Πιστωτική εικόνα: NASA
Ταραγμένος? Τότε είστε σαν τα φυτά σε ένα θερμοκήπιο στον Άρη.
Φυσικά δεν υπάρχουν ακόμη θερμοκήπια εκεί. Αλλά οι μακροχρόνιοι εξερευνητές, στον Άρη ή στο φεγγάρι, θα πρέπει να καλλιεργήσουν φυτά: για τρόφιμα, για ανακύκλωση, για την αναπλήρωση του αέρα. Και τα φυτά δεν θα καταλάβουν καθόλου αυτό το περιβάλλον εκτός γης. Δεν είναι για ποιο πράγμα εξελίχθηκαν και δεν είναι αυτό που περιμένουν.
Αλλά με κάποιους τρόπους, αποδεικνύεται ότι πιθανότατα θα τους αρέσει καλύτερα! Ορισμένα μέρη του, ούτως ή άλλως.
«Όταν φτάσετε στην ιδέα της καλλιέργειας φυτών στο φεγγάρι ή στον Άρη», εξηγεί ο μοριακός βιολόγος Rob Ferl, διευθυντής της Διαστημικής Γεωργίας Βιοτεχνολογίας Έρευνας και Εκπαίδευσης στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα, «τότε πρέπει να λάβετε υπόψη την ιδέα της καλλιέργειας φυτών σε όσο το δυνατόν μειωμένη ατμοσφαιρική πίεση. "
Υπάρχουν δύο λόγοι. Πρώτον, θα βοηθήσει στη μείωση του βάρους των προμηθειών που πρέπει να σηκωθούν από τη γη. Ακόμη και ο αέρας έχει μάζα.
Δεύτερον, τα θερμοκήπια του Άρη και του σεληνιακού πρέπει να συγκρατούνται σε μέρη όπου οι ατμοσφαιρικές πιέσεις, στην καλύτερη περίπτωση, είναι λιγότερο από το ένα τοις εκατό της φυσιολογικής γης. Αυτά τα θερμοκήπια θα είναι ευκολότερα στην κατασκευή και λειτουργία εάν η εσωτερική τους πίεση είναι επίσης πολύ χαμηλή - ίσως μόνο το ένα δέκατο έκτο της φυσικής γης.
Το πρόβλημα είναι, σε τόσο χαμηλές πιέσεις, τα φυτά πρέπει να εργαστούν σκληρά για να επιβιώσουν. «Θυμηθείτε, τα φυτά δεν έχουν εξελικτική προ-προσαρμογή στην υποβαρία», λέει ο Ferl. Δεν υπάρχει λόγος να έχουν μάθει να ερμηνεύουν τα βιοχημικά σήματα που προκαλούνται από χαμηλή πίεση. Και, στην πραγματικότητα, δεν το κάνουν. Τα παρερμηνεύουν.
Η χαμηλή πίεση κάνει τα φυτά να λειτουργούν σαν να στεγνώνουν.
Σε πρόσφατα πειράματα, υποστηριζόμενα από το Γραφείο Βιολογικών και Φυσικών ερευνών της NASA, η ομάδα του Ferl εξέθεσε τα νεαρά φυτά σε πιέσεις της δέκατης γης φυσιολογικής για περίπου είκοσι τέσσερις ώρες. Σε ένα τέτοιο περιβάλλον χαμηλής πίεσης, το νερό απομακρύνεται πολύ γρήγορα μέσω των φύλλων και έτσι απαιτείται επιπλέον νερό για να το αναπληρώσει.
Αλλά, λέει ο Ferl, στα φυτά δόθηκε όλο το νερό που χρειάζονταν. Ακόμη και η σχετική υγρασία διατηρήθηκε σχεδόν στο 100%. Ωστόσο, τα γονίδια των φυτών που αισθάνθηκαν ξηρασία εξακολουθούσαν να ενεργοποιούνται. Προφανώς, λέει ο Ferl, τα φυτά ερμήνευσαν την επιταχυνόμενη κίνηση του νερού ως πίεση ξηρασίας, παρόλο που δεν υπήρχε καθόλου ξηρασία.
Αυτό είναι κακό. Τα φυτά σπαταλούν τους πόρους τους εάν τους ξοδέψουν προσπαθώντας να αντιμετωπίσουν ένα πρόβλημα που δεν υπάρχει καν εκεί. Για παράδειγμα, μπορεί να κλείσουν τα στομάτα τους - τις μικροσκοπικές τρύπες στα φύλλα τους από τα οποία ξεφεύγει το νερό. Ή μπορεί να ρίξουν εντελώς τα φύλλα τους. Όμως, αυτές οι απαντήσεις δεν είναι απαραίτητα κατάλληλες.
