Kép jóváírása: NASA
Zavaros? Akkor olyan vagy, mint egy növény egy üvegházban a Marson.
Természetesen nincsenek üvegházak. De a hosszú távú felfedezőknek a Marson vagy a Holdon növényeket kell megtenniük: élelmezéshez, újrahasznosításhoz, a levegő feltöltéséhez. És a növények egyáltalán nem fogják megérteni ezt a földi környezetet. Nem az, amire fejlődtek, és nem az, amit vártak.
De bizonyos szempontból kiderül, hogy valószínűleg jobban kedvelik őket! A részeinek egyébként is.
„Amikor arra gondolsz, hogy növényeket termesztenek a Holdon vagy a Marson - magyarázza Rob Ferl molekuláris biológus, a floridai egyetem Űrgazdasági Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatási és Oktatási Igazgatója -, akkor mérlegelnie kell a növények termesztésének gondolatát. a lehető legalacsonyabb légköri nyomáson. "
Két oka van. Először is, segít csökkenteni a földön le kell emelni a készletek súlyát. Még a levegőnek is van tömege.
Másodszor, a marsi és holdi üvegházaknak olyan helyekben kell tartózkodniuk, ahol a légköri nyomás a legjobb esetben a Föld normális értékének kevesebb, mint egy százaléka. Ezeket az üvegházakat könnyebben lehet megépíteni és üzemeltetni, ha belső nyomásuk is nagyon alacsony - talán csak a Föld egy tizenhatodik része.
A probléma az, hogy ilyen szélsőségesen alacsony nyomáson a növényeknek keményen kell dolgozniuk a túlélés érdekében. "Ne feledje, hogy a növényeknek nincs evolúciós előkészülete a hypobariához" - mondja Ferl. Nincs okuk, hogy megtanulják értelmezni az alacsony nyomás által kiváltott biokémiai jeleket. És valójában nem. Tévesen értelmezik őket.
Az alacsony nyomás miatt a növények úgy viselkednek, mintha kiszáradnának.
A NASA Biológiai és Fizikai Kutatási Irodájának támogatásával a közelmúltban végzett kísérletek során a Ferl csoport fiatal növekvő növényeket körülbelül huszonnégy órán át a tizedik Föld normál nyomásnak tette ki. Ilyen alacsony nyomású környezetben a vizet a leveleken keresztül nagyon gyorsan kihúzzák, és ennek feltöltéséhez extra vízre van szükség.
De, mondja Ferl, a növények minden szükséges vizet megkaptak. Még a relatív páratartalmat is közel 100% -on tartották. Ennek ellenére az aszályt érzékelő növények géneit továbbra is aktiváltak. Úgy tűnik, mondja Ferl, a növények a gyorsított vízmozgást szárazságstressznek értelmezték, annak ellenére, hogy egyáltalán nem volt szárazság.
Ez rossz. A növények pazarolják erőforrásaikat, ha egy olyan probléma kezelésére fordítják őket, amely még nem is létezik. Például bezárhatják sztómájukat - a levelek apró lyukait, ahonnan a víz kilép. Vagy elveszthetik a leveleiket. De ezek a válaszok nem feltétlenül megfelelőek.
Szerencsére, ha megértik a növények válaszát, a kutatók módosíthatják azokat. "Biokémiai változtatásokat végezhetünk, amelyek megváltoztatják a hormonok szintjét" - mondja Ferl. "Növelhetjük vagy csökkenthetjük őket, hogy befolyásoljuk a növények környezetre adott reakcióját."
És érdekes módon, a tanulmányok előnyeket találtak az alacsony nyomású környezet számára. A mechanizmus lényegében megegyezik a problémát okozó mechanizmussal - magyarázza Ferl. Alacsony nyomáson nemcsak a víz, hanem a növényi hormonok is gyorsabban öblülnek ki a növényből. Tehát például egy olyan hormon, amely miatt a növények időskorban meghalnak, áthatolhat a szervezeten keresztül, mielőtt hatályba lép.
Az űrhajósok nem csak azok lesznek, akik profitálnak ebből a kutatásból. A légnyomás szabályozásával, például egy földi üvegházban vagy tárolóedényben, lehetséges, hogy befolyásolja bizonyos növényi viselkedést. Például, ha a gyümölcsöt alacsony nyomáson tárolja, az sokkal hosszabb ideig tart. Ennek oka az etilén hormon gyors eltávolítása, amely a gyümölcs érését és rothadását idézi elő. Az egyik parttól a másikig alacsony nyomású konténerekben szállított mezőgazdasági termékek frissen érkezhetnek a szupermarketekbe, mintha az a nap lett volna.
Még sok tennivaló van. Ferl csapata megvizsgálta, hogyan reagálnak a növények rövid ideig alacsony nyomásra. Még meg kell határozni, hogy a növények hogyan reagálnak arra, hogy hosszabb időt töltsenek el - mint az egész életüket - hipobarikus körülmények között. Ferl azt is reméli, hogy a növényeket sokféle nyomáson vizsgálja. Vannak olyan génkészletek, amelyek különféle nyomásokon aktiválódnak, mondja, és ez meglepően összetett válaszra utal az alacsony nyomású környezetre.
Ahhoz, hogy többet megtudhassunk erről a genetikai válaszról, a Ferl csoportjában olyan bioinformatikai növények találhatók, amelyek génei zöldre világítanak, amikor aktiválódnak. Ezen túlmenően DNS-mikrochip-technológiát alkalmaznak, hogy egyszerre huszon ezer gént vizsgáljanak az alacsony nyomásnak kitett növényekben.
A növények rendkívül fontos szerepet töltenek be abban, hogy lehetővé tegyék az embereknek, hogy felfedezzék azokat a célokat, mint a Mars és a Hold. Élelmet, oxigént és még jókedvet fognak biztosítani az otthontól távol eső űrhajósoknak. A növények lehető leghatékonyabb felhasználása érdekében a földön kívül "meg kell értenünk a alacsony nyomáson történő termesztés korlátait" - mondja Ferl. "És akkor meg kell értenünk, hogy miért léteznek ezek a korlátok."
Ferl csoportja halad előre. "Ennek izgalmas része az, hogy kezdjük megérteni, hogy mi lesz ahhoz, hogy valóban növényeket használjunk életmentő rendszerünkben." Amikor eljön az ideje, hogy meglátogassák a Marsot, az üvegházban lévő növényeket elvégre nem zavarják meg annyira.
Eredeti forrás: NASA Science News
