لأول مرة يقوم العلماء بزراعة نباتات فى تربة أتوا بها من على سطح القمر جمعوها خلال بعثات أبوللو رقم ١١،١٢،١٧

أراد الباحثون معرفة مدى إمكانية نمو النباتات فى تربة القمر، وإذا كان الأمر كذلكK فكيف تستجيب النباتات لعوامل البيئة غير المألوفة وصولاً لمستوى التعبير الجينى؟

فلنتعرف على ذلك في المقال التالي:

لأول مرة فى تاريخ البشرية يقوم العلماء بزراعة نباتات فى تربة أتوا بها من على سطح القمر. إنها علامة فارقة فى استكشاف القمر والفضاء.

فى دورية Communications Biology، نشر باحثون من جامعة فلوريدا بحثًا جديدًا يوضح أن النباتات يمكن أن تنبت وتنمو بنجاح فى تربة القمر، وبحثت دراستهم أيضًا فى كيفية استجابة النباتات بيولوجيًا لتربة القمر، والمعروفة أيضًا باسم الثرى القمرى، والذى تختلف اختلافًا جذريًا عن التربة الأرضية.

وهذا العمل هو الخطوة الأولى فى زراعة النباتات على القمر من أجل توفير الغذاء والأكسجين أثناء الرحلات الفضائية. يأتى هذا البحث فى الوقت الذى يخطط فيه برنامج أرتيمس لإعادة البشرية إلى القمر.

يقول روب فيرل، وهو أحد معدّى الدراسة وأستاذ علوم البستنة المتميز فى معهد UF للأغذية: “إن برنامج أرتيمس سيتطلب فهم أفضل لكيفية زرع النباتات فى الفضاء”. وقالت آنا ليزا بول، وهى أيضًا إحدى واضعى موضوعات الدراسة، وأستاذ أبحاث علوم البستنة فى UF/FAS : “إن النباتات لعبت دورًا هامًا فى الأيام الأولى فى استكشاف القمر، حيث ساعدت فى إثبات أن عينات التربة التى تم إحضارها من القمر لم تكن تحتوى على مسببات للأمراض أو غيرها من المكونات غير المعروفة التى تضر بالحياة الأرضية، ولكن تلك النباتات كانت تنثر فقط بالثرى القمرى ولم تزرع فيها بالفعل”.

بول وفيرل، الخبراء معترف بهم دوليًا فى دراسة النباتات فى الفضاء، أرسلا تجارب على مكوكات الفضاء إلى محطة الفضاء الدولية وفي الرحلات شبه المدارية.

قال فيرل: “بالنسبة للبعثات الفضائية المستقبلية الأطول، قد نستخدم القمر كمحورًا ومنصة انطلاق. من المنطقى إننا نرغب فى استخدام التربة الموجودة بالفعل لزراعة النباتات”.

إذًا ماذا يحدث عندما نزرع نباتات فى تربة القمر، وهو شئ مختلف تمامًا عن التجربة التطورية للنبات؟

ماذا ستفعل النباتات فى صوبة قمرية؟

هل يمكن أن يكون لدينا مزارعون على سطح القمر؟

للإجابة على هذه الأسئلة، صمم كلٌ من فيرل وبول تجربة بسيطة لزرع البذور فى تربة القمر وأضافا الماء والعناصر الغذائية والضوء وقاما بتسجيل النتائج.

التحديات: لم يكن لدى العلماء سوى ١٢جرامًا (بضع ملاعق صغيرة من تربة القمر) لإجراء هذه التجربة من خلال بعثات أبوللو رقم ١١،١٢،١٧ إلى القمر والتي موّلتها وكالة ناسا. تقدّم بول وفيرل ٣ مرات على مدار ١١عامًا للحصول على فرصة للعمل على الثرى القمرى.

كانت كمية التربة صغيرة، ناهيك عن أهميتها التاريخية والعلمية التى لاتحصى، ويعنى ذلك أن على بول وفيرل إجراء التجربة على نطاق ضيق وبعناية لتنمية حديقتهم القمرية الصغيرة. استخدم الباحثون آبارًا صغيرة الحجم فى ألواح بلاستيكية تستخدم عادةً فى زراعة الخلايا، كل بئر يعمل كإناء وبمجرد ملء كل وعاء بحوالى جرام من التربة القمرية يقوم العلماء بترطيب التربة بمحلول تغذية وإضافة بعض بذور نبات الأرابيدوبيسيس.

