I due autori dello studio pubblicato su Communications Biology, Anna-Lisa Paul, a sinistra, e Rob Ferl, al lavoro con il suolo lunare nel loro laboratorio. Crediti: Tyler Jones, Uf/Ifas
Si chiama ‘arabetta comune’ (nome scientifico Arabidopsis thaliana), e stando a quel che si legge in Wikipedia è una pianta senza particolare importanza agronomica ma, proprio per la sua semplicità, utilizzata come organismo modello in molti esperimenti scientifici. Grazie al suo semplice genoma, ad esempio, è la prima pianta per cui è stato completato il sequenziamento genico, è molto piccola e adatta a essere coltivata in ambiente di laboratorio e, non da ultimo, ha un ciclo di vita abbastanza breve: in sole sei settimane, infatti, passa dalla fase di germinazione a quella adulta con produzione dei semi.
Perché parliamo di botanica, in un canale di astrofisica? Perché negli ultimi anni l’arabetta ha dimostrato di essere una pianta adatta anche allo spazio. È infatti la pianta modello dell’esperimento Growth-1 condotto sulla Stazione spaziale internazionale e finalizzato a studiare il comportamento e la crescita delle piante in condizioni di microgravità e, ora, è la protagonista di un importante studio pubblicato su Communications Biology, una rivista del gruppo Nature: per la prima volta è stata dimostrata la capacità di una pianta di crescere sul suolo lunare.
Su terreno lunare, dicevamo, ma comunque sulla Terra. I campioni di regolite sui quali è stata coltivata l’arabetta, infatti, provengono dalle missioni lunari Apollo 11, 12 e 17, e sono in tutto appena 12 grammi. Il gruppo di ricerca che ha condotto l’esperimento ha sottoposto la richiesta di utilizzare il suolo lunare alla Nasa ben 3 volte negli ultimi 11 anni, prima di ottenere il consenso. Oltre ad aver dimostrato che le piante possono germogliare e crescere con successo nel suolo lunare, lo studio ha anche analizzato come le piante rispondono biologicamente a questo, a causa delle sue caratteristiche radicalmente diverse dal suolo terrestre.
«Artemis richiederà una migliore comprensione di come coltivare le piante nello spazio», dice Rob Ferl, uno degli autori dello studio e professore di scienze orticole all’Institute of Food and Agricultural Sciences dell’università della Florida. Prima di questo tentativo, spiega lo scienziato, la regolite lunare era già stata utilizzata sotto forma di polvere sparsa su alcune piante, per verificare che non contenesse agenti patogeni o altri componenti sconosciuti capaci di danneggiare la vita terrestre. «Per le future missioni spaziali più lunghe, potremmo usare la Luna come hub o rampa di lancio. Ed è logico che vorremmo usare il suolo già presente per far crescere le piante. Quindi, cosa succede quando si coltivano le piante nel suolo lunare, qualcosa che è totalmente al di fuori dell’esperienza evolutiva di una pianta? Cosa farebbero le piante in una serra lunare? Potremmo avere degli agricoltori lunari?»
La piccola quantità di suolo lunare a disposizione, per non parlare del suo incalcolabile significato storico e scientifico, ha fatto sì che l’esperimento progettato dovesse essere condotto su piccola scala e costantemente ripreso e monitorato. La regolite è stata posta in piccoli contenitori della dimensione di un ditale di plastica normalmente usati per la coltura delle cellule. Ogni pozzetto fungeva da vaso, e conteneva circa un grammo di regolite. Proprio come si fa quando si vuol far crescere qualcosa sulla Terra, gli scienziati hanno inumidito il terreno con una soluzione nutritiva e hanno aggiunto alcuni semi di arabetta. Come termine di paragone (o campione di controllo), alcuni semi sono stati piantati anche in un terreno di derivazione terrestre ma che imita il vero suolo lunare, in terreni marziani simulati e terrestri provenienti da ambienti estremi.
Differenze fisiche tra le piante coltivate nel terreno terrestre che simula quello lunare, a sinistra, e quelle coltivate nel suolo lunare proveniente dalle missioni Apollo, a destra, dopo 16 giorni di coltura. Crediti: Tyler Jones, Uf/Ifas
Ora i risultati: quasi tutti i campioni hanno germogliato.
«Siamo rimasti stupiti. Non l’avevamo previsto», dice Anna-Lisa Paul, autrice dello studio e professore associato di scienze orticole all’Institute of Food and Agricultural Sciences dell’università della Florida. «Questo significa che i terreni lunari non bloccano gli ormoni e i segnali coinvolti nella germinazione delle piante».
Qualche differenza, con le piante del gruppo di controllo, comunque, è stata osservata: alcune delle piante coltivate nel suolo lunare, ad esempio, erano più piccole, crescevano più lentamente o avevano dimensioni più varie rispetto alle loro controparti. Tutti segni fisici – secondo gli scienziati – che indicano che le piante stavano lavorando per far fronte alla composizione chimica e strutturale del suolo lunare. La conferma di questo è arrivata anche dallo studio dell’espressione genica delle piante. Per crescere nella regolite, infatti, l’arabetta ha dovuto usare risorse tipicamente impiegate (nel mondo vegetale) per affrontare i fattori di stress, come il sale e i metalli o lo stress ossidativo. Questo comportamento, in parte, può dipendere anche dalla posizione geografica in cui il suolo lunare era stato raccolto. Gli scienziati hanno infatti notato che le piante che presentavano maggiori difficoltà erano quelle coltivate sulla regolite raccolta in quello che i geologi definiscono “suolo lunare maturo”. Si tratta dei terreni maggiormente esposti a vento e raggi cosmici, che ne alterano la composizione. D’altra parte, le piante cresciute in terreni relativamente meno maturi sono andate meglio.
Grazie a questo studio, e in previsione delle prossime missioni spaziali, sarà possibile lavorare su più fronti. Innanzitutto, continuare a indagare la risposta genica delle piante per provare a ridurne lo stress e metterle nelle condizioni di saper crescere sul terreno lunare con un impatto minimo sulla loro salute. In secondo luogo, studiare la reazione del suolo lunare all’aggiunta di acqua, minerali e nutrienti, per comprendere se esso possa diventare un luogo più ospitale alla vita vegetale.
Per saperne di più:
- Leggi su Communications Biology l’articolo “Plants grown in Apollo lunar regolith present stress-associated transcriptomes that inform prospects for lunar exploration”, di Anna-Lisa Paul, Stephen M. Elardo e Robert Ferl