Zirņi, kas aug uz Starptautiskās kosmosa stacijas. Attēla kredīts: ISS Expedition 6 apkalpe, NASA. Noklikšķiniet, lai palielinātu
Nemiers var būt laba lieta. Tas brīdina, ka kaut kas var būt nepareizi, ka briesmas var būt tuvu. Tas palīdz ierosināt signālus, kas liek gatavoties rīkoties. Bet, lai arī neregulārs uztraukums var glābt jūsu dzīvību, pastāvīgs uztraukums nodara lielu ļaunumu. Hormoni, kas paaugstina trauksmi jūsu ķermenī, bojā arī jūsu smadzenes, imūnsistēmu un daudz ko citu, ja tie visu laiku plūst caur jūsu ķermeni.
Augi neuztraucas tāpat kā cilvēki. Bet viņi cieš no stresa, un viņi ar to tiek galā lielā mērā vienādi. Tie rada ķīmisku signālu - superoksīdu (O2-) -, kas pārējiem augiem rada paaugstinātu trauksmi. Superoksīds tomēr ir toksisks; pārāk daudz no tā galu galā kaitēs augam.
Tā varētu būt problēma augiem uz Marsa.
Saskaņā ar Vīziju par kosmosa izpēti cilvēki apmeklēs un izpētīs Marsu nākamajās desmitgadēs. Neizbēgami viņi vēlēsies ņemt augus. Augi nodrošina pārtiku, skābekli, draudzību un zaļo plāksteri tālu no mājām.
Uz Marsa augiem būs jāpanes apstākļi, kas tiem parasti rada lielu stresu - stiprs aukstums, sausums, zems gaisa spiediens, augsnes, kurās tie neattīstījās. Bet augu fizioloģe Vendija Bosa un mikrobioloģe Amy Grunden no Ziemeļkarolīnas štata universitātes uzskata, ka viņi var attīstīt augus, kas var dzīvot šajos apstākļos. Viņu darbu atbalsta NASA uzlaboto koncepciju institūts.
Stresa pārvaldība ir galvenā: savādi, ka jau ir Zemes radības, kas zeļ Marsam līdzīgos apstākļos. Tomēr tie nav augi. Tās ir dažas no Zemes agrākajām dzīvības formām - senie mikrobi, kas dzīvo okeāna dibenā vai dziļi Arktikas ledus. Boss un Grundens cer ražot Marsam draudzīgus augus, aizņemoties gēnus no šiem ārkārtīgi mīlošajiem mikrobiem. Un pirmie gēni, ko viņi lieto, ir tie, kas stiprinās augu spēju tikt galā ar stresu.
Parastiem augiem jau ir veids, kā detoksicēt superoksīdu, taču pētnieki uzskata, ka mikrobs, kas pazīstams kā Pyrococcus furiosus, izmanto tādu, kas varētu darboties labāk. P. furiosus dzīvo pārkarsētā atverē okeāna apakšā, bet periodiski tas tiek izvadīts aukstā jūras ūdenī. Tātad, atšķirībā no detoksikācijas ceļiem augos, P. furiosus ceļi darbojas pārsteidzošā temperatūras diapazonā no 100 grādiem pēc Celsija. Tas ir šūpoles, kas varētu atbilst tam, ko augi izjūt siltumnīcā uz Marsa.
Pētnieki jau ir ieviesuši P. furiosus gēnu mazā, ātri augošā augā, kas pazīstams kā arabidopsis. “Mums ir pirmie mazie stādi,” saka boss. “Mēs viņus audzēsim un vāksim sēklas, lai iegūtu otro un pēc tam trešo paaudzi.” Apmēram pusotra līdz divu gadu laikā viņi cer iegūt augus, kuriem katram ir divas jauno gēnu kopijas. Pēc tam viņi varēs izpētīt, kā gēni darbojas: vai tie ražo funkcionālos enzīmus, vai tie patiešām palīdz augam izdzīvot, vai arī tā vietā viņi kaut kādā veidā to ievaino.
Galu galā viņi cer noplūkt gēnus no citiem ekstremofilu mikrobiem - gēniem, kas ļaus augiem izturēt sausumu, aukstumu, zemu gaisa spiedienu utt.
Mērķis, protams, nav attīstīt augus, kas var tikai izdzīvot Marsa apstākļos. Lai augi būtu patiesi noderīgi, tiem būs nepieciešams zelt: ražot ražas, pārstrādāt atkritumus utt. "Tas, ko vēlaties siltumnīcā uz Marsa," saka Boss, "ir kaut kas tāds, kas augs un būs izturīgs marginālā vidē."
Stresa apstākļos, atzīmē Grundens, augi bieži tiek daļēji slēgti. Viņi pārtrauc augšanu un reproducēšanu, tā vietā koncentrē savus centienus uz dzīvi un neko vairāk. Ievietojot augos mikrobu gēnus, Boss un Grundens cer to mainīt.
“Izmantojot gēnus no citiem avotiem,” skaidro Grundens, “jūs mānāt augu, jo tas nevar regulēt šos gēnus tā, kā tas pats regulētu. Mēs ceram, ka [īssavienojums] iekārta spēs atslēgt pašas metabolismu, reaģējot uz stresu. ”
Ja Boss un Grundens gūst panākumus, viņu darbs varētu radīt lielas atšķirības cilvēkiem, kas dzīvo marginālā vidē šeit uz Zemes. Daudzās trešās pasaules valstīs, saka Boss, “ražas pagarināšana nedēļu vai divas, kad iestājas sausums, varētu dot jums galīgo ražu, kas jums jāuztur līdz ziemai. Ja mēs varētu palielināt izturību pret sausumu vai aukstuma toleranci un pagarināt augšanas sezonu, tas varētu ievērojami mainīt daudzu cilvēku dzīvi. ”
Viņu projekts ir ilgtermiņa projekts, uzsver zinātnieki. “Būs vajadzīgs pusotrs gads, pirms mēs faktiski esam [pirmais gēns] augā, ko varam pārbaudīt,” norāda Grundens. Tas būs vēl ilgāks, pirms Marsā vai pat Ziemeļdakotā būs aukstumu un sausumu mīlošs tomātu augs. Bet Grundens un Boss paliek pārliecināti, ka viņiem izdosies.
"Tur ir ekstremofilu dārgumu krātuve," saka Grundens. "Tātad, ja kāds nedarbojas, varat vienkārši ķerties pie nākamā organisma, kas ražo nedaudz atšķirīgu vēlamā varianta variantu."
“Amijai ir taisnība,” piekrīt boss. “Tas ir dārgumu krātuve. Un tas ir vienkārši tik aizraujoši. ”
Oriģinālais avots: NASA ziņu izlaidums
