我们现在有证据证明植物可以在月球泥土中生长

阿波罗 11 号登陆月球岩石表面并带回月球土壤样品瓶 50 多年后，科学家们宣布他们以新的方式让这项任务得以继续。佛罗里达大学的一位地质学家和园艺师成功地在阿波罗最初登陆时收集的月壤中种植了植物。该团队今天在《通讯生物学》杂志上发表了他们的研究成果；该结果可能会影响 NASA 2024 年重返月球。

获取风化层本身就是一项艰巨的任务，因为佛罗里达大学太空植物实验室的 Anna-Lisa 和 Paul Rob Ferl 在 11 年内三次向 NASA 提出申请，希望能够利用土壤开展研究。地球上的风化层数量有限，并被小心地存放在美国宇航局的约翰逊航天中心，在那里，风化层被保存在氮气中，以防止氧化和污染。世界各地的科学家都可以借用样本，但美国宇航局的太空生物学家 Sharmila Bhattacharya 表示，这种物质被认为是一种非常珍贵的材料。

风化层与地球土壤有显著不同，部分原因是它受到放射性太阳风的轰击。在风化层中种植植物除了定期浇水外，还需要一种名为“Murashige-Skoog 培养基”的肥料混合物。这些添加物是为了弥补风化层中缺乏的必需营养物质。

[相关：月球土壤可以帮助我们在太空中制造氧气]

“在地球上，‘土壤’还包含很多其他东西。它还包含有机物质、微生物样本、其他植物的残留物等等，”巴塔查里亚说。“而严格来说，风化层是月球表面或火星表面的这种物质。”

资助这项研究的 NASA 于 2021 年为该团队提供了 12 克风化层。这些一茶匙一茶匙的土壤被分装到通常用于细胞研究的顶针大小的塑料孔中。种下种子后，科学家将孔板移入严格控制的生长室内的玻璃容器中。最初，佛罗里达大学的研究人员不确定是否会有种子发芽，因为这是第一次此类实验。但在种植后的短短 60 小时内，风化层中的每颗种子都发芽了，长出了细小的芽。

该团队的成功可能部分归功于他们选择的种子。“用于这项研究的拟南芥实际上是一种非常常用的模式生物，用于地球表面和太空研究，”巴塔查里亚说。“例如，过去，即使是从 NASA 的角度来看，我们也曾将拟南芥送上国际空间站。”这些实验研究了从绿色植物的轨道外生命周期到重力对植物各部分的影响等方方面面。

拟南芥植物易于种植且成本低廉，但由于其基因组，它们也适合用于研究。与其他植物相比，该物种的整个基因序列要小得多，而且绘制得很好，使其成为比较研究的首选。当月球风化层中的植物似乎比对照植物（种植在名为 JSC-1A 的风化层模拟物中）的挣扎程度更大时，研究人员仔细观察了这两批植物的 RNA。

“当这个团队观察 RNA 的变化时，很明显，虽然植物能够在这种材料中生长，但其中存在着压力因素，”巴塔查里亚说。“细胞在暴露于氧化应激时会启动这些反应。”

细胞压力指标只是生长问题的一个迹象。在风化层中生长的植物也表现出生长迟缓、根部较短和植物色素沉着。在月球土壤中生长的压力不仅表现在植物的 RNA 中，还表现在植物的外部。

巴塔查里亚说，近几十年来，分子生物学领域已经开发出改变植物细胞成分的新工具。如果研究人员能够准确地看到哪些基因通路似乎受到压力，他们就可以利用基因工程帮助植物在压力环境中茁壮成长。改造或寻找更适合风化层生长的植物可能是月球农业的关键，巴塔查里亚说，这是迈向更长太空飞行甚至地球外定居的一步。

[相关： NASA 有建立太空农场的宏伟计划]

但月球尚未完全准备好进行地球化改造。由于月球缺乏大气层，任何在太空真空中生长的植物都需要在封闭的空间中与人类一起种植，并有氧气和水。随着对适当的种植程序和月球土壤奇观的进一步研究，当人类再次踏上月球时，月球很可能拥有食物和氧气。