Bildekreditt: NASA
Forvirret? Da er du akkurat som planter i et drivhus på Mars.
Ingen drivhus eksisterer der ennå, selvfølgelig. Men langsiktige oppdagelsesreisende, på Mars eller månen, vil trenge å dyrke planter: for mat, for gjenvinning, for å etterfylle luften. Og planter kommer ikke til å forstå det jordnære miljøet i det hele tatt. Det er ikke det de utviklet seg for, og det er ikke hva de forventer.
Men på noen måter, viser det seg at de sannsynligvis kommer til å like det bedre! Noen deler av det, uansett.
"Når du kommer til ideen om å dyrke planter på månen eller på Mars," forklarer molekylærbiolog Rob Ferl, direktør for Space Agriculture Biotechnology Research and Education ved University of Florida, "så må du ta tanken om å dyrke planter i så redusert atmosfæretrykk som mulig. ”
Det er to grunner. For det første vil det bidra til å redusere vekten på forsyningene som må løftes fra jorden. Til og med luft har masse.
For det andre må veksthusene i Mars og månen holde seg på steder der atmosfæretrykket i beste fall er mindre enn én prosent av jordens normale. Disse drivhusene vil være lettere å konstruere og betjene hvis deres indre trykk også er veldig lavt - kanskje bare en sekstende av jordens normale.
Problemet er at i så ekstreme lave trykk, planter må jobbe hardt for å overleve. "Husk at planter ikke har noen evolusjonær forhåndstilpasning til hypobaria," sier Ferl. Det er ingen grunn til at de har lært å tolke de biokjemiske signalene indusert av lavt trykk. Og det gjør de faktisk ikke. De tolker dem feil.
Lavt trykk får planter til å fungere som om de tørker ut.
I nylige eksperimenter, støttet av NASAs kontor for biologisk og fysisk forskning, utsatte Ferls gruppe unge, voksende planter for trykk fra en tiendedel av jordens normale i omtrent tjuefire timer. I et så lavt trykkmiljø trekkes vann veldig raskt gjennom bladene, og det trengs derfor ekstra vann for å fylle det på.
Men, sier Ferl, plantene fikk alt vannet de trengte. Selv den relative fuktigheten ble holdt på nesten 100 prosent. Likevel ble plantenes gener som følte tørke fremdeles aktivisert. Tilsynelatende, sier Ferl, tolket plantene den akselererte vannbevegelsen som tørkestress, selv om det ikke var noen tørke i det hele tatt.
Det er ille. Planter sløser med ressursene sine hvis de bruker dem på å prøve å håndtere et problem som ikke en gang er der. For eksempel kan de lukke stomata - de bitte små hullene i bladene deres som vann rømmer fra. Eller de kan slippe bladene helt. Men svarene er ikke nødvendigvis passende.
Heldigvis, når plantenes svar er forstått, kan forskere justere dem. "Vi kan gjøre biokjemiske endringer som endrer nivået av hormoner," sier Ferl. "Vi kan øke eller redusere dem for å påvirke plantenes respons på omgivelsene."
Og spennende, studier har funnet fordeler for et lavtrykksmiljø. Mekanismen er i hovedsak den samme som den som forårsaker problemene, forklarer Ferl. Ved lavt trykk skylles ikke bare vann, men også plantehormoner fra planten raskere. Så et hormon som for eksempel får planter til å dø i alderdommen, kan bevege seg gjennom organismen før det trer i kraft.
Astronauter er ikke de eneste som vil dra nytte av denne forskningen. Ved å kontrollere lufttrykket, for eksempel i et jordskifte eller en oppbevaringsboks, kan det være mulig å påvirke visse planteoppførsler. For eksempel, hvis du lagrer frukt ved lavt trykk, varer det mye lenger. Det er på grunn av rask eliminering av hormonet etylen, som får frukt til å modnes og deretter råtne. Gårdsprodukter fra lastebil fra den ene kysten til den andre i containere med lavt trykk kan ankomme supermarkeder så ferske som om de hadde blitt plukket den dagen.
Mye arbeid gjenstår å gjøre. Ferls team så på hvordan planter reagerer på en kort periode med lavt trykk. Fortsatt å være bestemt er hvordan planter reagerer på å bruke lengre tid - som hele livet - under hypobariske forhold. Ferl håper også å undersøke planter med et større utvalg av trykk. Det er hele suiter av gener som aktiveres ved forskjellige trykk, sier han, og dette antyder en overraskende sammensatt respons på lavtrykksmiljøer.
For å lære mer om denne genetiske responsen, er Ferls gruppe bioingeniørplanter hvis gener lyser grønt når de aktiveres. I tillegg bruker de DNA-mikrochip-teknologi for å undersøke så mange som tjue tusen gener om gangen i planter utsatt for lavt trykk.
Planter vil spille en usedvanlig viktig rolle i å tillate mennesker å utforske destinasjoner som Mars og månen. De vil gi mat, oksygen og til og med glede til astronauter langt hjemmefra. For å utnytte planter utenfor jorden best mulig, "må vi forstå grensene for å dyrke dem ved lavt trykk," sier Ferl. "Og da må vi forstå hvorfor disse grensene eksisterer."
Ferls gruppe gjør fremskritt. "Den spennende delen av dette er at vi begynner å forstå hva som skal til for å virkelig bruke planter i livssystemene våre." Når det er tid for å besøke Mars, er planter i drivhuset kanskje ikke så forvirrede.
Original kilde: NASA Science News
