Erter som vokser ombord den internasjonale romstasjonen. Bildekreditt: Mannskapet på ISS Expedition 6, NASA. Klikk for å forstørre
Angst kan være en god ting. Det varsler deg om at noe kan være galt, at faren kan være nær. Det hjelper med å initiere signaler som gjør deg klar til å handle. Men mens en og annen bit av angst kan redde livet ditt, forårsaker konstant angst stor skade. Hormonene som trekker kroppen din til høy alarm, skader også hjernen din, immunforsvaret ditt og mer hvis de flommer gjennom kroppen din hele tiden.
Planter blir ikke engstelige på samme måte som mennesker gjør. Men de lider av stress, og de takler det på samme måte. De produserer et kjemisk signal - superoksid (O2-) - som setter resten av anlegget på høyde. Superoksid er imidlertid giftig; for mye av det vil ende med å skade anlegget.
Dette kan være et problem for planter på Mars.
I følge Vision for Space Exploration vil mennesker besøke og utforske Mars i tiårene fremover. Uunngåelig vil de ta planter med seg. Planter gir mat, oksygen, kameratskap og en grønn lapp langt hjemmefra.
På Mars måtte planter tåle forhold som vanligvis gir dem mye stress - kraftig kulde, tørke, lavt lufttrykk, jordsmonn som de ikke utviklet seg for. Men plantefysiolog Wendy Boss og mikrobiolog Amy Grunden ved North Carolina State University tror de kan utvikle planter som kan leve under disse forholdene. Arbeidet deres støttes av NASA Institute for Advanced Concepts.
Stresshåndtering er nøkkelen: Merkelig nok er det allerede jordvesener som trives under Mars-lignende forhold. De er ikke planter. De er noen av jordas tidligste livsformer - eldgamle mikrober som lever på bunnen av havet, eller dypt inne i arktisk is. Boss og Grunden håper å kunne produsere Mars-vennlige planter ved å låne gener fra disse ekstreme kjærlige mikrober. Og de første genene de tar er de som vil styrke plantenes evne til å takle stress.
Vanlige planter har allerede en måte å avgifte superoksid på, men forskerne mener at en mikrobe kjent som Pyrococcus furiosus bruker en som kan fungere bedre. P. furiosus bor i en overopphetet ventilasjon i bunnen av havet, men med jevne mellomrom blir den spydd ut i kaldt sjøvann. Så i motsetning til avgiftningsveiene i planter, fungerer de i P. furiosus over et forbløffende temperatur på 100+ grader Celsius. Det er en sving som kan samsvare med hva planter opplever i et drivhus på Mars.
Forskerne har allerede introdusert et P. furiosus-gen i en liten, rasktvoksende plante kjent som arabidopsis. "Vi har de første små frøplantene våre," sier Boss. "Vi vil vokse dem opp og samle frø for å produsere en andre og deretter en tredje generasjon." Om omtrent halvannet til to år håper de å få planter som hver har to eksemplarer av de nye genene. På det tidspunktet vil de kunne studere hvordan genene klarer seg: om de produserer funksjonelle enzymer, om de virkelig hjelper planten å overleve, eller om de skader den på noen måte, i stedet.
Etter hvert håper de å få plukket gener fra andre ekstremofile mikrober - gener som gjør at plantene tåler tørke, kulde, lavt lufttrykk og så videre.
Målet er selvfølgelig ikke å utvikle planter som bare kan overleve Mars-forhold. For å være virkelig nyttige, må plantene trives: å produsere avlinger, resirkulere avfall og så videre. "Det du vil ha i et drivhus på Mars," sier Boss, "er noe som vil vokse og være robust i et marginalt miljø."
Under stressende forhold, bemerker Grunden, slår planter ofte delvis ned. De slutter å vokse og reprodusere, og fokuserer i stedet på å holde seg i live - og ikke noe mer. Ved å sette inn mikrobielle gener i plantene, håper Boss og Grunden å endre det.
"Ved å bruke gener fra andre kilder," forklarer Grunden, "lurer du planten, fordi den ikke kan regulere genene slik den ville regulere sin egen. Vi håper å [kortslutte] plantens evne til å stenge av sitt eget stoffskifte som respons på stress. ”
Hvis Boss og Grunden lykkes, kan arbeidet deres utgjøre en enorm forskjell for mennesker som lever i marginale miljøer her på jorden. I mange tredjelandsland, sier Boss, kan "utvide avlingen en uke eller to når tørken kommer, gi deg den endelige høsten du trenger for å vare gjennom vinteren. Hvis vi kunne øke tørkemotstanden eller kaldtoleransen og forlenge vekstsesongen, kan det utgjøre en stor forskjell i mange menneskers liv. ”
Prosjektet deres er langsiktig, understreker forskerne. "Det vil gå halvannet år før vi faktisk har [det første genet] i en plante som vi kan teste," påpeker Grunden. Det går enda lenger før det er en kald- og tørkeelskende tomatplante på Mars - eller til og med i Nord-Dakota. Men Grunden og Boss er fortsatt overbevist om at de vil lykkes.
"Det er en skattekiste av ekstremofiler der ute," sier Grunden. "Så hvis en ikke fungerer, kan du bare gå videre til neste organisme som produserer en litt annen variant av hva du vil."
"Amy har rett," sier Boss enig. “Det er en skattekiste. Og det er bare så spennende. ”
Originalkilde: NASA News Release
