Kreditna slika: NASA
Zmeden? Potem ste kot rastline v rastlinjaku na Marsu.
Seveda tam še ni rastlinjakov. Toda dolgoročni raziskovalci, na Marsu ali Luni, bodo morali gojiti rastline: za hrano, za recikliranje, za obnavljanje zraka. In rastline sploh ne bodo razumele tega zunajzemeljskega okolja. To ni tisto, za kar so se razvili, in ni tisto, kar pričakujejo.
Toda na nek način se bo izkazalo, da jim bo verjetno bolj všeč! Nekateri deli, vseeno.
"Ko pridete do ideje o gojenju rastlin na Luni ali na Marsu," razloži molekularni biolog Rob Ferl, direktor vesoljske biotehniške raziskave in izobraževanja na univerzi na Floridi, "potem morate razmisliti o ideji gojenja rastlin v čim manjšem atmosferskem tlaku. "
Razloga sta dva. Najprej boste pomagali zmanjšati težo zalog, ki ga je treba dvigniti s zemlje. Tudi zrak ima maso.
Drugič, v Marsovskih in lunarnih rastlinjakih se morajo zadrževati tam, kjer so atmosferski pritiski v najboljšem primeru manjši od enega odstotka normalne količine Zemlje. Te rastlinjake bo lažje zgraditi in upravljati, če bo tudi njihov notranji tlak zelo nizek - morda le ena šestnajstina zemlje.
Težava je v tem, da se morajo rastline v tako ekstremno nizkih pritiskih potruditi, da preživijo. "Ne pozabite, da rastline nimajo evolucijske pripravljenosti na hipobarijo," pravi Ferl. Ni razloga, da bi se naučili razlagati biokemijske signale, ki jih povzroča nizek tlak. In pravzaprav ne Napačno jih razlagajo.
Nizek tlak povzroči, da rastline delujejo, kot da se izsušijo.
V nedavnih poskusih, ki jih je podprl NASA-in Urad za biološke in fizične raziskave, je Ferlova skupina izpostavila mlade rastne rastline pritiskom ene desetine Zemlje, ki je običajna približno štiriindvajset ur. V takšnem okolju z nizkim tlakom se voda zelo hitro izvleče skozi listje in tako je potrebna dodatna voda, da jo napolnimo.
Toda, pravi Ferl, so rastlinam dali vso potrebno vodo. Tudi relativna vlaga je bila skoraj 100-odstotna. Kljub temu so bili rastlinski geni, ki so čutili sušo, še vedno aktivirani. Očitno, pravi Ferl, so rastline pospešeno gibanje vode razlagale kot stres zaradi suše, čeprav suše sploh ni bilo.
To je slabo. Rastline zapravljajo svoje vire, če jih porabijo za reševanje problema, ki ga sploh ni. Na primer, lahko zaprejo svoje želodce - drobne luknje v njihovih listih, iz katerih voda uhaja. Ali pa bi lahko v celoti odvrgli listje. Vendar ti odgovori niso nujno ustrezni.
Na srečo, ko jih razumejo odzivi rastlin, jih lahko raziskovalci prilagodijo. "Lahko naredimo biokemične spremembe, ki spreminjajo raven hormonov," pravi Ferl. "Lahko jih povečamo ali zmanjšamo, da vplivamo na odziv rastlin na okolje."
In zanimivo je, da so študije pokazale koristi okolju z nizkim tlakom. Mehanizem je v bistvu enak tistemu, ki povzroča težave, razlaga Ferl. Pri nizkem tlaku se iz rastline hitreje odplavijo ne le voda, temveč tudi rastlinski hormoni. Tako bi se na primer hormon, ki povzroči, da rastline odmrejo v starosti, skozi organizem premikal, še preden začne učinkovati.
Astronavti niso edini, ki bodo imeli koristi od te raziskave. Z nadziranjem zračnega tlaka, recimo, v rastlinjaku na Zemlji ali v skladišču, je mogoče vplivati na določena vedenja rastlin. Na primer, če sadje shranjujete pri nizkem tlaku, traja veliko dlje. To je posledica hitrega izločanja hormona etilena, zaradi katerega sadje zori in nato gni. Kmetijski proizvodi, prevažani z ene obale na drugo v posodah z nizkim tlakom, bi lahko v supermarkete prispeli tako sveže, kot da bi jih ta dan pobrali.
Veliko dela je še treba opraviti. Ferlova ekipa si je ogledala, kako rastline reagirajo na kratek čas nizkega tlaka. Še vedno je treba določiti, kako rastline reagirajo na porabo daljših količin časa - kot celo življenje - v hipobaričnih pogojih. Ferl tudi upa, da bo preučil rastline pri najrazličnejših pritiskih. Obstaja cel niz genov, ki se aktivirajo pri različnih pritiskih, pravi in to kaže na presenetljivo kompleksen odziv na okolja z nizkim tlakom.
Če želite izvedeti več o tem genetskem odzivu, so Ferlove skupine bioinženirske rastline, katerih geni ob aktiviranju svetijo zeleno. Poleg tega uporabljajo tehnologijo DNA mikročipov, da pregledajo kar dvajset tisoč genov hkrati v rastlinah, ki so izpostavljene nizkim pritiskom.
Rastline bodo igrale izjemno pomembno vlogo pri omogočanju človeku raziskovanja destinacij, kot sta Mars in Luna. Zagotovili bodo hrano, kisik in celo dobro razvedrilo astronavtom daleč od doma. "Da bi najbolje izkoristili rastline zunaj Zemlje," moramo razumeti meje za njihovo gojenje pri nizkem tlaku, "pravi Ferl. "In potem moramo razumeti, zakaj te meje obstajajo."
Ferlova skupina napreduje. "Navdušujoč del tega je, da začnemo razumeti, kaj bo potrebno za uporabo rastlin v naših sistemih življenjske podpore." Ko pride čas za obisk Marsa, rastline v rastlinjaku navsezadnje morda ne bodo tako zmedene.
Originalni vir: NASA Science News
