Vaizdo kreditas: NASA
Sumišęs? Tada jūs esate panašūs į augalus šiltnamyje ant Marso.
Žinoma, dar nėra šiltnamių. Tačiau ilgalaikiams tyrinėtojams Marse ar mėnulyje reikės auginti augalus: maistui, perdirbimui, oro papildymui. Ir augalai visai nesupras tos nežemiškos aplinkos. Tai nėra tas, dėl ko jie vystėsi, ir tai nėra tai, ko jie tikisi.
Bet, pasirodo, tam tikrais būdais jiems tikriausiai patiks geriau! Šiaip ar taip, kai kurios jo dalys.
„Kai svarstote, kaip augalus auginti mėnulyje ar Marse“, - aiškina Floridos universiteto kosminių žemės ūkio biotechnologijų tyrimų ir švietimo direktorius molekulinis biologas Robas Ferlas, „tuomet jūs turite apsvarstyti augalų auginimo idėją. kuo mažesniame atmosferos slėgyje. “
Yra dvi priežastys. Pirma, tai padės sumažinti atsargų, kurias reikia nukelti nuo žemės, svorį. Net oras turi masę.
Antra, Marso ir mėnulio šiltnamiai turi būti tokiose vietose, kur atmosferos slėgis geriausiu atveju yra mažesnis nei vienas procentas normalios Žemės. Tuos šiltnamius bus lengviau statyti ir eksploatuoti, jei jų vidaus slėgis taip pat bus labai mažas - galbūt tik vienas šešioliktasis žemės paviršiaus.
Problema yra ta, kad esant tokiam ypač mažam slėgiui, augalai turi sunkiai dirbti, kad išgyventų. „Atminkite, kad augalai neturi evoliucinio pasirengimo hipobarijai“, - sako Ferlas. Nėra jokios priežasties jiems išmokti aiškinti žemo slėgio sukeltus biocheminius signalus. Ir iš tikrųjų jie to nedaro. Jie klaidingai juos interpretuoja.
Dėl žemo slėgio augalai elgiasi taip, tarsi išdžiūtų.
Naujausiuose eksperimentuose, kuriuos palaikė NASA Biologinių ir fizinių tyrimų biuras, Ferlo grupė maždaug dvidešimt keturias valandas veikė jaunus augančius augalus, siekdama vienos dešimtosios Žemės slėgio. Tokioje žemo slėgio aplinkoje vanduo per lapus ištraukiamas labai greitai, todėl jį papildyti reikia papildomo vandens.
Tačiau, sako Ferlas, augalams buvo duotas visas vanduo, kurio jiems reikėjo. Net santykinė oro drėgmė buvo išlaikyta beveik 100 procentų. Nepaisant to, augalų genai, kurie pajuto sausrą, vis dar buvo aktyvuojami. Matyt, sako Ferlas, augalai pagreitintą vandens judėjimą aiškino kaip sausros stresą, nors sausros dar nebuvo.
Tai blogai. Augalai eikvoja savo išteklius, jei išleidžia juos bandant išspręsti problemą, kurios net nėra. Pvz., Jie gali uždaryti savo skrandį - mažas skylutes jų lapuose, iš kurių išteka vanduo. Arba jie gali visiškai numesti lapus. Tačiau šie atsakymai nebūtinai yra tinkami.
Laimei, supratę augalų reakcijas, tyrėjai gali juos pakoreguoti. „Mes galime atlikti biocheminius pakeitimus, kurie keičia hormonų lygį“, - sako Ferlas. „Mes galime juos padidinti arba sumažinti, kad paveiktume augalų reakciją į jo aplinką“.
Ir, intriguojančiai, tyrimai rado pranašumų žemo slėgio aplinkoje. Iš esmės tas pats mechanizmas, kuris sukelia problemas, aiškina Ferlas. Esant žemam slėgiui, iš augalo greičiau išbėga ne tik vanduo, bet ir augalų hormonai. Pavyzdžiui, hormonas, dėl kurio augalai miršta senatvėje, gali pereiti per organizmą, kol jis įsigalios.
Astronautai nėra vieninteliai, kuriems bus naudingi šie tyrimai. Kontroliuodami oro slėgį, tarkime, žemės šiltnamyje ar saugykloje, gali būti įmanoma paveikti tam tikrą augalų elgesį. Pavyzdžiui, jei vaisius laikote žemoje slėgyje, jie trunka daug ilgiau. Taip yra todėl, kad greitai pašalinamas hormonas etilenas, dėl kurio vaisiai sunoksta, o po to puvės. Ūkio produktai, vežami iš vienos pakrantės į kitą žemo slėgio konteineriuose, į prekybos centrus gali patekti tokie švieži, tarsi jie būtų rinkti tą dieną.
Dar reikia daug nuveikti. Ferlo komanda stebėjo, kaip augalai reaguoja į trumpą žemo slėgio periodą. Dar reikia išsiaiškinti, kaip augalai reaguoja į hipobarinėmis sąlygomis praleidžiant ilgesnį laiką - kaip ir visą savo gyvenimą. Ferlas taip pat tikisi ištirti augalus esant įvairesniam slėgiui. Pasak jo, yra daugybė genų, kurie aktyvuojami esant skirtingiems slėgiams, ir tai rodo stebėtinai sudėtingą atsaką į žemo slėgio aplinkas.
Norėdami sužinoti daugiau apie šį genetinį atsaką, Ferlo grupė yra bioinžineriniai augalai, kurių genai švyti žaliai, kai jie aktyvuojami. Be to, jie naudoja DNR mikroschemų technologiją, kad ištirtų net dvidešimt tūkstančių genų vienu metu augaluose, veikiančiuose žemo slėgio.
Augalai atliks nepaprastai svarbų vaidmenį leisdami žmonėms tyrinėti tokias vietas kaip Marsas ir Mėnulis. Jie aprūpins maistu, deguonimi ir netgi gerai pradžiugins astronautus toli nuo namų. Kad augalai būtų kuo geriau panaudoti ne žemėje, „mes turime suprasti jų auginimo esant žemam slėgiui ribas“, - sako Ferlas. „Ir tada mes turime suprasti, kodėl tos ribos egzistuoja“.
Ferlo grupė daro pažangą. „Įdomus dalykas yra tai, kad mes pradedame suprasti, ko reikės norint iš tikrųjų naudoti augalus mūsų gyvybės palaikymo sistemose.“ Atėjus laikui aplankyti Marsą, augalai šiltnamyje gali būti ne taip supainioti.
Originalus šaltinis: NASA mokslo naujienos
