У кабінеті Наталії Козировської, старшого наукового співробітника Інституту молекулярної біології і генетики НАНУ, на підвіконні стоїть з десяток пластикових саморобних горщиків із паростками чорнобривців. Деякі з них ростуть на звичайному ґрунті, решта – на анортозиті – земній магматичній породі, що за хімічним складом аналогічна місячному реголіту. Квітник на вікні нагадує про експеримент, який проводили ще кілька років тому, однак його результати набули світового розголосу на Генеральній асамблеї Європейського геофізичного союзу у Відні лише в квітні цього року.
Тоді представник Європейського космічного агентства (ESA) Бернард Фоїнг, який очолює міжнародну робочу групу з вивчення Місяця, повідомив, що українські вчені вперше у світі виростили рослини на гірській породі, майже ідентичній місячній. Причому вони зробили це без будь-яких добрив і додавання ґрунту, а лише використавши кілька видів бактерій. Мікроорганізми сприяли виділенню з породи поживних елементів, які дали змогу рослинам розвиватися.
Фоїнг упевнений, що у майбутньому ця технологія буде перенесена й на Місяць, де завдяки їй можна буде вивчати питання пристосування організмів до місячних умов. „Ми забезпечимо циркуляцію води, необхідної для створення примітивної системи підтримки живих організмів, і це буде технологічним прототипом для підтримування простіших форм життя в екстремальних умовах”, – наголосив науковець. Згодом результати цих досліджень матимуть практичне застосування під час створення баз на Місяці й Марсі, на яких працюватимуть люди.
Українські біологи приємно здивовані світовим зацікавленням їхніми дослідженнями, які після отримання результатів експерименту їм довелося згорнути через брак фінансування. „Тепер виник інтерес. Ми, безумовно, продовжимо. Тому що це дуже цікаво, це велика перспектива”, – наголошує Козировська, яка проводила відповідні досліди разом зі своєю аспіранткою Іриною Заєць.
Символічна квітка
Теоретично експеримент почали розробляти у 2002 році. Цьому опосередковано посприяли геологічні особливості української території. Майже через усе Полісся – Житомирську, Київську й Чернігівську області – пролягає гранітний щит, який містить у значній кількості анортозит. Українські науковці звернули увагу на те, що ця порода може розсипатися. „Під дією зовнішніх факторів, у тому числі й біологічного, він перетворюється на глину”, – зауважує Козировська. Це наштовхнуло вчених на ідею використати його в біологічних дослідах як аналог місячного ґрунту.
„Зараз проробляється технологія економного вирощування рослин. Везти з собою ґрунт, воду, добрива тощо для вирощування рослин – це дорого, принаймні на початку, – каже український науковець. – Тож наша ідея полягає в тому, що можна використовувати місцевий матеріал”.
Однак місячна порода, як і її земний еквівалент, абсолютно неродюча. Щоб зробити доступними для рослин поживні речовини, які в них містяться, зокрема катіони металів, вчені застосували бактерії. Вони створили консорціум – штучну асоціацію бактерій – із семи їх видів. „Ми брали бактерії, які виділяють фітогормони, стимулюють розвиток, гарно колонізують рослину, стимулюють її імунітет і мобілізують поживні елементи з породи”, – наголошує Козировська.
Привезений із Чернігівщини анортозит простерилізували й посіяли в ньому насіння чорнобривців, оброблене бактеріями. Свій вибір на чорнобривцях учені зупинили тому, що вони можуть рости в надзвичайно складних умовах. Спочатку Бернард Фоїнг пропонував узяти тюльпани, проте вони для експерименту не підійшли. „Коли ми почали працювати з тюльпанами, – каже Козировська, – по-перше, їм було складно рости на такому ґрунті, а по-друге, тюльпани дуже вразливі”.
