Cientistas cultivam plantas em solo lunar pela primeira vez na história

Apesar do sucesso, as mudas foram menores e cresciam mais lentamente em comparação com plantas cultivadas em solos terrestres

Em um marco para a ciência, cientistas cultivaram plantas em solo lunar usando amostras coletadas durante as missões Apollo à Lua. Esta é a primeira vez que as plantas brotam e crescem na Terra no solo de outro corpo celeste.

O estudo pode lançar as bases para o cultivo de plantas que fornecem oxigênio e comida na Lua, uma consideração oportuna, já que o programa Artemis da Nasa procura pousar a primeira mulher e a primeira pessoa negra no polo sul lunar no final desta década.Mas os experimentos também revelam o quão estressante é para as plantas crescerem no regolito lunar, ou solo, que é muito diferente dos habitats naturais da Terra.

Um estudo detalhando o experimento com plantas publicado nesta quinta-feira (12) na revista Communications Biology.Diferentes tipos de plantas, incluindo culturas alimentares, voaram no ônibus espacial e na Estação Espacial Internacional (ISS, na sigla em inglês). Amostras de plantas foram usadas para provar que protótipos lunares não são prejudiciais à vida na Terra.

“As plantas ajudaram a estabelecer que as amostras de solo trazidas da Lua não abrigavam patógenos ou outros componentes desconhecidos que possam a vida terrestre, mas essas plantas foram apenas colocadas em contato com o regolito lunar e nunca foram realmente cultivadas nele”, disse a coautora do estudo, Anna-Lisa Paul, professora pesquisadora de ciências hortícolas no Instituto de Ciências Alimentares e Agrícolas da Universidade da Flórida (UF).

Paul e o coautor do estudo Rob Ferl, professor de ciências hortícolas do Instituto de Ciências Agrárias e Alimentares da UF, queriam levar as coisas adiante e ver se as sementes poderiam crescer no solo lunar.“Para futuras missões espaciais mais longas, podemos usar a Lua como um hub ou plataforma de lançamento”, disse Ferl em comunicado.

“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 agricultores lunares?”
Amostras históricas

É um experimento que está sendo feito há muito tempo — 15 anos se passaram desde que os pesquisadores fizeram sua primeira proposta e pedido de amostras lunares. O pedido foi concedido há 18 meses.

A equipe de pesquisa solicitou 4 gramas de material lunar coletado durante a missão Apollo 17 da Nasa. Ryan Zeigler, curador de amostras Apollo da Nasa, viu o valor científico em fornecer mais de diferentes missões Apollo. Ele enviou a eles um total de 12 gramas (2,7 colheres de chá) de amostras lunares coletadas nas missões Apollo 11, 12 e 17.

“Isso fez uma grande diferença ao nos permitir dar uma olhada mais profunda na ciência e nos efeitos do regolito lunar nas plantas do que poderíamos fazer de outra forma”, disse Paul.

Os pesquisadores usaram poços do tamanho de dedais como vasos. Normalmente, essas bandejas de plástico são usadas para cultivar células.

A equipe encheu cada poço com um grama de solo lunar, adicionaram nutrientes e água e colocaram algumas sementes de Arabidopsis thaliana, ou agrião Thale, uma pequena planta nativa da Eurásia e da África.O agrião Thale é um espécime de planta atraente para os pesquisadores porque é bem estudado e seu código genético foi mapeado — o que permitiu aos cientistas estudar como o solo extraterrestre afetou a expressão genética da planta. E a planta já esteve no espaço a bordo do ônibus espacial e da estação espacial, fornecendo à equipe dados espaciais para comparação.

As sementes de Arabidopsis também foram plantadas em uma substância sintética que simula o solo lunar, assim como cinzas vulcânicas e outros substratos de ambientes extremos.

Para surpresa dos pesquisadores, quase todas as sementes plantadas no solo lunar escuro realmente brotaram e começaram a crescer.

