Obrazový kredit: NASA
Zmätený? Potom ste na Marse ako rastliny v skleníku.
Skleníky zatiaľ neexistujú. Ale dlhodobí prieskumníci na Marse alebo na Mesiaci budú musieť pestovať rastliny: na potraviny, na recykláciu, na doplňovanie vzduchu. A rastliny vôbec nerozumejú tomuto mimozemskému prostrediu. Nie je to to, pre čo sa vyvinuli, a nie to, čo očakávajú.
Ale v niektorých ohľadoch sa ukázalo, že sa im bude páčiť lepšie! Niektoré jeho časti.
„Keď sa dostanete k myšlienke pestovania rastlín na Mesiaci alebo na Marse,“ vysvetľuje molekulárny biológ Rob Ferl, riaditeľ výskumu a vzdelávania v oblasti kozmického poľnohospodárstva na Floridskej univerzite, „potom musíte zvážiť myšlienku pestovania rastlín. za čo možno najnižší atmosférický tlak. “
Existujú dva dôvody. Po prvé, pomôže to znížiť hmotnosť zásob, ktoré je potrebné zdvihnúť zo zeme. Aj vzduch má hmotnosť.
Po druhé, marťanské a lunárne skleníky musia vydržať na miestach, kde atmosférický tlak je prinajlepšom nižší ako jedno percento normálneho Zeme. Stavba a prevádzka týchto skleníkov bude jednoduchšia, ak bude tiež veľmi nízky ich vnútorný tlak - možno iba normálna šestnástina Zeme.
Problém je v takom extrémnom nízkom tlaku, aby rastliny prežili. "Pamätajte, rastliny nemajú evolučnú predprípravu na hypobáriu," hovorí Ferl. Nie je dôvod, aby sa naučili interpretovať biochemické signály vyvolané nízkym tlakom. A v skutočnosti to tak nie je. Chybne ich interpretujú.
Nízky tlak spôsobuje, že rastliny fungujú, akoby vysychali.
V nedávnych experimentoch, podporovaných Úradom pre biologický a fyzikálny výskum NASA, skupina Ferl vystavovala mladé rastúce rastliny tlaku asi jednej desatiny Zeme normálne asi dvadsaťštyri hodín. V takomto nízkotlakovom prostredí je voda veľmi rýchlo vytiahnutá z listov, takže na jej doplnenie je potrebná ďalšia voda.
Ale, ako hovorí Ferl, rastlinám bola poskytnutá všetka voda, ktorú potrebovali. Dokonca aj relatívna vlhkosť bola udržiavaná na takmer 100 percentách. Gény rastlín, ktoré zaznamenali sucho, sa však stále aktivovali. Zrejme, hovorí Ferl, rastliny interpretovali zrýchlený pohyb vody ako stres zo sucha, hoci sucho nebolo vôbec.
To je zlé. Rastliny strácajú svoje zdroje, ak ich minú, že sa snažia vyriešiť problém, ktorý tam dokonca nie je. Napríklad by mohli uzavrieť svoje stómy - malé diery v ich listoch, z ktorých voda uniká. Alebo by mohli úplne nechať svoje listy. Tieto odpovede však nie sú nevyhnutne vhodné.
Našťastie, keď sú odpovede rastlín pochopené, vedci ich môžu upraviť. „Môžeme urobiť biochemické zmeny, ktoré menia hladinu hormónov,“ hovorí Ferl. "Môžeme ich zvýšiť alebo znížiť, aby ovplyvnili reakciu rastlín na jej prostredie."
Štúdie zistili, že štúdie sú prínosom pre prostredie s nízkym tlakom. Mechanizmus je v podstate rovnaký ako ten, ktorý spôsobuje problémy, vysvetľuje Ferl. Pri nízkom tlaku sa z rastliny rýchlejšie prepláchne nielen voda, ale aj rastlinné hormóny. Napríklad hormón, ktorý spôsobuje, že rastliny odumierajú v starobe, sa môže v organizme pohybovať skôr, ako nadobudne účinnosť.
Astronauti nie sú jediní, ktorí budú mať z tohto výskumu úžitok. Reguláciou tlaku vzduchu, napríklad v zemskom skleníku alebo v úložnom zásobníku, je možné ovplyvniť určité správanie rastlín. Napríklad, ak skladujete ovocie pod nízkym tlakom, vydrží oveľa dlhšie. Je to kvôli rýchlemu odstráneniu hormónu etylénu, ktorý spôsobuje dozrievanie ovocia a potom hnilobu. Farmárske výrobky prepravované z jedného pobrežia na druhé v nízkotlakových nádobách by mohli prísť na supermarkety tak čerstvé, ako keby boli vybrané v ten deň.
Zostáva ešte veľa práce. Ferl tím skúmal spôsob, akým rastliny reagujú na krátke obdobie nízkeho tlaku. Stále je potrebné určiť, ako rastliny reagujú na trávenie dlhšieho množstva času - ako celý život - v hypobarických podmienkach. Ferl tiež dúfa, že bude skúmať rastliny pri rôznych tlakoch. Hovorí, že existujú celé sady génov, ktoré sú aktivované pri rôznych tlakoch, čo naznačuje prekvapivo komplexnú reakciu na nízkotlakové prostredia.
Ak sa chcete dozvedieť viac o tejto genetickej odpovedi, skupinou Ferlovej sú rastliny bioinžinierstva, ktorých gény po aktivácii žiaria zelenou farbou. Okrem toho používajú technológiu DNA mikročipu na skúmanie až dvadsaťtisíc génov súčasne v rastlinách vystavených nízkym tlakom.
Rastliny budú hrať mimoriadne dôležitú úlohu pri umožňovaní ľuďom skúmať destinácie ako Mars a Mesiac. Poskytnú astronautom ďaleko od domova jedlo, kyslík a dokonca aj dobrú náladu. Aby sme rastliny čo najlepšie využili mimo Zeme, „musíme pochopiť limity ich pestovania pri nízkom tlaku,“ hovorí Ferl. "A potom musíme pochopiť, prečo tieto limity existujú."
Skupina Ferla napreduje. "Vzrušujúce je, že začíname chápať, čo bude potrebné, aby sa skutočne využili rastliny v našich systémoch na podporu života." Keď príde čas na návštevu Marsu, rastliny v skleníku nemusia byť po tom všetkom zmätené.
Pôvodný zdroj: NASA Science News
