Kuvan luotto: NASA
Hämmentynyt? Sitten olet kuin kasvit kasvihuoneessa Marsilla.
Kasvihuoneita ei tietenkään ole vielä olemassa. Pitkäaikaisten tutkijoiden, Marsissa tai Kuussa, on kuitenkin kasvatettava kasveja: ruokaa, kierrätystä ja ilman täydentämistä varten. Ja kasvit eivät ymmärrä sitä maapallon ympäristöä ollenkaan. Se ei ole sitä, mihin he ovat kehittyneet, eikä se ole mitä he odottavat.
Mutta tietyllä tavalla osoittautuu, että he todennäköisesti pitävät siitä paremmin! Joitakin sen osia.
"Kun saat ajatuksen kasvien kasvattamisesta kuussa tai Marsilla", selittää molekyylibiologi Rob Ferl, Floridan yliopiston avaruusmaatalouden bioteknologian tutkimuksen ja koulutuksen johtaja, "sinun on harkittava ajatusta kasvien kasvattamisesta. mahdollisimman alennetussa ilmakehän paineessa. "
Syitä on kaksi. Ensinnäkin se auttaa vähentämään tarvikkeiden painoa, jotka on nostettava maan päältä. Jopa ilmassa on massa.
Toiseksi, Marsin ja kuun kasvihuoneiden on pysyttävä paikoissa, joissa ilmakehän paineet ovat parhaimmillaan alle yksi prosentti maapallon normaalista. Näitä kasvihuoneita on helpompi rakentaa ja käyttää, jos niiden sisäpaine on myös erittäin alhainen - ehkä vain yksi kuudestoista maapallon normaalista.
Ongelmana on, että niin alhaisissa paineissa kasvien on tehtävä kovasti töitä selviytyäkseen. "Muista, että kasveilla ei ole evoluutiovalmiutta hypobariaan", Ferl sanoo. Heille ei ole mitään syytä oppia tulkitsemaan matalapaineen aiheuttamia biokemiallisia signaaleja. Ja itse asiassa he eivät. He tulkitsevat niitä väärin.
Matala paine saa kasvit toimimaan ikään kuin ne kuivuvat.
Viimeaikaisissa kokeissa, joita NASA: n biologisen ja fysikaalisen tutkimuksen toimisto tuki, Ferlin ryhmä paljasti nuoria kasvaavia kasveja yhden kymmenesosan normaalin paineelle noin 24 tunnin ajan. Tällaisessa matalapaineisessa ympäristössä vesi vedetään lehtiä nopeasti läpi, joten sen lisäämiseen tarvitaan ylimääräistä vettä.
Mutta Ferl sanoo, kasveille annettiin kaikki tarvittava vesi. Jopa suhteellinen kosteus pidettiin lähes 100 prosentissa. Siitä huolimatta kuivuuskoetut kasvien geenit olivat edelleen aktivoituna. Ilmeisesti, sanoo Ferl, kasvit tulkitsivat kiihtyneen veden liikkumisen kuivuusstressiksi, vaikka kuivuutta ei ollut ollenkaan.
Se on huonoa. Kasvit tuhlaavat resurssejaan, jos ne käyttävät niitä yrittämään selviytyä ongelmasta, jota ei edes ole olemassa. Esimerkiksi, ne saattavat sulkea stomaattinsa - pienet reiänsä lehmissään, josta vesi karkaa. Tai he saattavat pudottaa lehdet kokonaan. Mutta nämä vastaukset eivät ole välttämättä tarkoituksenmukaisia.
Onneksi, kun kasvien vastaukset ymmärretään, tutkijat voivat säätää niitä. "Voimme tehdä biokemiallisia muutoksia, jotka muuttavat hormonitasoa", Ferl sanoo. "Voimme lisätä tai vähentää niitä vaikuttaa kasvien reaktioon ympäristöönsä."
Ja mielenkiintoisella tavalla tutkimukset ovat löytäneet hyötyjä matalapaineympäristölle. Mekanismi on olennaisesti sama kuin mikä aiheuttaa ongelmia, Ferl selittää. Matalapaineessa veden lisäksi myös kasvihormonit huuhtoutuvat kasvista nopeammin. Joten esimerkiksi hormoni, joka aiheuttaa kasvien kuoleman vanhuudessa, voi siirtyä organismin läpi ennen kuin se tulee voimaan.
Astronautit eivät ole ainoita, jotka hyötyvät tästä tutkimuksesta. Säätelemällä ilmanpainetta, esimerkiksi maan kasvihuoneessa tai säilytysastiassa, voi olla mahdollista vaikuttaa tiettyihin kasvien käyttäytymiseen. Esimerkiksi, jos säilytät hedelmiä matalassa paineessa, se kestää paljon kauemmin. Tämä johtuu eteenihormonin nopeasta eliminoinnista, joka aiheuttaa hedelmien kypsymisen ja sitten mätää. Maanviljelytuotteet, jotka kuljetetaan rannikolta toiselle matalapainekonteissa, voivat saapua supermarketteihin yhtä tuoreita kuin jos se olisi poimittu sinä päivänä.
Paljon työtä on vielä tehtävää. Ferlin joukkue tarkasteli tapaa, jolla kasvit reagoivat lyhyen ajan matalaan paineeseen. Vielä on määriteltävä, miten kasvit reagoivat viettämään pidemmän ajan - kuten koko elämänsä - hypobaarisissa olosuhteissa. Ferl toivoo myös voivan tutkia kasveja erilaisissa paineissa. Hänen mukaansa on kokonaisia geenisarjoja, jotka aktivoituvat eri paineissa, ja tämä viittaa yllättävän monimutkaiseen vasteeseen matalapaineisissa ympäristöissä.
Lisätietoja tästä geneettisestä vasteesta Ferlin ryhmä on biotekniikan kasveja, joiden geenit hehkuvat vihreiksi aktivoituessaan. Lisäksi he käyttävät DNA-mikrosirutekniikkaa tutkimaan peräti kaksikymmentätuhatta geeniä kerrallaan kasveissa, jotka ovat alttiina matalalle paineelle.
Kasveilla on erityisen tärkeä rooli, kun ihmiset voivat tutkia kohteita, kuten Mars ja Kuu. He tarjoavat ruokaa, happea ja jopa hyvää hurraa kaukana kotoa oleville astronauteille. Jotta kasveja voidaan käyttää parhaalla mahdollisella tavalla maapallon ulkopuolella, ”meidän on ymmärrettävä rajoitukset niiden kasvattamiselle matalassa paineessa”, Ferl sanoo. "Ja sitten meidän on ymmärrettävä, miksi nuo rajat ovat olemassa."
Ferlin ryhmä etenee. "Mielenkiintoinen osa tätä on, että olemme alkamassa ymmärtämään, mitä tarvitaan kasvien todelliseen käyttöön elämäntukijärjestelmissämme." Kun on aika käydä Marsilla, kasvihuoneessa olevat kasvit eivät ehkä ole niin hämmentyneitä.
Alkuperäinen lähde: NASA Science News