“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”.Solo antagónico

Os brotos de Arabidopsis, no entanto, mostraram sinais de luta ao se ajustarem ao solo lunar.

As mudas eram menores, cresciam mais lentamente e variavam em tamanho em comparação com plantas cultivadas em solos terrestres.

As raízes estavam atrofiadas. E as plantas levaram mais tempo para crescer folhas expandidas do que as plantas Arabidopsis cultivadas em cinzas vulcânicas. Algumas das plantas do solo lunar mostraram pigmentos pretos avermelhados em suas folhas, um sinal externo de estresse.

Em um nível genético, três das plantas menores e mais escuras expressaram mais de 1.000 genes que estavam amplamente relacionados ao estresse.

“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 colheitas – são capazes de crescer no solo lunar com muito pouco impacto à sua saúde”.

As plantas Arabidopsis que mais lutaram foram cultivadas em solo lunar maduro e ficaram roxas como uma resposta ao estresse oxidativo. Esses solos coletados durante a missão Apollo 11 foram mais expostos ao ambiente espacial ameaçador, e as plantas cultivadas nas amostras Apollo 12 e 17 pareciam se sair melhor.

A superfície lunar, regularmente bombardeada por raios cósmicos e vento solar, também inclui partículas de ferro e pequenos fragmentos de vidro. Todos esses elementos podem prejudicar o crescimento das plantas.

“Mesmo as plantas que pareciam saudáveis ​​estavam lutando para permanecer saudáveis”, disse Paul. “Eles cresceram no regolito lunar, mas tiveram que lidar com isso em um nível metabólico para manter esse tipo de saúde”.
Estufas espaciais

Os pesquisadores querem realizar estudos de acompanhamento para entender como o crescimento de plantas no ambiente lunar pode realmente alterar o solo da Lua.

“A Lua é um lugar muito, muito seco”, disse o coautor do estudo Stephen Elardo, professor assistente de geologia da UF. “Como os minerais no 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?”

Na Lua, essas plantas poderiam extrair recursos do solo lunar, como ferro metálico, e disponibilizá-los em formas úteis.

Outras pesquisas também podem ajudar os pesquisadores a determinar a maneira mais eficiente de cultivar plantas no solo lunar e ajudá-los a evitar os estressores identificados durante o estudo. E a equipe queria chegar a uma compreensão clara do valor nutricional dessas plantas — e se isso é afetado pelo solo.

Embora o agrião Thale seja comestível, não é saboroso ou considerado uma cultura alimentar. Mas é da mesma família de plantas como brócolis, couve, nabos e couve-flor.

Sharmila Bhattacharya, cientista-chefe de astrobiônica da Nasa, considerou a descoberta do crescimento da planta “bastante emocionante” e disse que o estudo apresenta muitas oportunidades de acompanhamento para os cientistas. Bhattacharya não participou deste estudo.

“Precisamos descobrir como fazer com que as plantas cresçam ainda melhor neste substrato de regolito”, escreveu Bhattacharya em um e-mail.

“Por exemplo, precisamos adicionar outros componentes para ajudar as plantas e, em caso afirmativo, quais são? Existem outras plantas que podem se adaptar melhor a esses substratos de regolito e, em caso afirmativo, quais características as tornam mais robustas a esses substratos? ambientes?

“Isso é o que há de tão empolgante na ciência; cada nova descoberta leva a resultados mais únicos e transformadores no futuro, que podemos usar para ajudar a melhorar a sustentabilidade de nossas futuras missões de exploração espacial!”

Os cientistas veem seu experimento como um resultado positivo para o que pode ser possível à medida que os humanos ultrapassam os limites da exploração espacial.

“É incrível que a planta ainda cresça neste ambiente hostil”, disse Elardo. “Está “fraca”, mas não morre.”

“Quando os humanos se movem como civilizações para ficar em algum lugar, sempre levamos nossa agricultura conosco”, disse Ferl. “A ideia de trazer o solo lunar para uma estufa lunar é o material dos sonhos de exploração.”

CNN BRASIL