Maar je gewassen raken misschien wel wat gestresst…

NASA is van plan om nog dit decennium terug te keren naar de maan. En dit keer voorgoed. Want de bedoeling is dat de maan op den duur continu bewoond zal zijn door astronauten. Dat betekent dat ze ook hun eigen voedsel moeten kunnen verbouwen. Een prangende vraag is natuurlijk hoe. Want… Leent de maangrond zich daar eigenlijk wel voor?

Gewassen op de maan
Het idee is dat de maan op termijn gebruikt gaat worden als springplank voor toekomstige, langere ruimtemissies – zoals naar Mars. “Het is dan logisch om op de grond die er al is gewassen te laten groeien,” legt onderzoeker Rob Ferl uit. “Maar wat gebeurt er als je planten kweekt op maangrond, iets dat totaal buiten de evolutionaire ervaring van een plant valt? Kortom, wat doen planten in een maankas? Kunnen we in de toekomst maanboeren hebben?

Experiment
Om al die vragen te beantwoorden, ontwierpen onderzoekers in een nieuwe studie een bedrieglijk eenvoudig experiment: plant zaden in maangrond, voeg water, voedingsstoffen en licht toe en noteer de resultaten.

Probleem
Het probleem: de wetenschappers hadden slechts 12 gram – slechts een paar theelepels – maangrond waarmee ze dit experiment konden doen. Deze grond is verzameld tijdens Apollo 11, 12 en 17. Deze kleine hoeveelheid maangrond, om nog maar te zwijgen over de onschatbare historische en wetenschappelijke betekenis ervan, betekende dat de onderzoekers een kleinschalig, zorgvuldig gechoreografeerd experiment moesten ontwerpen. Om hun kleine ‘maanmoestuin’ te laten groeien, gebruikten de onderzoekers putjes ter grootte van een vingerhoed in plastic platen die normaal gesproken gebruikt worden om cellen te kweken. Elke put functioneerde als een kweekpotje. Nadat ze elke ‘pot’ hadden gevuld met ongeveer een gram maangrond, bevochtigden de wetenschappers de grond met een voedingsoplossing en voegden een paar zaden van de Arabidopsis-plant toe.

Waarom de Arabidopsis-plant?
Arabidopsis wordt veel gebruikt in de plantenwetenschap omdat de genetische code volledig in kaart is gebracht. Door Arabidopsis in de maanbodem te kweken, kregen de onderzoekers meer inzicht in de invloed van de bodem op de planten, tot op het niveau van genexpressie.

Vóór het experiment waren de onderzoekers er niet zeker van dat de zaden die in de maanbodem waren geplant, zouden ontkiemen. Maar het team komt tot een verrassende ontdekking: bijna alle zaadjes bleken te ontspruiten: een primeur in de menselijke geschiedenis en een mijlpaal in de verkenning van de maan en de ruimte.

Ontkiemen
“We waren erg verbaasd,” herinnert onderzoeker Anna-Lisa Paul zich. “Dit hadden we niet voorspeld. Het suggereert dan ook dat maangrond de hormonen en signalen die betrokken zijn bij het ontkiemen van planten blijkbaar niet onderbreekt.”

Een Arabidopsis-plantje ontkiemt in maangrond. Afbeelding: UF/IFAS photo by Tyler Jones

Kunnen we dus een moestuin op de maan beginnen? Ja, al is enige voorzichtigheid geboden. De zaailingen ontkiemden weliswaar, maar het team merkte opvallende verschillen op tussen de planten die op maangrond en op vulkanische as waren gekweekt. Sommige planten die op de maanbodems groeiden waren bijvoorbeeld kleiner, groeiden langzamer en waren meer gevarieerd in grootte dan hun aardse tegenhangers. Het duurde langer voordat de ‘maanplanten’ uitgezette bladeren hadden ontwikkeld en hadden vaker onvolgroeide wortels.

Stress
Kortom, de maanplanten vertoonden meer tekenen van stress. “We kunnen concluderen dat de planten de maanbodem als stressvol ervaren,” zegt Paul. Desalniettemin hoeven we nu niet gelijk de hoop op te geven. “Uiteindelijk willen we gegevens over de genexpressie gebruiken om te onderzoeken hoe we de stressreacties kunnen verbeteren,” gaat de onderzoeker verder. “Dan kunnen we planten – met name gewassen – op maangrond laten groeien zonder dat het impact heeft op hun gezondheid.”

De maanbodem
Hoe planten reageren op maangrond kan ook verband houden met waar de grond precies is verzameld. Zo ontdekten de onderzoekers dat plantjes gezaaid in Apollo 11-monsters niet zo goed groeiden als planten gekweekt in Apollo 12- en 17-monsters. De onderzoekers hebben hier echter wel een sluitende verklaring voor. Zo lijkt het erop dat de planten met de meeste tekenen van stress gekweekt waren in grond die meer blootgesteld was aan kosmische wind, waardoor de samenstelling was veranderd. Ook de aanwezigheid van kleine ijzerdeeltjes in de bodem kunnen extra stress bij planten veroorzaken en hun ontwikkeling belemmeren.

Vice versa
Andersom vermoeden de onderzoekers dat het kweken van planten op hun beurt de maanbodem kan veranderen. Al zijn de specifieke mechanismen vooralsnog onbekend. “De maan is een heel, heel droge plaats,” zegt onderzoeker Stephen Elardo. “Hoe zullen mineralen in de maanbodem reageren als er een plant op groeit, met het toegevoegde water en de voedingsstoffen? Zal het toevoegen van water de mineralogie gastvrijer maken voor planten?”

Vervolgonderzoek zal voortbouwen op deze vragen én meer. Maar voorlopig vieren de wetenschappers dat ze de eerste stappen hebben gezet om planten op de maan te laten groeien. “We wilden dit experiment doen omdat we jarenlang de vraag hebben gesteld of gewassen op maangrond kunnen ontspruiten,” zegt Ferlo. “Het antwoord, zo blijkt, is ja.”