Кредит за изображение: НАСА
Объркани ли сте? Тогава вие сте като растения в оранжерия на Марс.
Там все още няма оранжерии, разбира се. Но дългосрочните изследователи на Марс или на Луната ще трябва да отглеждат растения: за храна, за рециклиране, за попълване на въздуха. А растенията изобщо няма да разберат тази извънземна среда. Това не е това, за което са се развили и не е това, което те очакват.
Но по някакъв начин се оказва, че вероятно ще им хареса по-добре! Някои части от него, така или иначе.
"Когато стигнете до идеята за отглеждане на растения на Луната или на Марс," обяснява молекулярният биолог Роб Ферл, директор на космическото земеделие Биотехнологични изследвания и образование в Университета на Флорида, "тогава трябва да помислите за идеята за отглеждане на растения при възможно най-намалено атмосферно налягане. "
Има две причини. Първо, това ще помогне да се намали теглото на консумативите, които трябва да се вдигнат от земята. Дори въздухът има маса.
Второ, марсианските и лунните оранжерии трябва да се задържат на места, където атмосферното налягане е в най-добрия случай по-малко от един процент от нормалното за Земята. Тези оранжерии ще бъдат по-лесни за изграждане и експлоатация, ако вътрешното им налягане също е много ниско - може би само една шестнадесета от земното нормално.
Проблемът е, че при такива изключително ниски налягания растенията трябва да работят усилено, за да оцелеят. „Не забравяйте, че растенията нямат еволюционна подготовка към хипобария“, казва Ферл. Няма причина те да са се научили да интерпретират биохимичните сигнали, предизвикани от ниско налягане. И всъщност те не Те ги тълкуват погрешно.
Ниското налягане кара растенията да действат така, сякаш изсъхват.
В последните експерименти, подкрепени от Службата за биологични и физически изследвания на НАСА, групата на Ферл излага младите растящи растения на натиск от една десета от Земята нормално за около двадесет и четири часа. В такава среда с ниско налягане водата се изтегля през листата много бързо и затова е необходима допълнителна вода, за да се попълни.
Но, казва Ферл, на растенията се дава цялата вода, от която се нуждаят. Дори относителната влажност се поддържаше почти 100 процента. Независимо от това, гените на растенията, които усещат сушата, все още се активират. Очевидно, казва Ферл, растенията тълкуват ускореното движение на водата като стрес от сушата, въпреки че изобщо нямаше суша.
Това е лошо. Растенията губят ресурсите си, ако ги изразходват за опит да се справят с проблем, който дори няма. Например, те могат да затворят стомасите си - малките дупки в листата, от които изтича вода. Или може да изпуснат листата си напълно. Но тези отговори не са непременно подходящи.
За щастие, след като отговорите на растенията са разбрани, изследователите могат да ги коригират. „Можем да направим биохимични промени, които променят нивото на хормоните“, казва Ферл. „Можем да ги увеличим или намалим, за да повлияем на реакцията на растенията към околната среда.“
И интересното е, че проучванията са намерили ползи за среда с ниско налягане. Механизмът е по същество същият като този, който причинява проблемите, обяснява Ферл. При ниско налягане не само водата, но и растителните хормони се отделят от растението по-бързо. Така хормон, който кара растенията да умират от старост, може да се движи през организма, преди да влезе в сила.
Астронавтите не са единствените, които ще се възползват от това изследване. Чрез контролиране на налягането на въздуха, да речем, в оранжерия на Земята или в контейнер за съхранение, е възможно да се повлияе на определено поведение на растенията. Например, ако съхранявате плодове при ниско налягане, това трае много по-дълго. Това е поради бързото елиминиране на хормона етилен, който кара плодовете да узряват и след това да изгният. Селскостопанска продукция, превозвана от единия до другия бряг в контейнери с ниско налягане, може да пристигне в супермаркетите толкова свежо, сякаш е била взета този ден.
Предстои още много работа. Екипът на Ферл разгледа начина, по който растенията реагират на кратък период на ниско налягане. Тепърва ще се определя как растенията реагират на прекарване на по-дълги количества време - като целия си живот - в хипобарични условия. Ферл също се надява да изследва растенията при по-голямо разнообразие от натиск. Има цели набори от гени, които се активират при различно налягане, казва той и това предполага изненадващо сложен отговор на среди с ниско налягане.
За да научите повече за този генетичен отговор, групата на Ferl са биоинженерни растения, чиито гени светят зелено, когато се активират. В допълнение, те използват ДНК микрочип технология, за да изследват до двадесет хиляди гени наведнъж в растения, изложени на ниско налягане.
Растенията ще играят изключително важна роля, позволявайки на хората да изследват дестинации като Марс и Луната. Те ще осигурят храна, кислород и дори добро развеселение на астронавтите далеч от дома. За да използваме най-добре растенията извън Земята, „трябва да разберем границите за отглеждането им при ниско налягане“, казва Ферл. "И тогава трябва да разберем защо съществуват тези граници."
Групата на Ферл отбелязва напредък. „Вълнуващата част от това е, че започваме да разбираме какво ще отнеме, за да се използват наистина растенията в нашите системи за поддържане на живота.“ Когато дойде време за посещение на Марс, растенията в оранжерията може да не са толкова объркани в края на краищата.
Оригинален източник: NASA Science News
