Estudo financiado pela NASA abre novos caminhos na pesquisa de plantas
Por Bill Keater
- Para ir corajosamente, devemos crescer corajosamente
- Trabalhando com amostras do tamanho de uma colher de chá
- Semeando as sementes para pesquisas futuras
- Sobre o BPS
Nos primeiros dias da era espacial, os astronautas da Apollo participaram de um plano visionário: trazer amostras do material da superfície lunar, conhecido como regolito, de volta à Terra, onde poderiam ser estudadas com equipamentos de última geração e salvas para pesquisas futuras ainda não imaginadas. Cinquenta anos depois, no início da era Artemis e o próximo astronauta retornar à Lua, três dessas amostras foram usadas para cultivar plantas com sucesso. Pela primeira vez, os pesquisadores cultivaram a resistente e bem estudada Arabidopsis thaliana no regolito lunar pobre em nutrientes.
“Esta pesquisa é fundamental para os objetivos de exploração humana de longo prazo da NASA, pois precisaremos usar recursos encontrados na Lua e em Marte para desenvolver fontes de alimentos para futuros astronautas que vivem e operam no espaço profundo”, disse o administrador da NASA, Bill Nelson. “Esta pesquisa fundamental de crescimento de plantas também é um exemplo chave de como a NASA está trabalhando para desbloquear inovações agrícolas que podem nos ajudar a entender como as plantas podem superar condições estressantes em áreas com escassez de alimentos aqui na Terra.”
Cientistas da Universidade da Flórida fizeram uma descoberta inovadora – décadas em andamento – que poderia permitir a exploração espacial e beneficiar a humanidade. “Aqui estamos, 50 anos depois, completando experimentos que foram iniciados nos laboratórios da Apollo”, disse Robert Ferl, professor do departamento de Ciências Hortícolas da Universidade da Flórida, Gainesville, e autor de um artigo publicado em maio. 12, 2022, em Biologia da Comunicação. “Primeiro, perguntamos se as plantas podem crescer em regolito. E segundo, como isso um dia pode ajudar os humanos a ter uma estadia prolongada na Lua.”
A resposta à primeira pergunta é um sonoro sim. As plantas podem crescer no regolito lunar. Eles não eram tão robustos quanto as plantas cultivadas no solo da Terra, ou mesmo as do grupo de controle cultivadas em um simulador lunar feito de cinzas vulcânicas, mas de fato cresceram. E estudando como as plantas responderam nas amostras lunares, a equipe espera responder também à segunda pergunta, abrindo caminho para que futuros astronautas um dia cresçam mais plantas ricas em nutrientes na Lua e prosperem no espaço profundo.
Para ir corajosamente, devemos crescer corajosamente
“Para explorar mais e aprender sobre o sistema solar em que vivemos, precisamos aproveitar o que está na Lua, para que não tenhamos que levar tudo conosco”, disse Jacob Bleacher, cientista-chefe de exploração que apoia Programa Artemis da NASA na sede da NASA em Washington. Bleacher ressalta que é também por isso que a NASA está enviando missões robóticas ao Pólo Sul da Lua, onde acredita-se que possa haver água que possa ser usada por futuros astronautas. “Além disso, cultivar plantas é o tipo de coisa que estudaremos quando formos. Então, esses estudos no terreno abrem o caminho para expandir essa pesquisa pelos próximos humanos na Lua.”
Arabidopsis thaliana, nativa da Eurásia e da África, é parente das folhas de mostarda e outros vegetais crucíferos, como brócolis, couve-flor e couve de Bruxelas. Também desempenha um papel fundamental para os cientistas: devido ao seu pequeno tamanho e facilidade de crescimento, é uma das plantas mais estudadas do mundo, usada como organismo modelo para pesquisas em todas as áreas da biologia vegetal. Como tal, os cientistas já sabem como são seus genes, como se comporta em diferentes circunstâncias e até como cresce no espaço.
