารถใช้ได้ หนึ่งกรัมต่อต้น เราก็รู้ว่าต้องขอเท่าไหร่” ทีมงานบอกกับ Gizmodo “เพื่อให้การศึกษาวิจัยมีความแข็งแกร่งทางสถิติ เราจำเป็นต้องมีพืชสี่ต้นต่อตัวอย่างดวงจันทร์ ซึ่งเป็นพื้นฐานของคำขอของเราต่อ NASA สำหรับตัวอย่าง”
การศึกษาของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Communications Biology ในเดือนนี้ อธิบายว่าพืชที่เติบโตในดวงจันทร์เรโกลิธที่เก็บรวบรวมระหว่างภารกิจ Apollo 11, 12 และ 17 มีปฏิกิริยาตอบสนองต่อความเครียดคล้ายกับพืชที่ทำปฏิกิริยากับเกลือ โลหะ และออกซิเจนชนิดปฏิกิริยา แม้ว่าจะน้อยกว่าอุดมคติ แต่ผลลัพธ์อาจช่วยวางรากฐานสำหรับการปลูกพืชที่ให้อาหารและออกซิเจนบนดวงจันทร์ รายงานของ Ashley Strickland ของ CNN
ก่อนหน้านี้ นักวิจัยได้ปลูกพืช รวมทั้งพืชอาหาร บนสถานีอวกาศนานาชาติ พวกเขายังได้ปัดฝุ่นดินบนดวงจันทร์บนพืชเพื่อแสดงให้เห็นว่าตัวอย่างดินที่นำกลับมาจากดวงจันทร์ไม่ได้กักเก็บเชื้อโรคหรือส่วนประกอบที่อาจเป็นอันตรายต่อชีวิตบก รายงานของ CNN ในการก้าวไปอีกขั้น นักวิทยาศาสตร์ต้องการดูว่าวันหนึ่งพืชสามารถปลูกบนดวงจันทร์ได้หรือไม่ และสนับสนุนภารกิจอวกาศในอนาคต
“สำหรับภารกิจในอวกาศที่ยาวขึ้นในอนาคต เราอาจใช้ดวงจันทร์เป็นศูนย์กลางหรือแท่นปล่อยจรวด” Rob Ferl ผู้เชี่ยวชาญด้านพืชสวนแห่งมหาวิทยาลัยฟลอริดาและผู้เขียนร่วมด้านการศึกษากล่าวในแถลงการณ์ “มันสมเหตุสมผลแล้วที่เราอยากจะใช้ดินที่มีอยู่แล้วในการปลูกพืช ดังนั้นจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณปลูกพืชในดินบนดวงจันทร์ ซึ่งเป็นสิ่งที่อยู่นอกเหนือประสบการณ์วิวัฒนาการของพืชโดยสิ้นเชิง พืชจะทำอย่างไรในเรือนกระจกบนดวงจันทร์ เราสามารถมีชาวนาทางจันทรคติได้ไหม”
ดินทางจันทรคติแตกต่างจากดินของโลกอย่างมาก ประกอบด้วยเศษแก้วภูเขาไฟและไม่มีองค์ประกอบอินทรีย์ และมีการทิ้งระเบิดอย่างต่อเนื่องด้วยรังสีตาม Gizmodo นักวิจัยมีดินล้ำค่าเพียง 12 กรัมหรือ 2.7 ช้อนชาในการกำจัด ดังนั้นพวกเขาจึงทำการทดลองขนาดเล็กโดยที่พืชแต่ละต้นปลูกในดินหนึ่งกรัม คำชี้แจงของ NASA อธิบาย
นักวิจัยใส่เมล็ดในตัวอย่าง รดน้ำ แล้วใส่ถาดลงในกล่องสำหรับสวนขวด ซึ่งพวกเขาเติมสารละลายธาตุอาหารทุกวัน เมื่อเติมน้ำลงในตัวอย่างดวงจันทร์ ทีมงานพบว่าน้ำนั้นถูกเติมลงบนผิวดิน ดังนั้นตัวอย่างแต่ละตัวอย่างจึงต้องถูกคนเพื่อให้แน่ใจว่าดินเปียกสม่ำเสมอ คำแถลงอธิบาย
“สองวันผ่านไป พวกมันก็เริ่มแตกหน่อ!” Anna-Lisa Paul นักพืชสวนแห่งมหาวิทยาลัยฟลอริดาและเป็นผู้เขียนคนแรกของการศึกษากล่าวในแถลงการณ์ “ทุกอย่างแตกหน่อ ฉันไม่สามารถบอกคุณได้ว่าเราประหลาดใจแค่ไหน! ต้นไม้ทุกต้น – ไม่ว่าจะในตัวอย่างดวงจันทร์หรือในการควบคุม – ดูเหมือนเดิมจนถึงวันที่หก”
พืชในดินดวงจันทร์ถูกเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมของพืชที่ปลูกในเถ้าภูเขาไฟและดินจำลองที่เรียกว่า JSC-1A Gizmodo รายงาน อย่างไรก็ตาม การสังเกตหลังวันที่ 6 พบว่าพืชในดินบนดวงจันทร์มีการเจริญเติบโตแตกต่างกัน และไม่แข็งแรงเท่าพืชควบคุมอย่างเห็นได้ชัด Arabidopsis thaliana เติบโตช้ากว่า มีรากที่มีลักษณะแคระแกรน ใบเล็กกว่า และมีสีแดงเล็กน้อย แสดงถึงความเครียด
หลังจากผ่านไป 20 วัน ทีมงานก็ทำการบดต้นไม้และศึกษาอาร์เอ็นเอของพวกมัน ในการหาลำดับ RNA นักวิจัยระบุว่าพืชแสดงรูปแบบของยีนที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองต่อความเครียดที่เห็นในท้องทะเลเมื่อดินมีเกลือหรือโลหะหนักมากเกินไป พืชยังมีปฏิกิริยาแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับว่าดินถูกเก็บรวบรวมบนดวงจันทร์ที่ไหน ตัวอย่างที่เก็บจากส่วนลึกใต้พื้นผิวดวงจันทร์พิสูจน์แล้วว่าเป็นสารตั้งต้นในการเจริญเติบโตที่ดีกว่าดินที่นำมาจากพื้นผิวตาม Gizmodo
นักวิจัยใช้สาหร่ายทะเลเนื่องจากเป็นไม้ดอกขนาดเล็กที่มีลำดับจีโนมและมีการทำแผนที่ที่ดี รายงานของ CNN
“ในที่สุด เราต้องการใช้ข้อมูลการแสดงออกของยีนเพื่อช่วยในการตอบสนองว่าเราจะสามารถตอบสนองต่อความเครียดในระดับที่พืช โดยเฉพาะอย่างยิ่งพืชผล สามารถเติบโตได้ในดินบนดวงจันทร์โดยมีผลกระทบต่อสุขภาพเพียงเล็กน้อย” พอล บอกกับซีเอ็นเอ็น
สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ ennisassociatesinc.com