巧用真菌和蚯蚓糞“培土”，為在外星球種植農(nóng)作物鋪路

登月球、探火星，人類懷揣著去其他星球定居的夢(mèng)想。

要實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想，除了需要“星艦”之類重型運(yùn)載工具外，還取決于一個(gè)重要因素，即人類能否在外星球培育出農(nóng)作物，以維持長(zhǎng)久的生存。

如今，研究人員正在這一領(lǐng)域邁進(jìn)——首次在模擬的月球土壤中種植鷹嘴豆，為科學(xué)家進(jìn)一步研究在外太空種植食物積累經(jīng)驗(yàn)，也為未來(lái)載人任務(wù)中減少對(duì)包裝食品的依賴鋪平道路。

自創(chuàng)土壤“改良劑”

與地球土壤相比，月球土壤對(duì)植物并不友好。

它缺乏植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分——富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有機(jī)物和微生物，卻充斥著重金屬和其他毒素，這些毒素會(huì)“殺死”種子并阻礙植物生長(zhǎng)。

不僅如此，月球的微重力環(huán)境也會(huì)損害植物有效吸收營(yíng)養(yǎng)和氧氣的能力，導(dǎo)致所謂根區(qū)缺氧。因此，要在月球土壤中種植農(nóng)作物并非易事。

為解決這些問題，來(lái)自美國(guó)得克薩斯州農(nóng)工大學(xué)和布朗大學(xué)的兩名科研人員杰西卡·阿特金和薩拉·奧利維拉·桑托斯嘗試引入真菌和蚯蚓糞來(lái)改良月壤。

阿特金說(shuō)，叢枝菌根真菌能分泌出一種蛋白質(zhì)，包圍重金屬，使其不易被植物吸收。與此同時(shí)，叢枝菌根真菌還能幫助消除輻射和微重力對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。

除了叢枝菌根真菌，蚯蚓糞對(duì)改良月壤也能起到幫助作用。這種天然肥料富含植物生長(zhǎng)所需的氮和磷等營(yíng)養(yǎng)素。

至于為何選擇種植鷹嘴豆，科研人員表示，這種豆類作物不僅含有高蛋白，而且體積小，抗壓能力強(qiáng)，比其他糧食作物需要更少的水和氮，同時(shí)還能與多種微生物形成共生關(guān)系。

由于地球上沒有足夠的月壤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，科研人員復(fù)制了“阿波羅”任務(wù)帶回的月壤樣本。他們從地球的地質(zhì)材料中取材，如玻璃和橄欖石、斜長(zhǎng)石、鉻鐵礦等礦物，以模擬月壤，相似度達(dá)到99%。

科研人員觀察發(fā)現(xiàn)，鷹嘴豆幼苗生長(zhǎng)過程中，起初表現(xiàn)出應(yīng)激特征，似乎在掙扎。但在第7周左右，叢枝菌根真菌開始施展“魔力”，一些鷹嘴豆幼苗的應(yīng)激現(xiàn)象減少；到第10周，它們開始開花。相比之下，在未引入?yún)仓婢哪M月壤中生長(zhǎng)的鷹嘴豆幼苗會(huì)漸漸枯萎，葉綠素含量也較低。

不過，科研人員尚未驗(yàn)證這些鷹嘴豆是否可安全食用，即不含重金屬，對(duì)此尚需時(shí)日。

有助于恢復(fù)可耕地

佛羅里達(dá)大學(xué)跨學(xué)科生物技術(shù)研究中心主任、太空生物學(xué)家安娜·麗莎·保羅表示，在模擬月壤中種植鷹嘴豆是“一項(xiàng)扎實(shí)、出色的工作”，其建立在過去幾十年美國(guó)國(guó)家航空航天局以及其他科學(xué)家進(jìn)行大量科學(xué)研究的基礎(chǔ)上。

2022年，佛羅里達(dá)大學(xué)的科研人員曾在“阿波羅”任務(wù)期間收集的月球風(fēng)化層土壤中種植出擬南芥種子——一種芥菜科的小型雜草。

根據(jù)保羅的說(shuō)法，下一步將研究混合真菌和蚯蚓糞的“改良劑”能否在真正的月球土壤中發(fā)揮作用。

在奧利維拉看來(lái)，由于氣候變化正在威脅生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)發(fā)展，這項(xiàng)研究還可以幫助恢復(fù)和保護(hù)地球上脆弱的可耕地。（王馨立）