حقوق الصورة: ناسا
مشوش؟ ثم أنت مثل النباتات في دفيئة على كوكب المريخ.
بالطبع لا توجد بيوت بلاستيكية هناك بعد. لكن المستكشفين على المدى الطويل ، على سطح المريخ أو القمر ، سيحتاجون إلى زراعة النباتات: من أجل الطعام وإعادة التدوير وتجديد الهواء. والنباتات لن تفهم تلك البيئة البعيدة عن الأرض على الإطلاق. ليس هذا ما تطوروا من أجله ، وليس ما يتوقعونه.
ولكن اتضح ، في بعض النواحي ، أنهم سيحبونها على الأرجح بشكل أفضل! بعض أجزاء منه ، على أي حال.
"عندما تصل إلى فكرة زراعة النباتات على القمر أو على سطح المريخ" ، يشرح عالِم الأحياء الجزيئية روب فيرل ، مدير أبحاث وتعليم التكنولوجيا الحيوية الفضائية بجامعة فلوريدا ، "عليك إذن أن تفكر في فكرة زراعة النباتات. في الحد الأدنى من الضغط الجوي ".
هناك سببان. أولاً ، ستساعد في تقليل وزن المستلزمات التي يجب رفعها عن الأرض. حتى الهواء له كتلة.
ثانيًا ، يجب أن تصمد الدفيئات المريخية والقمرية في الأماكن التي تكون فيها ضغوط الغلاف الجوي ، في أحسن الأحوال ، أقل من واحد بالمائة من الأرض الطبيعية. سيكون من السهل بناء هذه الدفيئات وتشغيلها إذا كان ضغطها الداخلي منخفضًا جدًا أيضًا - ربما يكون فقط ستة عشر من الأرض العادية.
والمشكلة هي أنه في مثل هذه الضغوط المنخفضة للغاية ، يجب أن تعمل النباتات بجد من أجل البقاء. يقول فيرل: "تذكر ، أن النباتات ليس لديها مقدمات تطورية لنقص التنسج". لا يوجد سبب لتعلمهم تفسير الإشارات البيوكيميائية التي يسببها الضغط المنخفض. وفي الواقع ، لا يفعلون. يسيئون تفسيرهم.
الضغط المنخفض يجعل النباتات تتصرف وكأنها تجف.
في التجارب الأخيرة ، وبدعم من مكتب الأبحاث البيولوجية والفيزيائية التابع لناسا ، عرَّضت مجموعة فيرل النباتات الصغيرة النامية إلى ضغوط من عُشر الأرض العادي لمدة أربع وعشرين ساعة. في مثل هذه البيئة ذات الضغط المنخفض ، يتم سحب المياه من خلال الأوراق بسرعة كبيرة ، وبالتالي هناك حاجة إلى مياه إضافية لتجديدها.
ولكن ، يقول فيرل ، تم تزويد النباتات بكل المياه التي تحتاجها. حتى الرطوبة النسبية تم الاحتفاظ بها بنسبة 100٪ تقريبًا. ومع ذلك ، لا تزال جينات النباتات التي شعرت بالجفاف قيد التشغيل. على ما يبدو ، يقول فيرل ، فسرت النباتات حركة المياه المتسارعة على أنها إجهاد جفاف ، على الرغم من عدم وجود جفاف على الإطلاق.
هذا سيء. تهدر النباتات مواردها إذا أنفقتهم في محاولة التعامل مع مشكلة ليست موجودة حتى. على سبيل المثال ، قد يغلقون ثغورهم - الفتحات الصغيرة في أوراقهم التي يخرج منها الماء. أو قد يسقطون أوراقهم تمامًا. لكن هذه الردود ليست مناسبة بالضرورة.
لحسن الحظ ، بمجرد فهم استجابات النباتات ، يمكن للباحثين تعديلها. يقول فيرل: "يمكننا إجراء تعديلات كيميائية حيوية تغير مستوى الهرمونات". "يمكننا زيادتها أو تقليلها للتأثير على استجابة النباتات لبيئتها."
وبشكل مثير للاهتمام ، وجدت الدراسات فوائد لبيئة الضغط المنخفض. تشرح فيرل أن الآلية هي في الأساس نفس الآلية التي تسبب المشاكل. في الضغط المنخفض ، لا يتم إخراج الماء من النبات فحسب ، بل يتم أيضًا إفراز هرمونات النبات بسرعة أكبر. لذا فإن الهرمون ، على سبيل المثال ، الذي يتسبب في موت النباتات في سن الشيخوخة قد يتحرك عبر الكائن الحي قبل أن يبدأ تأثيره.
رواد الفضاء ليسوا وحدهم الذين سيستفيدون من هذا البحث. من خلال التحكم في ضغط الهواء ، على سبيل المثال ، في دفيئة الأرض أو صندوق تخزين ، قد يكون من الممكن التأثير على بعض سلوكيات النبات. على سبيل المثال ، إذا قمت بتخزين الفاكهة تحت ضغط منخفض ، فإنها تستمر لفترة أطول. وذلك بسبب التخلص السريع من هرمون الإثيلين ، الذي يسبب نضج الثمار ، ثم تعفنها. قد تصل المنتجات الزراعية التي يتم نقلها بالشاحنات من ساحل إلى آخر في حاويات منخفضة الضغط إلى محلات السوبر ماركت كما لو كانت منتقاة في ذلك اليوم.
لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يجب القيام به. نظر فريق فيرل في الطريقة التي تتفاعل بها النباتات مع فترة قصيرة من الضغط المنخفض. ما زال يتعين تحديد الطريقة التي تتفاعل بها النباتات مع قضاء فترات أطول من الوقت - مثل حياتها بالكامل - في ظروف منخفضة الضغط. يأمل Ferl أيضًا في فحص النباتات بنطاق أوسع من الضغوط. ويقول إن هناك مجموعات كاملة من الجينات التي يتم تنشيطها تحت ضغوط مختلفة ، وهذا يشير إلى استجابة معقدة بشكل مدهش لبيئات الضغط المنخفض.
لمعرفة المزيد عن هذه الاستجابة الجينية ، فإن مجموعة Ferl عبارة عن نباتات هندسية حيوية تتوهج جيناتها باللون الأخضر عند تنشيطها. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدمون تقنية رقاقة micro DNA لفحص ما يصل إلى عشرين ألف جين في كل مرة في النباتات المعرضة لضغوط منخفضة.
ستلعب النباتات دورًا مهمًا للغاية في السماح للبشر باستكشاف وجهات مثل المريخ والقمر. سيوفرون الطعام والأكسجين والهتاف الجيد لرواد الفضاء بعيدًا عن المنزل. يقول فيرل ، من أجل الاستفادة المثلى من النباتات خارج الأرض ، "علينا أن نفهم حدود زراعتها تحت ضغط منخفض". ثم علينا أن نفهم سبب وجود هذه الحدود.
تحرز مجموعة فرل تقدمًا. "الجزء المثير من هذا هو أننا بدأنا نفهم ما سيستغرقه استخدام النباتات حقًا في أنظمة دعم حياتنا." عندما يحين الوقت لزيارة المريخ ، قد لا تكون النباتات في الدفيئة مشوشة للغاية بعد كل شيء.
المصدر الأصلي: وكالة ناسا ساينس نيوز
