Кредит зображення: NASA
Плутати? Тоді ви просто як рослини в теплиці на Марсі.
Там, звичайно, ще немає теплиць. Але довготривалим дослідникам, на Марсі чи Місяці, потрібно буде вирощувати рослини: для їжі, для переробки, для поповнення повітря. І рослини взагалі не збираються розуміти це позаземне середовище. Це не те, для чого вони розвивалися, і це не те, чого вони очікують.
Але в чомусь, виявляється, їм це, мабуть, сподобається краще! Деякі його частини, все одно.
"Коли ви добираєтесь до ідеї вирощування рослин на Місяці або на Марсі, - пояснює молекулярний біолог Роб Ферл, директор космічного сільського господарства з досліджень біології та освіти в Університеті Флориди," тоді вам доведеться розглянути ідею вирощування рослин. в максимально зниженому атмосферному тиску ».
Є дві причини. По-перше, це допоможе зменшити вагу припасів, які потрібно підняти з землі. Навіть повітря має масу.
По-друге, марсіанські та місячні теплиці повинні утримуватись у місцях, коли атмосферний тиск у кращому випадку становить менше одного відсотка норми Землі. Ці теплиці буде простіше побудувати та експлуатувати, якщо їх внутрішній тиск також буде дуже низьким - можливо, лише одна шістнадцята частина Землі нормальна.
Проблема полягає в тому, що при таких надзвичайно низьких тисках рослинам доводиться наполегливо працювати, щоб вижити. "Пам’ятайте, рослини не мають еволюційного пристосування до гіпобарії", - каже Ферл. Немає причин, щоб вони навчилися інтерпретувати біохімічні сигнали, викликані низьким тиском. А насправді вони не Вони їх неправильно трактують.
Низький тиск змушує рослини діяти так, ніби вони пересихають.
В останніх експериментах, підтриманих Управлінням біологічних і фізичних досліджень НАСА, група Ферла піддала молоді рослини, що зростають, під тиском десятої землі в нормі протягом приблизно двадцяти чотирьох годин. У таких умовах низького тиску вода витягується через листя дуже швидко, і тому потрібна зайва вода для її поповнення.
Але, каже Ферл, рослинам давали всю необхідну воду. Навіть відносна вологість зберігалася майже на 100 відсотків. Тим не менш, гени рослин, які відчували посуху, все ще активувалися. Мабуть, каже Ферл, рослини інтерпретували прискорений рух води як стрес від посухи, хоча посухи взагалі не було.
Це погано. Рослини витрачають свої ресурси, якщо витрачають їх на спроби вирішити проблему, якої навіть немає. Наприклад, вони можуть закрити свої продихи - крихітні отвори на їхніх листках, з яких витікає вода. Або вони можуть скинути листя зовсім. Але ці відповіді не обов'язково відповідні.
На щастя, як тільки зрозуміють відповіді рослин, дослідники можуть їх коригувати. "Ми можемо внести біохімічні зміни, які змінюють рівень гормонів", - каже Ферл. "Ми можемо їх збільшувати або зменшувати, щоб впливати на реакцію рослин на навколишнє середовище".
І, що цікаво, дослідження виявили користь для середовища низького тиску. Механізм по суті такий же, як і той, що викликає проблеми, пояснює Ферл. При низькому тиску з рослини швидше вимиваються не тільки вода, але і рослинні гормони. Так, наприклад, гормон, який змушує рослини помирати від старості, може переходити через організм до того, як він вступить у дію.
Космонавти не єдині, хто отримає користь від цього дослідження. Контролюючи тиск повітря, скажімо, в парнику Землі або у контейнері для зберігання, можливо, впливати на певну поведінку рослин. Наприклад, якщо ви зберігаєте фрукти при низькому тиску, це триває набагато довше. Це пов'язано з швидким виведенням гормону етилену, який змушує фрукти дозрівати, а потім гнити. Сільськогосподарські продукти, що перевозяться з одного узбережжя на інше в контейнерах низького тиску, можуть надходити в супермаркети так само свіжо, як ніби його забрали в той день.
Багато роботи ще належить зробити. Команда Ферла розглядала, як рослини реагують на короткий період низького тиску. Ще слід визначити, як рослини реагують на витрачання більш тривалої кількості часу - як і все своє життя - в гіпобаричних умовах. Ферл також сподівається оглянути рослини при широкому різноманітті тиску. Є цілий набір генів, які активуються при різному тиску, говорить він, і це говорить про дивно складну реакцію на середовища низького тиску.
Щоб дізнатися більше про цю генетичну відповідь, група Ферла - це біоінженерні рослини, у яких гени світяться зеленим кольором при активації. Крім того, вони використовують технологію мікрочіпів ДНК, щоб дослідити цілих двадцять тисяч генів одночасно на рослинах, що зазнають низького тиску.
Рослини відіграватимуть надзвичайно важливу роль у дозволі людині досліджувати такі напрямки, як Марс та Місяць. Вони забезпечать їжу, кисень і навіть хороший приємний стан для космонавтів далеко від дому. Щоб найкраще використовувати рослини поза Землею, «ми повинні розуміти межі вирощування їх при низькому тиску», - каже Ферл. "І тоді ми повинні зрозуміти, чому існують ці межі".
Група Ферла просувається. "Захоплююча частина цього полягає в тому, що ми починаємо розуміти, що потрібно, щоб реально використовувати рослини в наших системах життєзабезпечення". Коли настає час відвідати Марс, рослини в теплиці, можливо, не збентежать.
Оригінальне джерело: NASA Science News
