Au cœur de la grande odyssée de l’humanité dans le cosmos se trouve un problème qui doit être résolu. Le succès de notre dernier voyage vers la frontière – la réalité de l’installation à long terme des humains sur la Lune, sur Mars et au-delà – dépend de notre capacité à cultiver notre propre subsistance durable.
Transformer les sols lunaires et martiens, rudes et désagréables, en un milieu nutritif adapté aux plantes terrestres n’est pas une tâche facile. Pourtant, c’est celui qui a fasciné les étudiants diplômés Jessica Atkin de l’Université Texas A&M et Sara Oliveira Santos de l’Université Brown. Fin janvier 2024, les deux hommes ont révélé qu’ils avaient réussi à faire pousser des pois chiches à partir d’un régolithe lunaire simulé (c’est-à-dire un matériau destiné à imiter la poussière de lune) à l’aide de champignons et de fumier de vers. Même si leurs conclusions étaient publié sur le serveur de préimpression bioRxivleurs recherches soutiennent d’autres études dans le domaine qui tentent de cultiver de la nourriture dans l’espace.
Trouver la croissance des plantes dans l’espace
Contrairement au sol sur Terre, le régolithe lunaire, ou roche et poussière, ne dispose pas des nutriments et de l’intégrité structurelle nécessaires pour soutenir toute flore en croissance. De plus, dit Atkin, la poussière de lune regorge de métaux lourds et d’autres toxines qui pourraient tuer une graine ou retarder la croissance d’une plante ; La microgravité de la Lune peut également altérer la capacité d’une plante à absorber efficacement les nutriments et l’oxygène, provoquant ce qu’on appelle l’hypoxie de la zone racinaire.
Pour lutter contre cela, Atkin et Oliveira Santos a utilisé des techniques pratiquées sur Terre pour assainir les sols endommagés là où les cultures ne poussent pas. Une de ces tactiques implique champignons mycorhiziens arbusculaires (AMF), un micro-organisme habitant le sol qui forme des relations mutuellement symbiotiques avec certaines plantes voisines – essentiellement, le voisin amical qui porte son aide à un tout autre niveau.
« Le champignon est capable de sécréter une protéine qui entoure les métaux lourds, de sorte qu’ils sont moins disponibles pour être absorbés (par la plante) », explique Atkin. « Et si les métaux lourds dépassent ce mécanisme, alors (le champignon) dispose d’un autre mécanisme limitant l’accès à la racine. S’ils pénètrent dans la racine, le champignon rassemblera les toxines dans sa propre biomasse ou les conservera dans la racine de la plante afin qu’elles n’atteignent pas la graine.
L’AMF peut également aider à compenser les effets moins que stellaires des radiations et de la microgravité sur une plante en croissance. Ceci est également facilité par le lombricompost, un engrais naturel produit par vers rouges qui rongent les déchets alimentaires et autres matières organiques. Il regorge également de nutriments essentiels comme l’azote et le phosphore.
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Champignon à la rescousse
Armés de caca de champignons et de vers, Atkin et Oliveira Santos s’est essayé à la culture de pois chiches à partir de poussière de lune. Non seulement les légumineuses préférées de tous sont riches en protéines, mais elles peuvent également former des relations symbiotiques avec plusieurs micro-organismes, y compris l’AMF.
Dans des pots se trouvaient des graines de pois chiches, de l’AMF, du lombricompost et du régolithe lunaire. Maintenant, Atkin et Oliveira Santos ne pouvait pas utiliser réel régolithe lunaire – il existe une quantité limitée de véritables éléments obtenus lors de missions lunaires passées. Ils ont dû utiliser une alternative simulée qui s’approvisionne à partir de matériaux géologiques trouvés sur Terre, tels que le verre et des minéraux comme l’olivine, le plagioclase et la chromite.