Чорнобривці, що перебували в камері з автономним освітленням, поливали дистильованою водою. Одночасно ці квіти вирощували на анортозиті без застосування бактерій і на родючому земному ґрунті. Експеримент виявився успішним. „Там, де ми в камерах використовували бактерії, там рослини виросли, – каже Козировська. – А там, де їх не було, якщо якісь окремі рослинки й виростали, то вони не зацвітали”. Проте такі екстремальні умови навіть за сприяння бактерій рослинам було важко витримувати. Вони на тиждень, а то й більше відставали у розвитку від чорнобривців, що росли у звичайних умовах. Дуже рідко розгалужувалися, а якщо й давали два-три бутони, то зацвісти встигав тільки один, а решта засихали, розповіла Ірина Заєць.
Однак уже сам факт їхнього розвитку на неродючому ґрунті без добрив надзвичайно розширює перспективи подальшого вирощування земних рослин поза нашою планетою. Рештки перших рослин за допомогою мікроорганізмів згодом можна перетворити у компост, який разом із місцевим матеріалом утворить протоґрунт. Таким чином на Місяці поступово можна отримати родючий ґрунт, у якому буде рости багато видів рослин. Зокрема, там можна буде налагодити промислове вирощування овочів, упевнена Козировська.
Нестерильний космос
Під час створення штучної системи бактерій, які допомагають рослинам виживати в екстремальних умовах, брали до уваги дуже багато факторів: як співіснуватимуть мікроорганізми вибраних видів, як на них впливатимуть несприятливі умови довкілля, зокрема космічна радіація, від впливу якої через брак у Місяця магнітного поля його поверхня незахищена. Науковці перевіряли, чи є в бактерій мобільні генетичні елементи, обмінюючись якими між собою непатогенні бактерії можуть перетворюватися на хвороботворні. Вивчалася й вірогідність виникнення в них інших небажаних мутацій.
Українські вчені, за словами Козировської, вперше висунули ідею використання мікроорганізмів під час космічних експедицій. До цього панувала думка, що заради безпеки все в космосі має бути стерильним. Проте цього досягти важко, оскільки сама людина є носієм великої кількості мікроорганізмів, і не лише корисних. „Тому краще робити удар на випередження – колонізувати корисні мікроорганізми, потрібні для рослин, і використовувати їх”, – вважає вона.
Використання бактерій у таких штучних консорціумах є лише першим кроком у створенні відповідних систем, які мають бути стабільними і контрольованими. У подальшому, за словами Козировської, у них використовуватимуть і мікоризні гриби, що утворюють симбіоз із корінням рослин, а також водорості. Відповідні розробки тривають, зокрема, у Росії, Франції та Фінляндії.
Однак на шляху до повномасштабних досліджень у цьому напрямі поки що стоїть чимало бюрократичних бар’єрів. На Генасамблеї Європейського геофізичного союзу на заяву Фоїнга про застосування української технології у подальших місіях на Місяць чиновники ESA відреагували скептично, назвавши це „науковою фантастикою”. ЄС поки не визначився з програмою дослідження Місяця Moon Next, у межах якої у 2015 році планується запустити на супутник Землі європейський місяцехід. Немає і цільової програми співробітництва між Європою та Україною в галузі місячних досліджень, тому співпраця українських учених з ESA наразі не має офіційного статусу. Хоча NASA планує вже у 2020 році знову висадити людину на Місяць, й Американське космічне агентство виділяло кошти для проведення попередніх досліджень у цьому напрямі, в яких основна увага приділялася біологічним аспектам підготовки відповідної місії.
Проте українські біологи налаштовані оптимістично. За словами Козировської, вони вже отримали запрошення від Фоїнга приїхати до Нідерландів для обговорення умов подальшої співпраці. Український науковець сподівається, що буде створений відповідний міжнародний проект, у якому візьмуть участь не лише вчені, що працюють у галузі космічної біології, а й мікробіологи, які займаються проблемами вирощування рослин з бактеріями, грибами і вивчають взаємодію мікроорганізмів з різними породами.
Продовження читайте в №18 журналу „Новинар” від 16 травня
