人类进入宇宙的伟大旅程的核心是一个需要解决的问题。 我们最后一次边境之旅的成功——人类在月球、火星及其他地方长期定居的现实——取决于我们培养自己的可持续生计的能力。
将严酷、令人不快的月球和火星土壤转变成适合陆地植物的培育介质并不是一件容易的事。 然而，它却让研究生着迷 杰西卡·阿特金 德克萨斯农工大学和 萨拉·奥利维拉·桑托斯 布朗大学的。 2024 年 1 月下旬，两人透露，他们在真菌和蠕虫粪便的帮助下，成功地从模拟月球风化层（又名模拟月尘的材料）中种植了鹰嘴豆。 虽然他们的发现是 发布在预印本服务器中 生物Rxiv，他们的研究支持了该领域试图在太空种植食物的其他研究。
寻找太空中的植物生长
与地球上的土壤不同，月球风化层或岩石和尘埃缺乏支持任何植物生长所需的营养和结构完整性。 阿特金说，不仅如此，月尘中还充满了重金属和其他毒素，它们会杀死种子或阻碍植物生长； 月球的微重力还会损害植物有效吸收养分和氧气的能力，导致所谓的根区缺氧。
为了解决这个问题，阿特金和 奥利维拉 桑托斯使用地球上实践的技术来修复农作物无法生长的受损土壤。 其中一种策略涉及 丛枝菌根真菌 （AMF），一种栖息在土壤中的微生物，与附近选定的植物形成相互共生关系——本质上，它是一种将帮助提升到一个全新水平的友好邻居。
“真菌能够分泌一种包围重金属的蛋白质，因此它们不易被吸收 [by the plant]，”阿特金说。 “如果重金属能够通过这个机制，那么 [the fungus] 还有另一种机制限制对根的访问。 如果它们确实渗透到根部，真菌会将毒素聚集在其自身的生物质中，或将其保留在植物的根部，这样它就不会到达种子。”
AMF 还可以帮助抵消辐射和微重力对生长中的植物产生的不太明显的影响。 蚯蚓堆肥进一步促进了这一点，这是一种天然肥料，由 红色蠕虫 减少食物垃圾和其他有机物质。 它还富含氮和磷等必需营养素。
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真菌来拯救
阿特金用真菌和蠕虫粪便武装起来 奥利维拉 桑托斯尝试用月尘种植鹰嘴豆。 人们普遍喜爱的豆类不仅蛋白质含量高，而且可以与包括 AMF 在内的多种微生物形成共生关系。
将鹰嘴豆种子、AMF、蚯蚓粪和月球风化层放入盆中。 现在，阿特金和 奥利维拉 桑托斯无法使用 真实的 月球风化层——从过去的月球任务中获得的真实材料的供应有限。 他们必须使用一种模拟替代品，该替代品源自地球上发现的地质材料，例如玻璃和橄榄石、斜长石和铬铁矿等矿物。
“月球风化层模拟物对于不同着陆点的成分准确度为 99% [astronauts] 从阿波罗和登月任务中采集了样本，”阿特金说。
随着幼苗的生长，一些植物首先表现出胁迫特征的迹象，似乎正在挣扎。 但在第七周左右，AMF 的魔力开始发挥作用。
初生的植物仍然表现出压力的迹象，但对于接种了有益真菌的鹰嘴豆来说，压力的迹象要小一些。 与未接种的植物相比，这些植物的叶绿素水平更高； 到第 10 周，它们开始开花，而非 AMF 的同类则逐渐枯死。
虽然这项研究听起来像是用皮塔饼、阿特金和 奥利维拉 桑托斯尚未测试他们的月尘种植鹰嘴豆是否可食用且安全食用（即不含重金属）。
“这需要一点时间，肯定不会在第一次种植时就解决，”阿特金说。
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太空鹰嘴豆泥及其他
2022年佛罗里达大学的研究人员成功地从阿波罗 11 号、12 号和 17 号任务期间从三个不同地点收集的几克实际月球风化层中培育出拟南芥种子（芥菜科的一种小植物，通常被认为是杂草）穿过月亮。 该实验是科学家首次在月球土壤中培育种子，其目的是观察植物对月球尘埃的物理和基因水平的反应。
首席研究人员之一， 安娜·丽莎·保罗太空生物学家、佛罗里达大学跨学科生物技术研究中心主任表示，鹰嘴豆的新发现是“一项扎实的工作”，很好地建立在美国宇航局过去几十年进行的现有科学研究基础上。和其他科学家。
保罗说：“我认为我们都应该朝着了解如何减轻真正的月球风化层的毒性影响的方向前进。”
保罗表示，接下来的步骤是看看这种生物修复技术如何在真实的月球风化层中发挥作用，而不是阿特金和模拟的模拟技术。 奥利维拉 桑托斯渴望测试他们是否能够获得更多拨款。
“这方面没有外部资金 [research]，所以我们能够分析的内容以及我们能够走多远都受到了限制，”说 奥利维拉 桑托斯。 “现在，我们真的希望能够获得 NASA 的一些资金来真正分析和使用更多 [lunar soil] 复制人并做所有这些事情。”
奥利维拉 桑托斯补充说，他们研究的价值并不局限于宇航员或未来月球（甚至火星）殖民者可持续太空生活的范围。 作为 气候变化威胁生态 和 农业增长她和阿特金相信，他们的研究可以帮助弄清楚如何优化地球上的生物修复，振兴和保护脆弱的耕地。
“我感觉很多人都在看这个 [research] 就像我们为什么要关注这个、为什么我们在地球上有这么多问题时还要考虑月球一样，”说 奥利维拉 桑托斯。 “虽然我们正在为月球风化层模拟物做这件事，但所有这些技术和所有这些发现都适用于地球。 我们发现的所有东西也将能够帮助我们。”
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文章来源：
2024-04-10 18:00:00
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