« Le simulant de régolithe lunaire a une composition précise à 99 % par rapport aux différents sites d’atterrissage sur lesquels (les astronautes) ont prélevé des échantillons lors des missions Apollo et lunaires », explique Atkin.
Au fur et à mesure que les semis grandissaient, certaines plantes montraient au début des signes de stress et semblaient en difficulté. Mais vers la septième semaine, la magie de l’AMF opère.
Les jeunes plantes montraient encore des signes de stress, mais moins pour les pois chiches inoculés avec ce champignon utile. Ces plantes avaient de meilleurs niveaux de chlorophylle par rapport aux plantes non inoculées ; à la semaine 10, ils fleurissaient tandis que leurs homologues non-AMF mouraient.
Bien que cette recherche puisse ressembler au premier pas de géant vers la préparation de houmous spatial avec un accompagnement de pita, Atkin et Oliveira Santos n’a pas testé si ses pois chiches cultivés dans la poussière de lune sont comestibles et sûrs à consommer (c’est-à-dire s’ils ne contiennent pas de métaux lourds).
« Cela va prendre un peu de temps, cela ne sera certainement pas réglé dès la première plantation », explique Atkin.
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Houmous spatial et au-delà
En 2022, des chercheurs de l’Université de Floride ont réussi à faire pousser des graines d’Arabidopsis thaliana — une petite plante de la famille des feuilles de moutarde souvent considérée comme une mauvaise herbe — à partir de quelques grammes de régolithe lunaire réel collecté lors des missions Apollo 11, 12 et 17 à partir de trois endroits différents. à travers la lune. Le but de l’expérience, qui était la première fois que les scientifiques parvenaient à cultiver des graines dans le sol lunaire, était de voir comment les plantes réagissaient, à la fois physiquement et au niveau génétique, à la poussière de lune.
L’un des principaux chercheurs, Anna-Lisa Paulbiologiste spatial et directeur du Centre interdisciplinaire de recherche en biotechnologie de l’Université de Floride, a déclaré que les nouvelles découvertes sur les pois chiches constituaient « un bon travail solide » s’appuyant bien sur le corpus de recherche scientifique existant mené au cours des deux dernières décennies par la NASA. et d’autres scientifiques.
«C’est absolument dans la direction que nous devrions tous prendre pour comprendre ce qu’il faut faire pour atténuer les effets toxiques du véritable régolithe lunaire», déclare Paul.
Selon Paul, les prochaines étapes consisteraient à voir comment cette technique de bioremédiation résiste dans un véritable régolithe lunaire plutôt que simulé, ce qu’Atkin et Oliveira Santos est impatient de tester s’il parvient à obtenir davantage de subventions.
« Il n’y a pas eu de financement externe pour cette (recherche), donc ce que nous avons pu analyser et jusqu’où nous avons pu aller a été limité par cela », déclare Oliveira Santos. « Maintenant, nous espérons vraiment pouvoir obtenir un financement de la NASA pour vraiment analyser et utiliser davantage de réplicateurs (du sol lunaire) et faire toutes ces choses. »
Oliveira Santos a ajouté que la valeur de leurs recherches ne se limite pas à la portée de la vie spatiale durable pour les astronautes ou les futurs colons lunaires (ou même martiens). Comme le changement climatique menace l’écologie et croissance agricoleelle et Atkin pensent que leurs recherches pourraient permettre de déterminer comment optimiser la biorestauration sur Terre, pour revitaliser et protéger les terres arables vulnérables.
« J’ai l’impression que beaucoup de gens regardent cette (recherche) et se demandent pourquoi regardons-nous cela, pourquoi pensons-nous à la Lune alors que nous avons tant de problèmes sur Terre », déclare-t-il. Oliveira Santos. « Pendant que nous faisons cela pour le simulant du régolithe lunaire, toutes ces techniques et toutes ces découvertes sont applicables à la Terre. Toutes les choses que nous trouverons pourront nous aider ici aussi.
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