Obrazový kredit: NASA
Zmatený? Pak jste na Marsu jako rostliny ve skleníku.
Samozřejmě zde ještě neexistují žádné skleníky. Ale dlouhodobí průzkumníci, na Marsu nebo na Měsíci, budou muset pěstovat rostliny: pro potraviny, pro recyklaci, pro doplňování vzduchu. A rostliny vůbec nepochopí toto mimozemské prostředí. Není to to, pro co se vyvinuli, a není to to, co očekávají.
Ale v některých ohledech se ukázalo, že se jim bude líbit lépe! Některé jeho části.
„Když se dostanete k myšlence pěstování rostlin na Měsíci nebo na Marsu,“ vysvětluje molekulární biolog Rob Ferl, ředitel výzkumu a vzdělávání biotechnologie kosmického zemědělství na Floridské univerzitě, „pak musíte zvážit myšlenku pěstování rostlin v co nejmenším atmosférickém tlaku. “
Existují dva důvody. Zaprvé to pomůže snížit hmotnost zásob, které je třeba zvednout ze země. Rovněž vzduch má hmotnost.
Zadruhé, marťanské a lunární skleníky musí vydržet na místech, kde jsou atmosférické tlaky přinejlepším menší než jedno procento normální na Zemi. Budování a provoz těchto skleníků bude snazší, pokud bude jejich vnitřní tlak také velmi nízký - možná jen jedna šestnáctina normálu Země.
Problém je, že v tak extrémních nízkých tlacích musí rostliny tvrdě pracovat, aby přežily. "Pamatujte, rostliny nemají evoluční předběžnou přípravu k hypobarii," říká Ferl. Není důvod, aby se naučili interpretovat biochemické signály indukované nízkým tlakem. A ve skutečnosti to tak není. Nesprávně je interpretují.
Nízký tlak způsobuje, že rostliny fungují, jako by vysychaly.
V nedávných experimentech, podporovaných Úřadem pro biologický a fyzikální výzkum NASA, skupina Ferl vystavovala mladé rostoucí rostliny tlakům jedné desetiny Země, normálně asi dvacet čtyři hodin. V takovém nízkotlakém prostředí je voda velmi rychle vytažena z listů, takže k jejímu doplnění je potřeba další voda.
Ale, říká Ferl, byl rostlinám dán veškerý potřebný objem vody. I relativní vlhkost byla udržována na téměř 100 procentech. Přesto byly geny rostlin, které vycítily sucho, stále aktivovány. Zřejmě, říká Ferl, rostliny interpretovaly zrychlené pohyby vody jako stres ze sucha, přestože sucho vůbec nebylo.
To je špatné. Rostliny plýtvají svými prostředky, pokud je utrácí za to, že se vypořádají s problémem, který tam ani není. Mohou například zavřít stomatu - malé díry v jejich listech, z nichž voda uniká. Nebo by mohli své listy úplně upustit. Tyto reakce však nejsou nutně vhodné.
Naštěstí, jakmile jsou odpovědi rostlin pochopeny, mohou je vědci upravit. "Můžeme provádět biochemické změny, které mění hladinu hormonů," říká Ferl. "Můžeme je zvýšit nebo snížit, abychom ovlivnili reakci rostlin na její prostředí."
Zajímavé je, že studie našly výhody pro prostředí s nízkým tlakem. Mechanismus je v podstatě stejný jako ten, který způsobuje problémy, vysvětluje Ferl. Při nízkém tlaku se z rostliny rychleji propláchne nejen voda, ale také rostlinné hormony. Například hormon, který způsobuje, že rostliny odumírají ve stáří, se může organismem pohybovat dříve, než se projeví.
Astronauti nejsou jediní, kdo budou mít z tohoto výzkumu prospěch. Řízením tlaku vzduchu, například v zemském skleníku nebo zásobníku, může být možné ovlivnit určité chování rostlin. Například, pokud skladujete ovoce pod nízkým tlakem, vydrží mnohem déle. Je to kvůli rychlé eliminaci hormonu ethylenu, který způsobuje dozrávání ovoce a poté hnilobě. Zemědělské produkty nakládané z jednoho pobřeží na druhé v nízkotlakých nádobách by mohly dorazit do supermarketů tak čerstvé, jako by byly vybrány ten den.
Zbývá ještě mnoho práce. Ferlův tým zkoumal, jak rostliny reagují na krátkou dobu nízkého tlaku. Ještě je třeba určit, jak rostliny reagují na trávení delších časů - jako je celý jejich život - v hypobarických podmínkách. Ferl také doufá, že prozkoumá rostliny při různých tlacích. Říká, že existují celé sady genů, které jsou aktivovány při různých tlacích, což naznačuje překvapivě komplexní reakci na nízkotlaká prostředí.
Chcete-li se dozvědět více o této genetické odpovědi, skupina Ferl jsou bioinženýrské rostliny, jejichž geny po aktivaci září zeleně. Kromě toho používají technologii mikročipů DNA k prozkoumání až dvaceti tisíc genů najednou v rostlinách vystavených nízkým tlakům.
Rostliny budou hrát mimořádně důležitou roli v tom, aby lidé mohli prozkoumat cíle jako Mars a Měsíc. Poskytnou astronautům daleko od domova jídlo, kyslík a dokonce i dobrou náladu. Abychom rostliny co nejlépe využili mimo Zemi, „musíme pochopit limity pro jejich pěstování při nízkém tlaku,“ říká Ferl. "A pak musíme pochopit, proč tyto limity existují."
Ferlova skupina postupuje. "Vzrušující část tohoto je, že začneme chápat, co bude zapotřebí, aby se skutečně využívaly rostliny v našich systémech podpory života." Když přijde čas na návštěvu Marsu, rostliny ve skleníku nemusí být po tom všem tak zmatené.
Původní zdroj: NASA Science News