Trabalhando com amostras do tamanho de uma colher de chá
Para cultivar a Arabidopsis , a equipe usou amostras coletadas nas missões Apollo 11, 12 e 17, com apenas um grama de regolito alocado para cada planta. A equipe adicionou água e depois sementes às amostras. Eles então colocam as bandejas em caixas de terrário em uma sala limpa. Uma solução nutritiva foi adicionada diariamente.
“Depois de dois dias, eles começaram a brotar!” disse Anna-Lisa Paul, que também é professora de Ciências Hortícolas na Universidade da Flórida e é a primeira autora do artigo. “Tudo brotou. Eu não posso te dizer como ficamos surpresos! Cada planta – seja em uma amostra lunar ou em um controle – parecia a mesma até o sexto dia.”
Após o sexto dia, no entanto, ficou claro que as plantas não eram tão robustas quanto as plantas do grupo de controle crescendo em cinzas vulcânicas, e as plantas estavam crescendo de forma diferente dependendo do tipo de amostra em que estavam. raízes; além disso, alguns tinham folhas atrofiadas e exibiam pigmentação avermelhada.
Após 20 dias, pouco antes de as plantas começarem a florescer, a equipe colheu as plantas, moeu-as e estudou o RNA. Em um sistema biológico, os genes são decodificados em várias etapas. Primeiro, os genes, ou DNA, são transcritos em RNA. Em seguida, o RNA é traduzido em uma sequência de proteína. Essas proteínas são responsáveis por realizar muitos dos processos biológicos em um organismo vivo. O sequenciamento do RNA revelou os padrões de genes que foram expressos, o que mostrou que as plantas estavam realmente sob estresse e reagiram da maneira como os pesquisadores viram Arabidopsis responder ao crescimento em outros ambientes hostis, como quando o solo tem muito sal ou metais pesados.
Além disso, as plantas reagiram de maneira diferente dependendo de qual amostra – cada uma coletada em diferentes áreas da Lua – foi usada. As plantas cultivadas nas amostras da Apollo 11 não eram tão robustas quanto os outros dois conjuntos. No entanto, as plantas cresceram.
Semeando as sementes para pesquisas futuras
Esta pesquisa abre as portas não apenas para um dia cultivar plantas em habitats na Lua, mas para uma ampla gama de questões adicionais. A compreensão de quais genes as plantas precisam se ajustar ao crescimento em regolito pode nos ajudar a entender como reduzir a natureza estressante do solo lunar? Os materiais de diferentes áreas da Lua são mais propícios ao cultivo de plantas do que outros? O estudo do regolito lunar poderia nos ajudar a entender mais sobre o regolito de Marte e plantas potencialmente em crescimento nesse material também? Todas essas são questões que a equipe espera estudar a seguir, em apoio aos futuros astronautas que viajam para a Lua.
“Não é apenas agradável para nós ter plantas ao nosso redor, especialmente quando nos aventuramos em novos destinos no espaço, mas elas podem fornecer nutrição suplementar às nossas dietas e permitir futuras explorações humanas”, disse Sharmila Bhattacharya, cientista do programa da NASA Biological and Divisão de Ciências Físicas (BPS). “As plantas são o que nos permite ser exploradores.”
Esta pesquisa faz parte do Programa de Análise de Amostras de Próxima Geração da Apollo, ou ANGSA , um esforço para estudar as amostras retornadas do Programa Apollo antes das próximas missões Artemis ao Pólo Sul da Lua. O BPS ajudou a apoiar este trabalho, que também apóia outras pesquisas fundamentais sobre plantas, incluindo Veggie, PONDS e Advanced Plant Habitat.
Sobre o BPS
A Divisão de Ciências Biológicas e Físicas da NASA é pioneira na descoberta científica e permite a exploração usando ambientes espaciais para conduzir investigações impossíveis na Terra. Estudar fenômenos biológicos e físicos sob condições extremas permite que os pesquisadores avancem o conhecimento científico fundamental necessário para ir mais longe e permanecer mais tempo no espaço, além de beneficiar a vida na Terra.
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