Ευτυχώς, μόλις κατανοηθούν οι απαντήσεις των φυτών, οι ερευνητές μπορούν να τις προσαρμόσουν. «Μπορούμε να κάνουμε βιοχημικές αλλαγές που αλλάζουν το επίπεδο των ορμονών», λέει ο Ferl. «Μπορούμε να τα αυξήσουμε ή να τα μειώσουμε για να επηρεάσουμε την ανταπόκριση των φυτών στο περιβάλλον του.»
Και, ενδιαφέρον, οι μελέτες έχουν βρει οφέλη για ένα περιβάλλον χαμηλής πίεσης. Ο μηχανισμός είναι ουσιαστικά ο ίδιος με αυτόν που προκαλεί τα προβλήματα, εξηγεί ο Ferl. Σε χαμηλή πίεση, όχι μόνο νερό, αλλά και φυτικές ορμόνες ξεπλένονται πιο γρήγορα από το φυτό. Έτσι, μια ορμόνη, για παράδειγμα, που αναγκάζει τα φυτά να πεθάνουν σε μεγάλη ηλικία μπορεί να μετακινηθεί μέσω του οργανισμού πριν τεθεί σε ισχύ.
Οι αστροναύτες δεν είναι οι μόνοι που θα επωφεληθούν από αυτήν την έρευνα. Με τον έλεγχο της πίεσης του αέρα, για παράδειγμα, σε ένα θερμοκήπιο της Γης ή σε έναν κάδο αποθήκευσης, μπορεί να είναι δυνατόν να επηρεαστούν ορισμένες συμπεριφορές των φυτών. Για παράδειγμα, εάν αποθηκεύετε φρούτα σε χαμηλή πίεση, διαρκεί πολύ περισσότερο. Αυτό οφείλεται στην ταχεία αποβολή της ορμόνης αιθυλενίου, η οποία προκαλεί την ωρίμανση των φρούτων και στη συνέχεια σάπωση. Τα αγροτικά προϊόντα φορτηγά από τη μια ακτή στην άλλη σε δοχεία χαμηλής πίεσης ενδέχεται να φτάσουν στα σούπερ μάρκετ τόσο φρέσκα σαν να είχαν πάρει εκείνη την ημέρα.
Πολλή δουλειά μένει να γίνει. Η ομάδα του Ferl εξέτασε τον τρόπο με τον οποίο τα φυτά αντιδρούν σε μια μικρή περίοδο χαμηλής πίεσης. Ακόμα πρέπει να καθοριστεί πώς αντιδρούν τα φυτά στο να ξοδεύουν μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα - όπως ολόκληρη η ζωή τους - σε υποβαρικές συνθήκες. Η Ferl ελπίζει επίσης να εξετάσει τα φυτά σε μια ευρύτερη ποικιλία πιέσεων. Υπάρχουν ολόκληρες σειρές γονιδίων που ενεργοποιούνται σε διαφορετικές πιέσεις, λέει, και αυτό υποδηλώνει μια εκπληκτικά περίπλοκη απόκριση σε περιβάλλοντα χαμηλής πίεσης.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτήν τη γενετική απόκριση, η ομάδα του Ferl είναι φυτοβιομηχανικά φυτά των οποίων τα γονίδια ανάβουν πράσινα όταν ενεργοποιούνται. Επιπλέον, χρησιμοποιούν τεχνολογία μικροτσίπ DNA για να εξετάσουν έως και είκοσι χιλιάδες γονίδια κάθε φορά σε φυτά που εκτίθενται σε χαμηλές πιέσεις.
Τα φυτά θα διαδραματίσουν έναν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στο να επιτρέψουν στους ανθρώπους να εξερευνήσουν προορισμούς όπως ο Άρης και η Σελήνη. Θα παρέχουν τροφή, οξυγόνο και ακόμη και χαρά στους αστροναύτες μακριά από το σπίτι. Για να κάνουμε την καλύτερη χρήση των φυτών εκτός της Γης, «πρέπει να κατανοήσουμε τα όρια για την ανάπτυξή τους σε χαμηλή πίεση», λέει ο Ferl. "Και τότε πρέπει να καταλάβουμε γιατί υπάρχουν αυτά τα όρια."
Η ομάδα του Ferl σημειώνει πρόοδο. "Το συναρπαστικό μέρος αυτού είναι ότι αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε τι θα χρειαστεί για να χρησιμοποιήσουμε πραγματικά τα φυτά στα συστήματα υποστήριξης της ζωής μας." Όταν έρθει η ώρα να επισκεφθείτε τον Άρη, τα φυτά στο θερμοκήπιο ίσως να μην συγχέονται τελικά.
Αρχική πηγή: NASA Science News
