#Bakterien könnten Mondboden fruchtbar machen

Er hat sich bisher als wenig wachstumsfreundlich erwiesen. Doch der Mondboden könnte sich möglicherweise durch winzige Helferlein in ein besseres Substrat für die Pflanzenproduktion in den geplanten Mondstationen verwandeln lassen, geht aus einer Studie hervor. Die Wissenschaftler haben drei Bodenbakterien-Arten identifiziert, die aus Nachbildungen des Mondregolith besonders effektiv den Nährstoff Phosphor für Pflanzen verfügbar machen können. Experimente bestätigten dabei auch, dass die Mikroben das Wachstum von Versuchspflanzen in dem simulierten Mondboden deutlich fördern.

Nach der ersten Erkundung vor über 50 Jahren soll die Menschheit nun auch bald dauerhaft Fuß auf dem Mond fassen: Der Bau von Basen auf dem Erdtrabanten ist geplant. Dieses ehrgeizige Ziel ist allerdings mit enormen Herausforderungen verbunden, an deren Bewältigung momentan Forscherteams tüfteln. Ein grundsätzliches Problem ist dabei die Verfügbarkeit von Ressourcen, denn die Beförderung von Materialien von der Erde zum Mond ist aufwändig und teuer. Deshalb sollten so effektiv wie möglich die Ressourcen nutzbar gemacht werden, die vor Ort verfügbar sind. Dies gilt auch für die geplante Pflanzenproduktion, die der Nahrungsversorgung, Sauerstoffproduktion und der Wasseraufbereitung in den Mondstationen dienen soll. Um kein Pflanzensubstrat und wenig Düngemittel zum Mond bringen zu müssen, wird deshalb derzeit ausgelotet, inwieweit sich der vorhandene Mondboden für den Anbau eignet.

Lässt sich das außerirdische Pflanzensubstrat verbessern?

Grundsätzlich haben dabei Wachstumstests in Probematerial der Apollo-Missionen bereits gezeigt: Pflanzen können zwar in dem sogenannten Mondregolith gedeihen – allerdings eher mickrig. Denn aufgrund ungünstiger Merkmale bildet der Mondboden ein vergleichsweises schlechtes Substrat. Ein Faktor ist dabei, dass er den wichtigen Pflanzennährstoff Phosphor in einer nicht pflanzenverfügbaren Form enthält. Im Rahmen ihrer Studie sind die Forscher um Yitong Xia von der China Agricultural University in Peking deshalb nun der Frage nachgegangen, inwieweit bestimmte irdische Bodenbakterien zur Lösung dieses Problems beitragen könnten. Denn es ist bekannt, dass einige Arten durch bestimmte Ausscheidungen mineralisch gebundenen Phosphor in einer pflanzenverfügbaren Form freisetzen können. Doch gelingt ihnen dies auch im Fall des Mondregoliths?

Als mikrobielle Versuchskandidaten suchte sich das Team dabei fünf als Phosphor-Mobilisatoren bekannte Bodenbakterien-Arten aus: Bacillus mucilaginosus, Bacillus megaterium, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis und Pseudomonas fluorescens. Sie wurden im Labor in Versuchsmedium kultiviert, das die Wissenschaftler dann mit simuliertem Mondregolith versetzten. Es handelt sich dabei um eine Substanz, die bestmöglich der Zusammensetzung und Konsistenz des Materials entspricht, das bei den Apollo-Missionen auf dem Mond eingesammelt und zur Erde gebracht worden war.

Phosphor-Freisetzung und Wachstumsförderung

Wie das Team berichtet, zeigten die Untersuchungsergebnisse zunächst grundsätzlich, dass Bodenmikroben auch aus dem simulierten Mondregolith pflanzenverfügbaren Phosphor in relevanten Mengen freisetzen können. Dabei gab es allerdings deutliche Unterschiede: Am besten konnten demnach Bacillus mucilaginosus, Bacillus megaterium und Pseudomonas fluorescens das lunare Material knacken, zeigten die Analyseergebnisse. Offenbar kommen sie im Vergleich zu den beiden anderen Bakterienarten besser mit den speziellen Materialmerkmalen zurecht, erklären die Wissenschaftler.

Um auszutesten, wie sich diese drei Mikroben auf das Wachstum in dem simulierten Mondregolith auswirken, führte das Team anschließend Versuche mit Tabakpflanzen als Modell durch. Dabei bestätigte sich, dass eine Behandlung des Substrats mit einer Mischung aus den lebenden Bakterien zu deutlichen Wachstumssteigerungen im Vergleich zu Kontrollen führen kann. Konkret zeigte sich dabei eine deutliche Erhöhung des Gehalts des für die Photosynthese wichtigen Pflanzenfarbstoffs Chlorophyll. Im Vergleich zu Kontrollen, die auf dem mit toten Bakterien versetzten Substrat wuchsen, entwickelten die behandelten Pflanzen im Verlauf von 24 Tagen auch mehr Biomasse, sowie längere Stiele und Wurzeln.

So kommen die Wissenschaftler zu dem Fazit: „Wir konnten zeigen, dass diese Bakterien die Fruchtbarkeit von simuliertem Mondregolith effektiv verbessern können, wodurch das Material zu einem guten Kultursubstrat für höhere Pflanzen wird“, schreiben Xia und seine Kollegen. In den kleinen Helferlein könnte ihnen zufolge somit erhebliches Potenzial für die geplanten Mondmissionen stecken: Der gezielte Einsatz der Mikroben könnte den Aufwand deutlich verringern, um lunare Gärten gedeihen zu lassen, die den Bewohnern der Stationen Nahrung, Sauerstoff und aufbereitetes Wasser liefern.

Quelle: Communications Biology, doi: 10.1038/s42003-023-05391-z

© wissenschaft.de – Martin Vieweg