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Astronomia13/05/2022

Cientistas conseguem cultivar plantas no solo da Lua

Arabidopsis 6 dias após o plantio das sementes. Os quatro vasinhos à esquerda contêm plantas que crescem no simulador de solo lunar JSC-1A. Os três à direita contêm plantas que crescem em solos lunares coletados durante as missões Apollo 11, 12 e 17. Crédito: UF/IFAS, Tyler Jones

13/05/22 - 09h08min - Atualizado em 13/05/22 - 09h09min

Cientistas cultivaram plantas no solo da Lua – é a primeira vez na história da humanidade e um marco na exploração lunar e espacial. Em artigo publicado na revista Communications Biology, pesquisadores da Universidade da Flórida mostraram que as plantas podem brotar e crescer com sucesso no solo lunar. O estudo também investigou como as plantas respondem biologicamente ao solo da Lua, também conhecido como regolito lunar, que é radicalmente diferente do solo encontrado na Terra.

Esse trabalho é um primeiro passo para um dia cultivar plantas para alimentação e oxigênio na Lua ou durante missões espaciais. Mais imediatamente, essa pesquisa ocorre quando o Programa Artemis planeja devolver os humanos à Lua.

“Artemis exigirá uma melhor compreensão de como cultivar plantas no espaço”, disse Rob Ferl, um dos autores do estudo e professor de ciências hortícolas no Instituto de Ciências Agrárias e Alimentares da Universidade da Flórida (UF/IFAS).

Anna-Lisa Paul tenta umedecer os solos lunares com uma pipeta. Os cientistas descobriram que os solos repeliam a água (eram hidrofóbicos), fazendo com que a água se acumulasse na superfície. A agitação ativa do material com água foi necessária para quebrar a hidrofobicidade e molhar uniformemente o solo. Uma vez umedecidos, os solos lunares poderiam ser umedecidos por capilaridade para o cultivo de plantas. Crédito: UF/IFAS, Tyler Jones

Sem patógenos

Mesmo nos primeiros dias da exploração lunar, as plantas desempenharam um papel importante, disse Anna-Lisa Paul, também autora do estudo e professora pesquisadora de ciências hortícolas na UF/IFAS.

“As plantas ajudaram a estabelecer que as amostras de solo trazidas da Lua não abrigavam patógenos ou outros componentes desconhecidos que prejudicariam a vida terrestre, mas essas plantas foram apenas polvilhadas com o regolito lunar e nunca foram cultivadas nele”, disse Paul.

Paul e Ferl são especialistas reconhecidos internacionalmente no estudo de plantas no espaço. Por meio do Laboratório de Plantas Espaciais da Universidade da Flórida, eles enviaram experimentos em ônibus espaciais, à Estação Espacial Internacional e em voos suborbitais.

“Para futuras missões espaciais mais longas, podemos usar a Lua como um hub ou plataforma de lançamento. Faz sentido que queiramos usar o solo que já está lá para cultivar plantas”, disse Ferl. “Então, o que acontece quando você cultiva plantas em solo lunar, algo que está totalmente fora da experiência evolutiva de uma planta? O que as plantas fariam em uma estufa lunar? Poderíamos ter agricultores lunares?”

Pouco solo

Para começar a responder a essas perguntas, Ferl e Paul planejaram um experimento aparentemente simples: plantar sementes no solo lunar, adicionar água, nutrientes e luz e registrar os resultados.

A complicação: os cientistas tinham apenas 12 gramas – apenas algumas colheres de chá – de solo lunar para fazer esse experimento. Emprestado pela Nasa, esse solo foi coletado durante as missões Apollo 11, 12 e 17 à Lua. Paul e Ferl se inscreveram três vezes ao longo de 11 anos para uma chance de trabalhar com o regolito lunar.

A pequena quantidade de solo, para não mencionar seu incalculável significado histórico e científico, significou que Paul e Ferl tiveram de projetar um experimento em pequena escala, cuidadosamente coreografado. Para cultivar seu minúsculo jardim lunar, os pesquisadores usaram poços do tamanho de um dedal em placas de plástico normalmente usadas para cultivar células. Cada poço funcionava como um pote. Uma vez que eles enchiam cada “pote” com aproximadamente um grama de solo lunar, os cientistas umedeciam o solo com uma solução nutritiva e adicionavam algumas sementes da planta Arabidopsis.

