Uprawy na Marsie to wyzwanie. Naukowcy liczą na grzyby

Zanim ruszą uprawy na Marsie, trzeba przygotować podłoże

Powierzchnię Księżyca i Marsa pokrywa luźna warstwa pyłu i okruchów skalnych, zwana regolitem. Nie ma w niej mikroorganizmów ani szczątków roślin, z których na Ziemi powstaje żyzna gleba. Brakuje przede wszystkim azotu, a część pozostałych składników odżywczych jest uwięziona w minerałach, co utrudnia roślinom ich pobieranie. Regolit może też zawierać dużo metali, których nadmiar szkodzi roślinom. Na Marsie dochodzą do tego toksyczne nadchlorany.

Rośliny wykiełkowały, ale szybko pojawiły się problemy

Nie oznacza to jednak, że w regolicie nic nie wyrośnie. W 2022 r. naukowcy z University of Florida zasiali rzodkiewnik pospolity – niewielką roślinę spokrewnioną z kapustą – w próbkach regolitu przywiezionych z Księżyca przez astronautów misji Apollo 11, 12 i 17.

Po dwóch dniach zaczęły kiełkować! Wykiełkowało wszystko. Nie potrafię opisać, jak bardzo byliśmy zdumieni!

– mówiła Anna-Lisa Paul, główna autorka badania.

Początkowy sukces nie oznaczał jednak, że rośliny dobrze radziły sobie w księżycowym podłożu. Po kilku dniach zaczęły rosnąć wolniej, miały słabo rozwinięte korzenie, a niektóre przybrały czerwonawy kolor. Analiza aktywności genów wykazała, że w księżycowym podłożu rośliny uruchamiały mechanizmy obronne, które zwykle pomagają im radzić sobie z nadmiarem soli, obecnością metali czy stresem oksydacyjnym.

Nowy numer już w sprzedaży:

Pomidory dojrzały w imitacji marsjańskiej gleby

Bardziej obiecujące wyniki uzyskali naukowcy z Uniwersytetu w Wageningen. Do uprawy wykorzystali jednak ziemskie imitacje gruntu z Marsa i Księżyca, wzbogacone materią organiczną, m.in. świeżo skoszoną trawą. W tak przygotowanym podłożu dziewięć z dziesięciu badanych gatunków, w tym pomidory, rzodkiewki, groch i żyto, urosło i wydało plon.

Byliśmy zachwyceni, gdy zobaczyliśmy, jak czerwienieją pierwsze w historii pomidory wyhodowane na imitacji marsjańskiej gleby

– mówił Wieger Wamelink, kierujący zespołem.

Grzyby mogą przygotować grunt pod kosmiczne uprawy

Naukowcy z Brazylii i USA proponują inne rozwiązanie. W przeglądzie badań opublikowanym we Frontiers in Astronomy and Space Sciences wskazują, że pożyteczne grzyby mogłyby pomóc przekształcić regolit w podłoże sprzyjające uprawie roślin. Na Ziemi grzyby mikoryzowe żyją w ścisłej współpracy z roślinami. Ich strzępki łączą się z korzeniami i działają jak mikroskopijne przedłużenie systemu korzeniowego, ułatwiając roślinom dostęp do wody i składników odżywczych.

Grzyby wytwarzają również kwasy, które uwalniają z minerałów fosfor i inne pierwiastki, a także potrafią wiązać nadmiar metali. Badacze za najbardziej obiecujące uznają grzyby mikoryzowe oraz grzyby z rodzaju Trichoderma. Co istotne, te ostatnie dobrze znoszą trudne warunki. W jednym z eksperymentów ok. 30 proc. ich zarodników przetrwało niemal dwa lata na orbicie okołoziemskiej, pod warunkiem osłonięcia ich przed promieniowaniem.

Ciecierzyca wydała plon przy wsparciu grzybów

Pierwsze eksperymenty sugerują, że takie podejście może się sprawdzić. Badacze z Teksasu uprawiali ciecierzycę w imitacji gruntu księżycowego z dodatkiem kompostu wytworzonego przez dżdżownice. Część roślin otrzymała także grzyby mikoryzowe. Ciecierzyca wspomagana przez grzyby wydała nasiona nawet wtedy, gdy „księżycowy” pył stanowił 75 proc. podłoża. Rośliny bez tego wsparcia nie wydały nasion w żadnej z badanych mieszanek. W samej imitacji regolitu, bez kompostu, wszystkie rośliny ostatecznie obumarły, ale te z grzybami przeżyły o dwa tygodnie dłużej. Grzyby pomogły też związać drobiny pyłu w trwałe grudki, dzięki czemu podłoże zyskało strukturę bardziej zbliżoną do gleby.

Choć udało się uzyskać plony, nie wiadomo jeszcze, czy wyhodowaną w ten sposób ciecierzycę można bezpiecznie jeść.

Chcemy sprawdzić, czy może służyć jako źródło pożywienia. Na ile jest zdrowa? Czy zawiera składniki odżywcze, których potrzebują astronauci? Jeśli nie jest bezpieczna do spożycia, ile pokoleń potrzeba, by to się zmieniło?

– zapowiada Jessica Atkin, główna autorka badania.

Uprawy na Marsie to wciąż odległa perspektywa

Wyniki trzeba jednak interpretować ostrożnie. Większość eksperymentów prowadzono na imitacjach regolitu i w ziemskich warunkach, różniących się od tych na Księżycu i Marsie pod względem grawitacji, atmosfery i promieniowania. Jak przyznają autorzy przeglądu, brakuje badań w warunkach zbliżonych do kosmicznych, które pozwoliłyby sprawdzić, czy uda się tam uzyskać podobne rezultaty.

Kolejnym krokiem mają być eksperymenty uwzględniające obniżoną grawitację i promieniowanie kosmiczne, a także badania z wykorzystaniem autentycznych próbek księżycowego regolitu. Na samowystarczalne uprawy na Marsie lub Księżycu być może trzeba będzie jeszcze długo poczekać. Zdobyta wiedza może jednak znacznie wcześniej znaleźć zastosowanie na Ziemi, pomagając wykorzystać grzyby do regeneracji zniszczonych gleb.

Przeczytaj również: Miasto na Księżycu? Może zabraknąć kluczowego zasobu