Kreditna slika: NASA
Zbunjeni? Tada ste poput biljaka u stakleniku na Marsu.
Tamo još uvijek ne postoje staklenici. Ali dugoročni istraživači, na Marsu ili Mjesecu, trebat će uzgajati biljke: za hranu, za recikliranje, za obnavljanje zraka. A biljke uopće neće razumjeti taj vanzemaljski okoliš. To nije ono zbog čega su se razvili i nije ono što očekuju.
Ali na neki se način, ispada, vjerojatno će im se svidjeti! Neki dijelovi, svejedno.
"Kad dođete na ideju o uzgoju biljaka na Mjesecu ili na Marsu", objašnjava molekularni biolog Rob Ferl, direktor svemirskog poljoprivrednog biotehnološkog istraživanja i obrazovanja na Sveučilištu Florida, "tada morate razmotriti ideju uzgoja biljaka u što smanjenom atmosferskom tlaku. "
Dva su razloga. Prvo će vam pomoći smanjiti težinu zaliha koje treba podići sa zemlje. Čak i zrak ima masu.
Drugo, Marsovski i lunarni staklenici moraju se zadržati na mjestima gdje su atmosferski pritisci u najboljem slučaju manji od jednog posto normalnog od Zemlje. Te staklenike bit će lakše graditi i upravljati ukoliko im je unutarnji tlak također vrlo nizak - možda samo jedna šesnaesta od Zemlje normalna.
Problem je što biljke u tako ekstremno niskim pritiscima moraju naporno raditi da bi preživjele. "Zapamtite, biljke nemaju evolucijsku spremnost za hipobariju", kaže Ferl. Nema razloga da nisu naučili tumačiti biokemijske signale izazvane niskim tlakom. A oni, zapravo, nemaju Pogrešno ih tumače.
Niski tlak čini da biljke djeluju kao da se isušuju.
U nedavnim eksperimentima, podržanima od NASA-inog Ureda za biološka i fizička istraživanja, Ferlova grupa izložila je mlade biljke pod pritiskom desetine Zemlje normalnim oko dvadeset i četiri sata. U takvom okruženju s niskim tlakom voda se kroz listove vrlo brzo izvlači, pa je potrebna dodatna voda da bi se nadopunila.
Ali, kaže Ferl, biljkama je data sva voda koja im je trebala. Čak je i relativna vlaga održavana na gotovo 100 posto. Unatoč tome, biljni geni koji su osjetili sušu još uvijek se aktiviraju. Navodno, kaže Ferl, biljke su ubrzani protok vode protumačile kao stres zbog suše, iako uopće nije bilo suše.
To je loše. Biljke troše svoje resurse ako ih troše pokušavajući se riješiti problema koji još nema. Na primjer, mogli bi zatvoriti svoje stomake - sitne rupice na lišću iz kojih voda curi. Ili bi mogli otpustiti svoje lišće u potpunosti. Ali, ti odgovori nisu nužno primjereni.
Srećom, nakon što se odgovore biljaka razumiju, istraživači ih mogu prilagoditi. "Možemo napraviti biokemijske promjene koje mijenjaju razinu hormona", kaže Ferl. "Možemo ih povećati ili smanjiti kako bismo utjecali na reakciju biljaka na okolinu."
I, što je intrigantno, studije su otkrile dobrobiti za okoliš pod niskim tlakom. Mehanizam je u osnovi isti kao onaj koji uzrokuje probleme, objašnjava Ferl. Pri niskom tlaku brže se iz biljke ispušta ne samo voda, već i biljni hormoni. Tako bi, na primjer, hormon koji uzrokuje umiranje biljaka od starosti mogao proći kroz organizam prije nego što počne djelovati.
Astronauti nisu jedini koji će imati koristi od ovog istraživanja. Kontroliranjem tlaka zraka, recimo, u stakleniku Zemlje ili spremniku, moguće je utjecati na određeno ponašanje biljaka. Primjerice, ako voće čuvate pod niskim tlakom, ono traje mnogo duže. To je zbog brzog uklanjanja hormona etilena, koji uzrokuje sazrijevanje i plod ploda. Poljoprivredni proizvodi koji se prevoze s jedne na drugu obalu u kontejnerima pod niskim pritiskom mogli bi stići u supermarkete svježi kao da ih je ubiran taj dan.
Ostaje još mnogo posla. Ferlov tim promatrao je način na koji biljke reagiraju na kratko razdoblje pod niskim pritiskom. Tek treba utvrditi kako biljke reagiraju na trošenje duže količine vremena - poput cijelog svog života - u hipobaričnim uvjetima. Ferl se također nada da će biljke pregledati pod različitim pritiscima. Postoji čitav niz gena koji se aktiviraju pri različitim pritiscima, kaže, a to sugerira iznenađujuće složen odgovor na okruženje niskog tlaka.
Da biste saznali više o ovom genetskom odgovoru, Ferlova skupina su bioinženjerske biljke čiji geni svijetle zeleno kad se aktiviraju. Pored toga, oni koriste tehnologiju DNA mikročipa kako bi ispitali čak dvadeset tisuća gena odjednom u biljkama koje su izložene niskom pritisku.
Biljke će igrati izuzetno važnu ulogu u omogućavanju ljudima da istražuju odredišta poput Marsa i Mjeseca. Oni će astronautima, daleko od kuće, pružiti hranu, kisik i čak dobro raspoloženje. Da bismo najbolje iskoristili biljke izvan Zemlje, "moramo razumjeti ograničenja uzgajanja njih pri niskom tlaku", kaže Ferl. "I tada moramo shvatiti zašto ta ograničenja postoje."
Ferlova grupa postiže napredak. "Uzbudljiv dio ovoga je što počinjemo shvaćati što će trebati za stvarno korištenje biljaka u našim sustavima za životnu potporu." Kad dođe vrijeme za posjet Marsu, biljke u stakleniku možda ipak nisu toliko zbunjene.
Izvorni izvor: NASA Science News
