Горох, що росте на борту Міжнародної космічної станції. Кредитний імідж: Екіпаж ISS Expedition 6, NASA. Натисніть, щоб збільшити
Тривога може бути хорошою справою. Це попереджає, що щось може бути не так, що небезпека може бути близькою. Це допомагає ініціювати сигнали, які готують вас до дії. Але, хоча випадковий занепокоєння може врятувати ваше життя, постійна тривога завдає великої шкоди. Гормони, які піднімають ваш організм до високої готовності, також пошкоджують ваш мозок, вашу імунну систему та інше, якщо вони весь час переливаються через ваш організм.
Рослини не хвилюються так, як це роблять люди. Але вони страждають від стресу, і вони з цим справляються майже однаково. Вони виробляють хімічний сигнал - супероксид (O2-) - який ставить решту рослини у високий стан. Однак супероксид токсичний; занадто багато його в кінцевому підсумку завдасть шкоди рослині.
Це може бути проблемою для рослин на Марсі.
За даними Vision for Space Space, люди будуть відвідувати та досліджувати Марс на наступні десятиліття. Неминуче вони захочуть брати рослини з собою. Рослини забезпечують їжу, кисень, товариство та пляму зеленого далеко від дому.
На Марсі рослинам доведеться терпіти умови, які зазвичай викликають у них сильний стрес - сильний холод, посуха, низький тиск повітря, ґрунти, до яких вони не розвивалися. Але фізіолог з рослин Венді Босс та мікробіолог Емі Грюнден з Державного університету Північної Кароліни вважають, що вони можуть розвивати рослини, які можуть жити в цих умовах. Їх роботу підтримує Інститут передових концепцій NASA.
Управління стресом є ключовим: як не дивно, вже є земні істоти, які процвітають в умовах, схожих на Марс. Однак вони не рослини. Це деякі найдавніші форми життя Землі - стародавні мікроби, які живуть на дні океану або глибоко в арктичному льоду. Бос та Грюнден сподіваються виробити рослини, які сприятливі для Марса, запозичивши гени у цих надзвичайно люблячих мікробів. І перші гени, які вони беруть, - це ті, які посилять здатність рослин боротися зі стресом.
Звичайні рослини вже мають спосіб детоксикації супероксиду, але дослідники вважають, що мікроб, відомий як Pyrococcus furiosus, використовує той, який може працювати краще. P. furiosus мешкає у перегрітому отворі на дні океану, але періодично його випирають у холодну морську воду. Отже, на відміну від шляхів детоксикації у рослин, ті, у P. furiosus, функціонують у дивовижному діапазоні температур за 100 градусів Цельсія. Це розмах, який може відповідати тому, що рослини відчувають у теплиці на Марсі.
Дослідники вже впровадили ген P. furiosus у невелике, швидко зростаюче рослина, відоме як арабідопсис. "У нас є перші маленькі саджанці", - каже Бос. "Ми вирощуємо їх і збиратимемо насіння для отримання другого, а потім і третього покоління". Приблизно через півтора-два роки вони сподіваються мати рослини, у яких кожна матиме дві копії нових генів. У цей момент вони зможуть вивчити, як працюють гени: чи виробляють вони функціональні ферменти, чи дійсно допомагають рослині виживати, чи наносять їм чимось шкоду.
Врешті-решт, вони сподіваються вирвати гени з інших екстремофільних мікробів - генів, які дозволять рослинам протистояти посухи, холоду, низькому тиску повітря тощо.
Мета, звичайно, - не розвивати рослини, здатні просто пережити марсіанські умови. Щоб бути справді корисними, рослинам потрібно буде процвітати: виробляти врожаї, переробляти відходи тощо. «Те, що ви хочете в теплиці на Марсі, - каже Бос, - це те, що буде зростати і бути міцним в умовах маргіналу».
У стресових умовах, зазначає Грунден, рослини часто частково вимикаються. Вони перестають рости і розмножуватися, і замість цього зосереджують свої зусилля на тому, щоб залишатися живими - і нічого більше. Вставляючи мікробні гени в рослини, Бос і Грюнден сподіваються змінити це.
«Використовуючи гени з інших джерел, - пояснює Грюнден, - ви обмацуєте рослину, оскільки він не може регулювати ці гени так, як він би регулював власні. Ми сподіваємось [коротке замикання] здатність заводу вимикати власний метаболізм у відповідь на стрес. "
Якщо Бос і Грюнден будуть успішними, їхня робота може зробити величезну зміну для людей, які живуть в маргінальних середовищах тут, на Землі. У багатьох країнах третього світу, каже Бос, "збільшення терміну врожаю на тиждень-два, коли настане посуха, може дати вам остаточний урожай, який потрібно тривати до зими. Якщо ми зможемо підвищити посухостійкість або холодостійкість і продовжити вегетаційний період, це може змінити велике життя багатьох людей ».
Їх проект є довгостроковим, наголошують вчені. "Мине півтора року, перш ніж ми будемо мати [перший ген] у рослині, який ми можемо протестувати", - вказує Грунден. Пройде ще довше, перш ніж на Марсі з’явиться холодна і посухолюбна рослина помідорів - або навіть у Північній Дакоті. Але Грюнден та Бос залишаються впевненими, що їм це вдасться.
"Там є скарбниця екстремофілів", - говорить Грюнден. "Отже, якщо людина не працює, ви можете просто перейти до наступного організму, який виробляє дещо інший варіант того, що ви хочете".
"Права Емі", - погоджується Бос. «Це скарбниця. І це просто так цікаво ".
Оригінальне джерело: NASA News Release
