Могут ли растения приспособиться к жизни в космосе?

Люди в космосе должны есть. В первые дни освоения космоса им приходилось есть замазку и пить тан (по крайней мере, так говорят нам легенды). Это не отличная долгосрочная диета. Растения тоже должны быть. Астронавты на борту Международной космической станции годами выращивали сады в космосе.

Итак, что еще нам нужно знать о космическом культивировании? Ну, как оказалось, очень мало. Вот почему НАСА отправляет ботаническую среду обитания на Международную космическую станцию. Это часть программы под названием «генетическая адаптация к среде космического полета» — кумулятивное генетическое изменение, вызванное поколениями в космосе (Plant Habitat-03). Идея состоит в том, чтобы следить за последовательными поколениями растений, пока они растут, растут, живут и умирают в условиях микрогравитации. Этот эксперимент отправится на Международную космическую станцию ​​в рамках миссии 18 коммерческого снабжения Northrup Grumman, предварительно запланированной на 6 ноября 2022 года.

Выращенный зеленый в низкой гравитации

Хотя низкая гравитация может показаться очень удобным местом для жизни и работы, на самом деле она вызывает стресс у растений. Как и люди, растения развивались под действием земного притяжения и в земной среде. Воздействие давления космического полета показывает, что такие растения, как арабидопсис (которые ранее выращивались на станции), действительно меняют свои гены. Это не бум, который мы видим в фантастических фильмах. Это похоже на то, как растение добавляет что-то дополнительное к своей ДНК, чтобы повлиять на экспрессию генов. Это процесс, при котором ген стимулируется или включается в клетке для производства РНК и других белков. Жизнь в космосе немного меняет это, но понимание этого процесса и его масштабов требует времени и множества экспериментов. Вот где появляется Plant Habitat-03.

«Plant Habitat-03 обеспечит лучшее понимание того, как эпигеном способствует способности организма адаптироваться к стрессу окружающей среды как в нынешнем, так и в последующих поколениях», — сказала Шармила Бхаттачарья, научный сотрудник программы астробиологии в Отделе биологических и физических наук НАСА. Штаб-квартира в Вашингтоне. «Это важное понимание того, как астронавты могут выращивать повторяющиеся поколения сельскохозяйственных культур на орбите, а также на Луне или Марсе, чтобы обеспечить продовольствие и другие услуги на борту будущих космических миссий. Полученные результаты также могут помочь в разработке стратегий адаптации сельскохозяйственных культур к процветанию в условиях космоса. суровые условия на Земле».

Растения адаптируются в пространстве

Растения все время развиваются. Мы видим это на Земле, где фермеры и исследователи генетически модифицируют их. В природе одни и те же процессы занимают тысячи лет. Plant Habitat-3 поместит его в микрогравитацию, а затем пронаблюдает, как он адаптируется к жизни в космосе. Какие эпигенетические изменения (т.е. изменения в экспрессии генов) произойдут? Передадутся ли они последующим поколениям? Или каждой группе придется заново «переучиваться» в новых поколениях? На эти вопросы и хочет ответить исследовательская группа. Итак, что такое экспериментальный процесс?

В рамках эксперимента семена будут посажены в специальный модуль на борту Международной космической станции. Как только растения достигнут зрелости, астронавты соберут их и вернут собранные растения на Землю. Их семена вернутся в космос вместе с новыми семенами во время их первой «миссии» на Международную космическую станцию. В конечном счете, идея состоит в том, чтобы выяснить, как изменился фитогенез образцов, затронутых космическим полетом, и сравнить его с новыми поколениями космических растений.

Plant Habitat-03 — один из нескольких проектов, изучающих реакцию организмов на жизнь в космосе. Предыдущие исследования МКС рассматривали выращивание растений в космосе, например, в исследовании Лучшие способы обеспечения водой и аэрацией садов в условиях микрогравитации. Исследования человека, конечно, хорошо известны. Однако, если мы собираемся отправить людей в космос на продолжительные периоды времени, также важно понимать их космические источники пищи. Очевидно, что по мере того, как НАСА готовится к будущим исследованиям человека, включая амбициозные миссии Artemis, хорошее понимание пищи, которая понадобится этим людям, является большой частью усилий.

Исследования в космосе приносят пользу Земле

В дополнение к космическим применениям полета Plant Habitat-03 есть преимущества, связанные с Землей. Во-первых, на нашей планете есть регионы, которые испытывают стресс из-за изменения климата. Обнаружение того, как стресс влияет на экспрессию генов в пищевых культурах, может помочь фермерам на Земле адаптировать сельскохозяйственные культуры к изменяющимся условиям на разных континентах.

Пространство для выживания: экстремальная адаптация растений
Эпигенетическая адаптация к среде космического полета — кумулятивное генетическое изменение, вызванное поколениями в космосе (Plant Habitat-03)