A Arabidopsis é amplamente utilizada nas ciências das plantas porque seu código genético foi totalmente mapeado. O cultivo de Arabidopsis no solo lunar permitiu aos pesquisadores mais informações sobre como o solo afetou as plantas, até o nível de expressão gênica.

Rob Ferl, à esquerda, e Anna-Lisa Paul olham para as placas preenchidas parte com solo lunar e parte com solos de controle, agora sob luzes de LED crescentes. Na época, os cientistas não sabiam se as sementes germinariam mesmo em solo lunar. Crédito: UF/IFAS, Tyler Jones

Diferenças observadas

Como pontos de comparação, os pesquisadores também plantaram Arabidopsis em JSC-1A, uma substância terrestre que imita solo lunar real, bem como solos marcianos simulados e solos terrestres de ambientes extremos. As plantas cultivadas nesses solos não lunares foram o grupo controle do experimento.

Antes do experimento, os pesquisadores não tinham certeza se as sementes plantadas nos solos lunares iriam brotar. Mas quase todas o fizeram.

“Ficamos surpresos. Não previmos isso”, disse Paul. “Isso nos disse que os solos lunares não interromperam os hormônios e os sinais envolvidos na germinação das plantas.”

No entanto, com o passar do tempo, os pesquisadores observaram diferenças entre as plantas cultivadas em solo lunar e o grupo controle. Por exemplo, algumas das plantas cultivadas nos solos lunares eram menores, cresciam mais lentamente ou eram mais variadas em tamanho do que suas contrapartes.

Todos esses eram sinais físicos de que as plantas estavam trabalhando para lidar com a composição química e estrutural do solo da Lua, explicou Paul. Isso foi confirmado ainda mais quando os pesquisadores analisaram os padrões de expressão gênica das plantas.

“No nível genético, as plantas estavam retirando as ferramentas normalmente usadas para lidar com estressores, como sal e metais ou estresse oxidativo. Portanto, podemos inferir que as plantas percebem o ambiente do solo lunar como estressante”, disse Paul. “Em última análise, gostaríamos de usar os dados de expressão gênica para ajudar a abordar como podemos melhorar as respostas ao estresse no nível em que as plantas – principalmente as culturas – são capazes de crescer no solo lunar com muito pouco impacto à sua saúde.”

Anna-Lisa Paul, à esquerda, e Rob Ferl, trabalhando com solos lunares em seu laboratório. Crédito: UF/IFAS, Tyler Jones

Estresse analisado

A forma como as plantas respondem ao solo lunar pode estar ligada ao local onde o solo foi coletado, disseram Ferl e Paul, que colaboraram no estudo com Stephen Elardo, professor assistente de geologia da Universidade da Flórida.

Por exemplo, os pesquisadores descobriram que as plantas com mais sinais de estresse eram aquelas cultivadas no que os geólogos lunares chamam de solo lunar maduro. Esses solos maduros são aqueles expostos a mais ventos cósmicos, que alteram sua composição. Por outro lado, as plantas cultivadas em solos comparativamente menos maduros se saíram melhor.

O cultivo de plantas em solos lunares também pode alterar os próprios solos, disse Elardo.

“A Lua é um lugar muito, muito seco. Como os minerais do solo lunar responderão ao fato de uma planta crescer neles, com a adição de água e nutrientes? A adição de água tornará a mineralogia mais hospitaleira para as plantas?” disse Elardo.

Estudos de acompanhamento se basearão nessas questões e muito mais. Por enquanto, os cientistas estão comemorando ter dado os primeiros passos para o cultivo de plantas na Lua.

“Queríamos fazer esse experimento porque, durante anos, estávamos fazendo esta pergunta: as plantas cresceriam em solo lunar “, disse Ferl. “A resposta, ao que parece, é sim.”

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Anna-Lisa Paul