İnsanlık tarihinde bir ilki gerçekleştiren bilim insanları, Ay’dan getirilen toprakta ilk defa bitki yetiştirdi. Yeni gelişme, Ay ve uzayın keşif yolculuğunda önemli bir kilometre taşı niteliği taşıyor.
Florida Üniversitesinde çalışan araştırmacılar, dün Communications Biology bülteninde yayımlanan yeni bir makalede bitkilerin Ay toprağında başarıyla filizlenip büyüyebildiğini göstermişler. Çalışmada ayrıca, bitkilerin biyolojik olarak Ay toprağına nasıl yanıt verdikleri de araştırılmış. Ay regoliti şeklinde bilinen bu toprak, Dünya’da bulunan topraklardan oldukça farklı.
Yeni çalışma, günün birinde Ay’da yiyecek ve oksijen için ya da uzay görevleri sırasında bitki yetiştirilmesine yönelik atılan ilk adım olma özelliğini taşıyor. Daha da önemlisi, yayımlanan çalışmadan kısa süre sonra insanlar Artemis Programı’yla birlikte yeniden Ay’a gidecek.
Florida Üniversitesi Gıda ve Tarım Bilimleri Enstitüsünde bahçe bilimleri profesörü olan eş yazar Rob Ferl, “Artemis için uzayda nasıl bitki yetiştirileceğini daha iyi anlamamız gerekiyor” diyor.
Çalışmanın diğer yazarlarından olan bahçe bilimleri profesörü Anna Lisa Paul, bitkilerin Ay’a yönelik keşif yolculuğunun ilk günlerinde bile önemli bir rol oynadığını belirtiyor.
“Bitkiler, Ay’dan getirilen toprak örneklerinin Dünya’daki yaşama zarar verecek patojenler veya diğer bilinmeyen bileşenler taşımadığını belirlemeye yardımcı oldu. Fakat Ay toprağı bu bitkilere sadece serpilmişti ve bitkiler hiç bu toprakta büyümemişti” diyor Paul.
Paul ve Ferl, uzaydaki bitki çalışmalarında uluslararası tanınmış uzmanlar. Florida Üniversitesi Uzay Bitkileri Laboratuvarıyla uzay mekiklerine, Uluslararası Uzay İstasyonu’na ve yörünge altına yapılan uçuşlara çeşitli deneyler göndermişler.
“Gelecekte gerçekleştirilecek daha uzun süreli uzay görevlerinde, Ay’ı bir merkez veya fırlatma üssü şeklinde kullanabiliriz. Halihazırda orada bulunan toprağı bitki yetiştirmek için kullanmak istememiz mantıklı görünüyor” diyor Ferl. “Peki, bir gezegenin evrimsel tecrübesinin tamamen dışında olan Ay toprağında bitki yetiştirdiğinizde ne oluyor? Bitkiler Ay’daki bir serada ne yapar? Ay çiftçilerimiz olur mu?”
Ferl ve Paul, bu soruları cevaplamaya başlamak için basit bir deney tasarlamış ve Ay toprağına tohum ekip su, besin ve ışık ilave etmişler. Fakat deneyin basit olması sizi yanıltmasın.
Bilim insanlarının karşısında önemli bir sorun varmış: Deney yaparken kullanılacak Ay toprağı sadece 12 grammış (yalnızca birkaç çay kaşığı kadar). NASA’dan ödünç alınan bu toprak, Ay’a gerçekleştirilen Apollo 11, 12 ve 17 görevleri esnasında toplanmış. Paul ve Ferl, Ay regolitiyle çalışma şansı elde etmek için 11 yıllık süre boyunca üç kez başvuru yapmış.
Toprağın tarihsel ve bilimsel açıdan taşıdığı hesaplanamaz önemin yanısıra ufak miktarı, Paul ve Ferl’in küçük ölçekli, dikkatle ayarlanmış bir deney tasarlaması gerektiği anlamına geliyormuş. Araştırmacılar küçük Ay bahçelerinde ekim işlemi yapmak için, normalde hücre kültüründe kullanılan plastik tabaklara dikiş yüksüğü boyutunda kuyular yerleştirmiş. Bu yapıların her biri, iyi bir saksı görevi görmüş. Araştırmacılar her “saksıyı” yaklaşık bir gram Ay toprağıyla doldurduklarında, toprağı bir besin çözeltisiyle nemlendirip Arabidopsis bitkisinden birkaç tohum eklemişler.
