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Pilze könnten Mond- und Marsregolith für Pflanzen aufbereiten
Mond- und Marsregolith sind für Nutzpflanzen kein brauchbarer Boden. Ein neuer Forschungsüberblick zeigt nun, welche Pilze Nährstoffe aus dem mineralischen Material mobilisieren, problematische Stoffe binden und Pflanzenstress mindern könnten. Besonders Trichoderma-Arten und arbuskuläre Mykorrhizapilze gelten als Kandidaten, doch ihre Eignung unter realistischen Weltraumbedingungen ist bisher nicht experimentell belegt.
Rio de Janeiro (Brasilien). Wer auf Mond oder Mars langfristig Pflanzen anbauen will, muss mit einem Substrat arbeiten, das kaum mit irdischem Boden vergleichbar ist. Regolith besteht aus lockerem mineralischem Material, enthält keine natürliche Gemeinschaft von Bodenmikroben und stellt Pflanzen vor chemische wie physikalische Probleme, weshalb Versuche mit echtem Mondregolith trotz erfolgreicher Keimung deutliche Stressreaktionen der Pflanzen gezeigt haben.
Forscher der Winston-Salem State University (WSSU) um Dr. Rafael Loureiro haben deshalb in einer Übersichtsarbeit ausgewertet, welche Pilzgruppen den Regolith für Pflanzen nutzbarer machen könnten. Anders als ein neues Anbau-Experiment bündelt die Arbeit Ergebnisse früherer Labor-, Boden- und Weltraumstudien und betrachtet Pilze, die Mineralien verwittern, Phosphat lösen, Metalle binden oder mit Pflanzenwurzeln zusammenarbeiten.
Das Problem liegt nicht nur in einem Mangel an Nährstoffen, denn im Regolith können wichtige Elemente in mineralischen Verbindungen stecken, aus denen Pflanzen sie kaum aufnehmen können. Zugleich erschweren alkalische Bedingungen und eine geringe Wasserhaltefähigkeit das Wachstum, während Marsregolith zusätzlich Perchlorate enthält und auf Mond und Mars wichtige Pflanzennährstoffe wie Stickstoff nur in sehr geringen Mengen verfügbar sind.
Hier könnten Pilze mehrere Aufgaben übernehmen, weil einige Arten organische Säuren und andere Stoffwechselprodukte freisetzen, die Mineralien angreifen und gebundene Nährstoffe mobilisieren. Andere bilden sogenannte Siderophore, also Moleküle, die Eisen binden und dessen Aufnahme beeinflussen können. Vertreter von Trichoderma wiederum können auf der Erde Pflanzenstress mindern, Nährstoffe verfügbar machen und die Eigenschaften von Substraten verändern.
Eine zweite wichtige Gruppe sind arbuskuläre Mykorrhizapilze, kurz AMF, die enge Symbiosen mit Pflanzenwurzeln eingehen und dadurch die Versorgung mit Mineralstoffen sowie die Stresstoleranz der Pflanzen verbessern können. Die Übersichtsarbeit diskutiert außerdem Glomalin, ein von solchen Pilzen gebildetes Glykoprotein, das Bodenpartikel zusammenlagern und Schwermetalle binden kann, sodass ähnliche Effekte möglicherweise auch die Struktur von Regolith verbessern.
Interessant sind zudem Pilze, die bereits auf der Internationalen Raumstation ISS nachgewiesen oder von dort isoliert wurden, darunter Vertreter von Trichoderma, Penicillium und Aspergillus. Ihre bloße Präsenz im Weltraum ist aber noch kein Beleg für ihren Nutzen in einem extraterrestrischen Beet, denn bislang fehlen Experimente, die geeignete Pilze, Regolith und Pflanzen gemeinsam unter weltraumrelevanten Bedingungen testen.
Genau darin liegt die wichtigste Einschränkung der Arbeit, denn die Autoren leiten ihre Kandidaten und Mechanismen überwiegend aus Experimenten auf der Erde, Versuchen mit Regolith-Simulanzien und einzelnen Weltraumbeobachtungen ab. Künftige Studien müssen prüfen, wie ausgewählte Pilzstämme unter Mikrogravitation, kosmischer Strahlung, extremen Temperaturen und veränderten CO₂-Bedingungen funktionieren. Außerdem fehlen standardisierte Tests mit möglichst realistischen Regolith-Simulanzien.
Hinzu kommt die Biosicherheit, weil es in den als aussichtsreich beschriebenen Gattungen Trichoderma, Penicillium und Aspergillus auch Stämme gibt, die Pflanzen, Tiere oder Menschen schädigen können. Für geschlossene Lebensräume auf Mond oder Mars müssten deshalb einzelne Stämme gezielt ausgewählt, auf ihre Wirkung geprüft und sicherheitlich bewertet werden, statt eine ganze