在阿波罗11号登陆月球崎岖的地表并收集月球土壤样本50多年后，科学家们宣布他们以一种新颖的方式延续了这项使命。佛罗里达大学（UF）的地质学家和园艺学家成功地在阿波罗原始任务中收集的月壤，也称为风化层中种植了植物。该团队今天在期刊Communications Biology上发表了他们的发现；这些结果可能会影响NASA在2024年重返月球的计划。
获取月壤本身是一项艰巨的任务，因为Anna-Lisa和Rob Ferl（来自UF太空植物实验室）在11年间三次向NASA请愿才得以使用这些土壤。月壤在地球上的供应量有限，并被保存在NASA约翰逊航天中心，为防止氧化和污染，它被储存在氮气中。世界各地的科学家都可以租借样品，但NASA空间生物学家Sharmila Bhattacharya表示，这种物质被视为一种极其珍贵的材料。
月壤与地球土壤显著不同，部分原因是它遭受了太阳风的辐射。在其中种植植物需要一种称为“Murashige-Skoog培养基”的肥料混合物，以及定期的浇水。这些添加物是为了弥补月壤中必需营养素的缺乏。
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“在地球上，‘土壤’意味着很多额外的东西。它还含有有机物、微生物样本、其他植物的残骸等等，”Bhattacharya说。“而严格来说，月壤是月球表面或火星表面的物质。”
NASA资助了这项研究，并于2021年向该团队提供了12克月壤。这些一茶匙的土壤被分装到通常用于细胞研究的指套大小的塑料孔中。播种后，科学家们将这些培养皿移入严格控制的生长室内的露台里。起初，UF的研究人员不确定是否有任何种子会发芽，因为这是同类实验中的首次。但在播种后仅60小时，月壤中的所有种子都发芽了，并长出了微小的嫩芽。
团队成功的部分原因可能在于他们选择的种子。“用于这项实验的拟南芥植物实际上是地球表面和太空研究中非常常用的模式生物，”Bhattacharya说。“例如，过去，甚至在NASA方面，我们也曾将拟南芥送上国际空间站。”这些实验研究了从植物的轨道外生命周期到重力对植物部位的影响等一切。
拟南芥植物易于种植且成本低廉，但由于其基因组，它们也适合进行研究。该物种的整个基因序列与其他植物相比要小得多，并且已得到充分测绘，使其成为比较研究的首选。当在月壤中生长的植物似乎比在称为JSC-1A的月壤模拟物中种植的对照植物（使用月壤模拟物JSC-1A）更难生长时，研究人员仔细检查了两个批次的RNA。
“当团队研究RNA的变化时，很清楚地表明，尽管植物在这种材料中设法生长，但存在压力因素，”Bhattacharya说。“当暴露于氧化应激时，细胞会启动这些反应。”
细胞应激指标只是生长问题的一个迹象。在月壤中生长的植物也表现出生长迟缓、根系较短以及叶片变色。在月壤中生长的压力不仅在植物的RNA中表现出来，在外部也显而易见。
Bhattacharya表示，近几十年来，分子生物学领域已经开发出新的工具来改变植物的细胞组成。如果研究人员能够确切地看到哪些基因通路受到压力，他们就可以利用基因工程来帮助植物在压力环境下茁壮成长。工程化或寻找更适合月壤生长的植物可能是月球农业的关键，Bhattacharya认为这是实现更长太空飞行甚至地外定居的步骤。
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但月球还没有准备好进行地球化改造。由于缺乏大气层，任何在真空环境中种植的植物都需要在封闭空间内与人类一起种植，并提供氧气和水。通过对适当的种植程序和月壤奇迹的进一步研究，到人类再次踏上月球时，月球可能已经能够提供食物和氧气。
