Billedkredit: NASA
Forvirret? Så er du ligesom planter i et drivhus på Mars.
Der findes selvfølgelig ingen drivhuse der endnu. Men langvarige opdagelsesrejsende på Mars eller månen er nødt til at dyrke planter: til mad, til genbrug, til genopfyldning af luften. Og planter vil overhovedet ikke forstå det jordbundne miljø. Det er ikke, hvad de udviklede sig til, og det er ikke, hvad de forventer.
Men på nogle måder viser det sig, at de sandsynligvis vil kunne lide det bedre! Nogle dele af det alligevel.
”Når du kommer til ideen om at dyrke planter på månen eller på Mars,” forklarer molekylærbiolog Rob Ferl, direktør for Space Agriculture Biotechnology Research and Education ved University of Florida, ”så er du nødt til at overveje ideen om at dyrke planter i et så reduceret atmosfæretryk som muligt. ”
Der er to grunde. For det første hjælper det med at reducere vægten af de forsyninger, der skal løftes fra jorden. Selv luft har masse.
For det andet skal væksthuse i Mars og månen holde op på steder, hvor atmosfæretrykket i bedste fald er mindre end en procent af Jorden-normalt. Disse drivhuse vil være lettere at konstruere og betjene, hvis deres indre tryk også er meget lavt - måske kun en sekstendedel af Jorden normalt.
Problemet er, at i så ekstreme lave tryk, er planter nødt til at arbejde hårdt for at overleve. ”Husk, planter har ingen evolutionsudformning til hypobaria,” siger Ferl. Der er ingen grund til, at de har lært at fortolke de biokemiske signaler induceret af lavt tryk. Og faktisk gør de det ikke. De fortolker dem forkert.
Lavt tryk får planterne til at fungere som om de tørrer ud.
I de nylige eksperimenter, støttet af NASAs kontor for biologisk og fysisk forskning, udsatte Ferls gruppe unge, voksende planter for tryk fra en tiendedel af Jorden, der var normale i cirka 24 timer. I et sådant lavtryksmiljø trækkes vand meget hurtigt gennem bladene, og derfor er der behov for ekstra vand for at genopfylde det.
Men, siger Ferl, planterne fik alt det vand, de havde brug for. Selv den relative fugtighed blev holdt på næsten 100 procent. Ikke desto mindre blev planternes gener, der følte tørke, stadig aktiveret. Tilsyneladende, siger Ferl, fortolkede planterne den accelererede vandbevægelse som tørkebelastning, selvom der slet ikke var nogen tørke.
Det er slemt. Planter spilder deres ressourcer, hvis de bruger dem på at prøve at tackle et problem, der ikke engang er der. For eksempel kan de lukke deres stomata op - de små huller i deres blade, hvorfra vand slipper ud. Eller de kan droppe deres blade helt. Men disse svar er ikke nødvendigvis passende.
Når planternes svar først er forstået, kan forskerne heldigvis justere dem. ”Vi kan foretage biokemiske ændringer, der ændrer niveauet af hormoner,” siger Ferl. "Vi kan øge eller formindske dem for at påvirke planternes respons på dets miljø."
Og spændende har undersøgelser fundet fordele for et miljø med lavt tryk. Mekanismen er i det væsentlige den samme som den, der forårsager problemerne, forklarer Ferl. Ved lavt tryk skylles ikke kun vand, men også plantehormoner hurtigere fra planten. Så et hormon, for eksempel, der får planter til at dø i alderdom kan flytte gennem organismen, før det træder i kraft.
Astronauter er ikke de eneste, der vil drage fordel af denne forskning. Ved at kontrollere lufttrykket, i f.eks. Et jorddrivhus eller en opbevaringsbakke, kan det være muligt at påvirke visse planteopførsler. For eksempel, hvis du opbevarer frugt ved lavt tryk, varer det meget længere. Det er på grund af den hurtige eliminering af hormonet ethylen, der får frugt til at modne og derefter rådne. Landbrugsprodukter, der kører fra den ene kyst til den anden i lavtrykscontainere, ankom muligvis til supermarkederne så friske, som om de var blevet plukket den dag.
Der er stadig meget, der skal gøres. Ferls team kiggede på, hvordan planter reagerer på en kort periode med lavt tryk. Stadig at bestemme er, hvordan planter reagerer på at bruge længere tid - ligesom hele deres liv - under hypobariske forhold. Ferl håber også at undersøge planter med en bredere variation af pres. Der er hele suiter af gener, der aktiveres ved forskellige tryk, siger han, og dette antyder en overraskende kompleks reaktion på miljøer med lavt tryk.
For at lære mere om denne genetiske respons er Ferls gruppe bioingeniører, hvis gener lyser grønt, når de aktiveres. Derudover bruger de DNA-mikrochip-teknologi til at undersøge så mange som tyve tusinde gener ad gangen i planter udsat for lavt tryk.
Planter vil spille en ekstraordinær vigtig rolle i at give mennesker mulighed for at udforske destinationer som Mars og Månen. De vil give mad, ilt og endda god glæde til astronauter langt hjemmefra. For at udnytte planterne bedst muligt fra jorden, ”er vi nødt til at forstå grænserne for at dyrke dem ved lavt tryk,” siger Ferl. ”Og så må vi forstå, hvorfor disse grænser findes.”
Ferls gruppe gør fremskridt. "Den spændende del af dette er, at vi begynder at forstå, hvad det skal til, at vi virkelig bruger planter i vores livsstøttesystemer." Når tiden kommer til at besøge Mars, er planter i drivhuset muligvis ikke så forvirrede.
Original kilde: NASA Science News
