Attēla kredīts: NASA
Apjucis? Tad jūs esat gluži kā augi siltumnīcā uz Marsa.
Protams, vēl nav siltumnīcu. Bet ilggadējiem pētniekiem uz Marsa vai mēness būs jāaudzē augi: pārtikai, pārstrādei, gaisa papildināšanai. Un augi nemaz nesapratīs šo zemes vidi. Tas nav tas, par ko viņi attīstījušies, un tas nav tas, ko viņi sagaida.
Bet dažos veidos izrādās, ka viņiem, iespējams, tas patiks labāk! Dažas tā daļas, vienalga.
"Kad jūs domājat par augu audzēšanu uz mēness vai uz Marsa," skaidro molekulārais biologs Robs Ferls, Floridas Universitātes Kosmosa lauksaimniecības biotehnoloģijas pētījumu un izglītības direktors, "tad jums jāapsver ideja par augu audzēšanu pēc iespējas samazinātā atmosfēras spiedienā. ”
Ir divi iemesli. Pirmkārt, tas palīdzēs samazināt to krājumu svaru, kuri jāpaceļ no zemes. Pat gaisam ir masa.
Otrkārt, Marsa un Mēness siltumnīcām jānotur vietās, kur atmosfēras spiediens labākajā gadījumā ir mazāks par vienu procentu no normālas Zemes. Šīs siltumnīcas būs vieglāk būvēt un darbināt, ja arī to iekšējais spiediens ir ļoti zems - iespējams, tikai viena sešpadsmitā daļa no Zemes normālā.
Problēma ir tāda ārkārtīgi zema spiediena gadījumā augiem ir smagi jāstrādā, lai izdzīvotu. “Atcerieties, ka augiem nav evolucionāras preadapcijas uz hipobāriju,” saka Ferls. Viņiem nav iemesla iemācīties interpretēt zema spiediena izraisītos bioķīmiskos signālus. Un patiesībā to nav. Viņi tos nepareizi interpretē.
Zems spiediens liek augiem rīkoties tā, it kā tie izžūtu.
Nesenajos eksperimentos, ko atbalstīja NASA Bioloģisko un fizisko pētījumu birojs, Ferla grupa apmēram divdesmit četras stundas pakļāva jaunus augošus augus vienas desmitās daļas Zemes spiedienam. Šādā zema spiediena vidē ūdens caur lapām tiek izvilkts ļoti ātri, tāpēc tā papildināšanai ir nepieciešams papildu ūdens.
Bet, saka Ferls, augiem tika dots viss nepieciešamais ūdens. Pat relatīvais mitrums tika turēts gandrīz 100 procentu līmenī. Neskatoties uz to, augu gēni, kas izjuta sausumu, joprojām tika aktivizēti. Acīmredzot, saka Ferls, augi paātrinātu ūdens kustību interpretēja kā sausuma stresu, kaut arī sausuma vispār nebija.
Tas ir slikti. Augi tērē savus resursus, ja tērē tos, lai risinātu problēmu, kuras pat nav. Piemēram, viņi varētu aizvērt savu stomu - sīkos caurumus lapās, no kuriem izplūst ūdens. Vai arī viņi var pavisam nomest lapas. Bet šīs atbildes ne vienmēr ir piemērotas.
Par laimi, kad būs saprasta augu reakcija, pētnieki tos var pielāgot. "Mēs varam veikt bioķīmiskas izmaiņas, kas maina hormonu līmeni," saka Ferls. "Mēs varam tos palielināt vai samazināt, lai ietekmētu augu reakciju uz vidi."
Un interesanti, ka pētījumi ir atraduši priekšrocības zema spiediena vidē. Mehānisms būtībā ir tāds pats kā tas, kas rada problēmas, skaidro Ferls. Zemā spiedienā no auga ātrāk tiek izskalots ne tikai ūdens, bet arī augu hormoni. Piemēram, hormons, kas liek augiem nomirt no vecuma, varētu pārvietoties pa organismu, pirms tas stājas spēkā.
Astronauti nav vienīgie, kas gūs labumu no šī pētījuma. Kontrolējot gaisa spiedienu, piemēram, Zemes siltumnīcā vai atkritumu tvertnē, var būt iespējams ietekmēt noteiktu augu izturēšanos. Piemēram, ja jūs uzglabājat augļus zemā spiedienā, tie ilgst daudz ilgāk. Tas notiek tāpēc, ka ātri tiek izvadīts hormons etilēns, kura dēļ augļi nogatavojas un pēc tam puvi. Lauku saimniecības produkti, kas pārvadāti no viena krasta līdz zema spiediena konteineriem, lielveikalos var nonākt tikpat svaigi, it kā tie būtu novākti tajā dienā.
Vēl daudz darāmā. Ferla komanda apskatīja veidu, kā augi reaģē uz īsu zema spiediena periodu. Joprojām nav nosakāms, kā augi reaģē uz ilgāka laika pavadīšanu - tāpat kā visu mūžu - hipobāriskos apstākļos. Ferla arī cer izpētīt augus pie visdažādākajiem spiedieniem. Viņš saka, ka ir veseli gēnu komplekti, kas tiek aktivizēti dažādos spiedienos, un tas liecina par pārsteidzoši sarežģītu reakciju uz zema spiediena vidēm.
Lai uzzinātu vairāk par šo ģenētisko reakciju, Ferla grupa ir bioinženierijas augi, kuru aktivizēšanas laikā gēni mirdz zaļā krāsā. Turklāt viņi izmanto DNS mikroshēmu tehnoloģiju, lai vienlaikus pārbaudītu divdesmit tūkstošus gēnu augos, kas pakļauti zemam spiedienam.
Augiem būs ārkārtīgi svarīga loma, ļaujot cilvēkiem izpētīt tādus galamērķus kā Marss un Mēness. Viņi nodrošinās ēdienu, skābekli un pat labu uzmundrību astronautiem tālu no mājām. Lai vislabāk izmantotu augus ārpus zemes, “mums ir jāsaprot robežas to audzēšanai zemā spiedienā,” saka Ferls. "Un tad mums ir jāsaprot, kāpēc šīs robežas pastāv."
Ferlas grupa gūst panākumus. “Aizraujošā daļa ir tā, ka mēs sākam saprast, kas nepieciešams, lai augus patiešām izmantotu mūsu dzīvības atbalsta sistēmās.” Kad pienāks laiks apmeklēt Marsu, augi siltumnīcā varētu nebūt tik sajaukti.
Oriģinālais avots: NASA Zinātnes ziņas