Arabidopsis , genetik kodunun tümüyle çıkarılmış olması sebebiyle bitki bilimlerinde geniş bir kullanım alanına sahip. Arabidopsis’i Ay toprağında yetiştiren araştırmacılar, toprağın bitkileri nasıl etkilediğini (gen ifadesi seviyesine kadar) daha iyi anlamışlar.
Araştırmacılar karşılaştırma yapmak üzere, gerçek Ay toprağını taklit eden karasal bir bileşen olan JSC-1A’nın yanısıra taklit Mars toprakları ve olağanüstü ortamlardan alınan karasal topraklara da Arabidopsis ekmişler. Ay dışındaki topraklarda yetişen bu bitkiler, deneyin kontrol grubunu oluşturmuş.
Deneyden önce araştırmacılar, Ay toprağına ekilen tohumların filizlenip filizlenmeyeceğinden emin değilmiş. Fakat neredeyse tamamı filizlenmiş.
“Şaşırmıştık. Bunu tahmin etmemiştik” diyor Paul. “Bu durum bize, Ay topraklarının bitki çimlenmesiyle ilişkili hormon ve sinyalleri bozmadığını gösterdi.”
Fakat zaman ilerledikçe, araştırmacılar Ay toprağında ve kontrol grubunda yetiştirilen bitkiler arasında farklılıklar olduğunu gözlemlemiş. Örneğin Ay topraklarında yetişen bitkilerin bazıları, emsallerine göre daha ufak olmuş, daha yavaş büyümüş veya daha fazla çeşitlilik göstermiş.
Paul’a göre tüm bunlar, bitkilerin Ay toprağının kimyasal ve yapısal bileşimiyle mücadele etmeye çalıştığını gösteren fiziksel işaretler. Araştırmacılar bitkilerin gen ifade kalıplarını analiz ettiğinde, bu durum yeniden doğrulanmış.
“Genetik seviyede bitkiler, genelde tuz ve metaller ya da oksidatif stres gibi stres unsurlarıyla mücadelede kullanılan araçlara başvurmuştu” diyor Paul. “Dolayısıyla buradan, Ay ortamının bitkilere stresli geldiğini çıkardık. Nihayetinde bu gen ifade verilerini kullanarak, stres tepkilerini bitkilerin (özellikle de ekinlerin) Ay toprağında çok az etkiye maruz kaldığı seviyeye nasıl çekebiliriz? Ona bakmak istiyoruz.”
Ferl ve Paul, bitkilerin Ay toprağına yanıt verme şeklinin toprağın toplandığı yerle alakalı olabileceğini söylüyor.
Örneğin araştırmacılar en çok stres işareti gösteren bitkilerin, yerbilimcilerin olgun Ay toprağı şeklinde adlandırdığı toprakta yetişen bitkiler olduğunu keşfetmiş. Bu olgun topraklar, bileşimlerini değiştiren kozmik rüzgara daha fazla maruz kalıyor. Diğer taraftan kısmen daha genç topraklarda yetişen bitkiler daha iyi büyümüş.
Florida Üniversitesinde çalışan ve araştırmaya katkıda bulunan yerbilim yardımcı profesörü Stephen Elardo, Ay topraklarında bitki yetiştirilmesinin toprakları da değiştirebileceğini söylüyor.
“Ay çok ama çok kuru bir yer. Ay toprağındaki mineraller, eklenen su ve besinlerle beraber bir bitkinin içlerinde yetişmesine nasıl tepki verecek? Su eklenmesi, bu mineralojiyi bitkilere karşı daha mı düşman hale getirecek?” diyor Elardo.
Yapılacak sonraki çalışmalar, bu sorulara ve daha fazlasına göre şekillenecek. Bilim insanları şimdilik, Ay’da bitki yetiştirilmesine yönelik atılan bu ilk adımı kutluyor.
“Bu deneyi yapmak istedik çünkü yıllardır şu soruyu soruyorduk: Bitkiler Ay’ın toprağında yetişir mi?” diyor Ferl. “Cevap, görünüşe göre evet.”
Yazar: Samantha Murray/Florida Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