يُستخدم نبات الأرابيدوبيسيس على نطاق واسع، لدقة تركيبه الجيني. أتاحت زراعة النبات المذكور فى التربة القمرية للباحثين مزيدًا من المعرفة فى كيفية تأثير التربة على النباتات، وصولاً إلى مستوى التعبير الجينى.

 قام الباحثون أيضًا بزرع نبات أرابيدوبيسيس فى (JSC-1A  )،  وهى مادة أرضية تحاكى التربة القمرية الحقيقية، بالإضافة إلى محاكاة تربة المريخ والتربة الأرضية من البيئات القاسية من أجل المقارنة. وكانت النباتات المزروعة فى هذه التربة غير القمرية هى مجموعة التحكم فى التجربة.

قبل التجربة، لم يكن الباحثون متأكدين من إمكانية إنبات البذور المزروعة ولكنها بالفعل أنبتت، حيث أفادت بول قائلةً: “لقد اندهشنا، لم نتوقع ذلك. لم تتعارض التربة القمرية مع الإشارات والهرمونات الضرورية لعملية الإنبات”.

ومع مرور الوقت، لاحظ الباحثون اختلافات بين النباتات المزروعة فى تربة القمر وتلك المزروعة مجموعة التحكم التجريبية. فعلى سبيل المثال، كانت بعض النباتات المزروعة فى التربة القمرية أصغر حجمًا، نمت بشكل أبطأ، أو كانت أكثر تنوعًا فى الحجم من نظيراتها.

أوضحت بول أن هذه علامات فيزيائية تدل على قدرة النباتات على التعامل مع التركيب الكيميائى والهيكلى لتربة القمر، حيث تم تأكيد ذلك أيضًا عندما حلل الباحثون أنماط التعبير الجينى للنباتات.

وأردفت: “وعلى المستوى الجينى، كانت النباتات تمتص العناصر المستخدمة عادةً للتعامل مع معوقات عملية الإنبات، مثل الملح والمعادن أو الإجهاد التأكسدى، مما يشير إلى أن التربة القمرية مرهقة للنباتات. وختامًا، نود استخدام بيانات التعبير الجينى للمساعدة فى معالجة كيفية تحسين استجابات الإجهاد للمستوى الذى تكون فيه النباتات، وخاصةً المحاصيل، قادرة على النمو فى تربة القمر مع تأثير ضئيل جدًا على صحتها”.

قال فيرل وبول، اللذان تعاونا فى الدراسة مع ستيفن إيلاردو الأستاذ المساعد فى الجيولوجيا فى جامعة كاليفورنيا، إن كيفية استجابة النباتات للتربة القمرية قد تكون مرتبطة بالمكان الذى جمعت منه التربة.

فعلى سبيل المثال، وجد الباحثون أن النباتات التى يلاحظ عليها أكبر علامات الإجهاد هى تلك التى نمت فيما يسميه علماء الجيولوجيا القمرية، التربة القمرية الناضجة، والتى تتعرض لرياح كونية أكثر مما يؤدي إلى تغيير تكوينها. ومن ناحية أخرى، كانت النباتات المزروعة فى تربة أقل نضجًا أفضل نسبيًا.

قال إيلاردو: “إن زراعة النباتات فى التربة القمرية قد تغيّر التربة نفسها أيضًا”.

وأضاف: “إن القمر مكان جاف للغاية. كيف ستستجيب المعادن فى التربة القمرية لزراعة نبات فيها، مع إضافة المياه والعناصر الغذائية؟ وهل هذا سيجعلها أكثر ملائمة للنباتات؟” هذه الأسئلة وغيرها ستكون أساس دراسات المتابعة، ولكن فى الوقت الحالى، يحتفل العلماء باتخاذ الخطوات الأولى نحو زراعة النباتات على القمر.

قال فيرل: “أردنا إجراء هذه التجربة، لإننا كنا نطرح هذا السؤال لسنوات:هل ستنمو النباتات فى تربة القمر؟ واتضح أن الجواب هو نعم”.

المصدر: https://www.sciencedaily.com

ترجمة: نيفين عصام

مراجعة وتدقيق: زينب محمد