Kujutise krediit: NASA
Segaduses? Siis olete nagu taimed kasvuhoones Marsil.
Muidugi pole seal veel kasvuhooneid. Pikaajalised maadeavastajad peavad Marsil või Kuul aga taimi kasvatama: toiduks, ringlussevõtuks ja õhu täiendamiseks. Ja taimed ei saa sellest maapealsest keskkonnast üldse aru. See pole see, mille jaoks nad välja arenesid, ja see pole ka see, mida nad ootavad.
Kuid mõnes mõttes selgub, et neile meeldib see ilmselt paremini! Mõni osa sellest igatahes.
"Kui jõuate mõtteni taimede kasvatamiseks Kuul või Marsil," selgitab Florida ülikooli kosmosepõllumajanduse biotehnoloogia teadusuuringute ja hariduse direktor molekulaarbioloog Rob Ferl, "siis peate kaaluma taimede kasvatamise ideed võimalikult vähendatud õhurõhus. ”
Sellel on kaks põhjust. Esiteks aitab see vähendada nende varude raskust, mis tuleb maa peal ära tõsta. Isegi õhus on mass.
Teiseks peavad Marsi ja Kuu kasvuhooned vastu pidama kohtades, kus õhurõhk on parimal juhul alla ühe protsendi Maa normaalsest. Neid kasvuhooneid on lihtsam ehitada ja kasutada, kui ka nende siserõhk on väga madal - võib-olla ainult üks kuueteistkümnes Maa normaalsest.
Probleem on selles, et äärmiselt madala rõhu korral peavad taimed püsimiseks kõvasti tööd tegema. "Pidage meeles, et taimedel puudub hüpobaaria evolutsiooniline eelsoodumus," ütleb Ferl. Pole mingit põhjust, et nad oleksid õppinud tõlgendama madalrõhu põhjustatud biokeemilisi signaale. Ja tegelikult nad seda ei tee. Nad tõlgendavad neid valesti.
Madal rõhk paneb taimi käituma justkui kuivades.
Hiljutistes katsetes, mida toetas NASA bioloogiliste ja füüsikaliste uuringute büroo, paljastas Ferli rühm noori kasvavaid taimi umbes kahekümne nelja tunni jooksul ühe kümnendiku Maa normaalrõhust. Sellises madalrõhukeskkonnas tõmmatakse vesi lehtedest väga kiiresti välja ja seetõttu on selle täiendamiseks vaja lisavett.
Kuid, ütles Ferl, anti taimedele kogu vajalik vesi. Isegi suhteline õhuniiskus hoiti peaaegu 100 protsenti. Sellegipoolest olid põua tunnetavad taimegeenid endiselt aktiveeritud. Ilmselt tõlgendasid taimed Ferli sõnul taimed vee kiirendatud liikumist kui põua stressi, ehkki põuda polnud üldse.
See on halb. Taimed raiskavad oma ressursse, kui kulutavad neile probleemi lahendamiseks, mida pole isegi olemas. Näiteks võivad nad sulgeda oma stomata - lehtede pisikesed augud, millest vesi välja pääseb. Või võivad nad oma lehed hoopis maha visata. Kuid need vastused pole tingimata kohased.
Õnneks saavad taimede vastustest aru saades teadlased neid kohandada. "Saame teha biokeemilisi muudatusi, mis muudavad hormoonide taset," ütleb Ferl. "Saame neid suurendada või vähendada, et mõjutada taimede reageerimist keskkonnale."
Ja huvitaval kombel on uuringud leidnud eeliseid madalrõhukeskkonnas. Mehhanism on sisuliselt sama, mis probleeme põhjustab, selgitab Ferl. Madala rõhu all loputatakse taimest kiiremini mitte ainult vett, vaid ka taimehormoone. Näiteks võib hormoon, mis põhjustab taimede vanadusse suremist, liikuda organismi enne selle jõustumist.
Astronaudid pole ainsad, kes sellest uuringust kasu saavad. Kontrollides õhurõhku näiteks Maa kasvuhoones või säilituskastis, võib olla võimalik mõjutada taimede teatud käitumist. Näiteks kui hoiate puuvilju madala rõhu all, kestab see palju kauem. Selle põhjuseks on hormooni etüleeni kiire elimineerimine, mis põhjustab puuviljade valmimist ja seejärel mädanemist. Ühelt rannikult teisele madala rõhuga konteineritesse veetud põllumajandussaadused võivad supermarketitesse jõuda nii värskelt, nagu oleks see sel päeval korjatud.
Palju on veel tööd teha. Ferli meeskond uuris, kuidas taimed reageerivad lühikesele madalale rõhule. Veel tuleb kindlaks teha, kuidas taimed reageerivad hüpobaarsetes tingimustes pikema ajakulu kasutamisele - nagu kogu elu. Samuti loodab Ferl uurida taimi laiema rõhu all. Tema sõnul on terveid geenikomplekte, mis aktiveeritakse erineva rõhu korral, ja see viitab üllatavalt keerukale reageerimisele madalrõhukeskkonnas.
Selle geneetilise vastuse kohta lisateabe saamiseks on Ferli rühmas biotehnilised taimed, mille geenid helendavad aktiveerudes roheliselt. Lisaks kasutavad nad DNA mikrokiibitehnoloogiat, et uurida madala rõhuga kokkupuutuvates taimedes korraga kuni kakskümmend tuhat geeni.
Taimed mängivad erakordselt olulist rolli, võimaldades inimestel uurida sihtkohti nagu Marsi ja Kuu. Nad pakuvad kodust kaugel asuvatele astronautidele toitu, hapnikku ja isegi head tuju. Taimede parimaks ärakasutamiseks maapinnast “peame mõistma nende madala rõhu all kasvatamise piire,” ütleb Ferl. "Ja siis peame mõistma, miks need piirid eksisteerivad."
Ferli grupp teeb edusamme. "Selle põnev osa on see, et me hakkame mõistma, mis kulub taimede reaalseks kasutamiseks meie elutoesüsteemides." Kui saabub aeg Marsi külastamiseks, ei pruugi kasvuhoones olevad taimed olla nii segaduses.
Algne allikas: NASA teadusuudised
