Ärtor som växer ombord på den internationella rymdstationen. Bildkredit: Besättningen på ISS Expedition 6, NASA. Klicka för att förstora
Ångest kan vara bra. Det varnar dig om att något kan vara fel, att faran kan vara nära. Det hjälper till att initiera signaler som gör dig redo att agera. Men även om enstaka ångest kan rädda ditt liv, orsakar konstant ångest stor skada. De hormoner som drar din kropp till hög varning skadar också din hjärna, ditt immunsystem och mer om de översvämmar genom din kropp hela tiden.
Växter blir inte oroliga på samma sätt som människor gör. Men de lider av stress, och de hanterar det på ungefär samma sätt. De producerar en kemisk signal - superoxid (O2-) - som sätter resten av anläggningen uppmärksam. Superoxid är dock giftigt; för mycket av det kommer att skada anläggningen.
Detta kan vara ett problem för växter på Mars.
Enligt Vision for Space Exploration kommer människor att besöka och utforska Mars under de kommande decennierna. Oundvikligen vill de ta med sig växter. Växter ger mat, syre, kamratskap och en lapp av grönt långt hemifrån.
På Mars skulle växter tåla förhållanden som vanligtvis orsakar dem mycket stress - svår förkylning, torka, lågt lufttryck, jord som de inte utvecklats för. Men växtfysiolog Wendy Boss och mikrobiolog Amy Grunden från North Carolina State University tror att de kan utveckla växter som kan leva under dessa förhållanden. Deras arbete stöds av NASA Institute for Advanced Concepts.
Stresshantering är nyckeln: Det är konstigt att det redan finns jordvarelser som trivs under Mars-liknande förhållanden. Men de är inte växter. De är några av jordens tidigaste livsformer - forntida mikrober som lever vid havets botten eller djupt inne i arktisk is. Boss och Grunden hoppas kunna producera Mars-vänliga växter genom att låna gener från dessa extremälskande mikrober. Och de första generna de tar är de som kommer att stärka växternas förmåga att hantera stress.
Vanliga växter har redan ett sätt att avgifta superoxid, men forskarna tror att en mikrob känd som Pyrococcus furiosus använder en som kan fungera bättre. P. furiosus bor i en överhettad ventil i botten av havet, men med jämna mellanrum skytas den ut i kallt havsvatten. Så, till skillnad från avgiftningsvägarna i växter, fungerar de i P. furiosus över ett häpnadsväckande temperaturområde på 100+ grader Celsius. Det är en gunga som kan matcha vad växter upplever i ett växthus på Mars.
Forskarna har redan introducerat en P. furiosus-gen i en liten, snabbväxande växt känd som arabidopsis. "Vi har våra första små plantor," säger Boss. "Vi kommer att växa upp dem och samla frön för att producera en andra och sedan en tredje generation." Om ungefär ett och ett halvt till två år hoppas de få växter som vardera har två kopior av de nya generna. Vid den tiden kommer de att kunna studera hur generna fungerar: om de producerar funktionella enzymer, om de verkligen hjälper växten att överleva eller om de skadar den på något sätt istället.
Så småningom hoppas de kunna plocka gener från andra extremofila mikrober - gener som gör det möjligt för växterna att tåla torka, kyla, lågt lufttryck och så vidare.
Målet är naturligtvis inte att utveckla växter som bara kan överleva martiska förhållanden. För att vara verkligt användbara måste växterna trivas: att producera grödor, återvinna avfall och så vidare. "Det du vill ha i ett växthus på Mars," säger Boss, "är något som kommer att växa och vara robust i en marginell miljö."
Under stressande förhållanden, konstaterar Grunden, stängs växter ofta delvis. De slutar växa och reproducera och fokuserar istället på att hålla sig levande - och ingenting mer. Genom att infoga mikrobiella gener i växterna hoppas Boss och Grunden att förändra det.
"Genom att använda gener från andra källor", förklarar Grunden, "lurar du växten, eftersom den inte kan reglera dessa gener på samma sätt som den skulle reglera sin egen. Vi hoppas kunna [kortsluta] anläggningens förmåga att stänga av sin egen ämnesomsättning som svar på stress. "
Om Boss och Grunden lyckas kan deras arbete göra en stor skillnad för människor som lever i marginella miljöer här på jorden. I många tredje världsländer, säger Boss, "att förlänga grödan en vecka eller två när torka kommer kan ge dig den slutliga skörden du behöver för att hålla igenom vintern. Om vi skulle kunna öka torkmotståndet eller kalltoleransen och förlänga växtsäsongen kan det göra en stor skillnad i många människors liv. ”
Deras projekt är långsiktigt, betonar forskarna. "Det kommer att vara ett och ett halvt år innan vi faktiskt har [den första genen] i en växt som vi kan testa," påpekar Grunden. Det kommer att vara ännu längre innan det finns en kall- och torkaälskande tomatväxt på Mars - eller till och med i North Dakota. Men Grunden och Boss är fortfarande övertygade om att de kommer att lyckas.
"Det finns en skattkista av extremofiler där ute," säger Grunden. "Så om en inte fungerar, kan du bara gå vidare till nästa organisme som producerar en något annorlunda variant av vad du vill."
"Amy har rätt", instämmer Boss. ”Det är en skattkista. Och det är bara så spännande. ”
Originalkälla: NASA News Release
