ถั่วกำลังเติบโตบนสถานีอวกาศนานาชาติ เครดิตรูปภาพ: ลูกเรือของ ISS Expedition 6, NASA คลิกเพื่อดูภาพขยาย
ความวิตกกังวลอาจเป็นสิ่งที่ดี มันเตือนคุณว่ามีบางอย่างผิดปกติอันตรายนั้นอาจจะใกล้เคียง ช่วยเริ่มต้นสัญญาณที่ทำให้คุณพร้อมที่จะทำ แต่ในขณะที่ความวิตกกังวลเล็กน้อยเป็นครั้งคราวสามารถช่วยชีวิตคุณได้ความวิตกกังวลอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดอันตรายอย่างมาก ฮอร์โมนที่ดึงร่างกายของคุณเพื่อการแจ้งเตือนสูงยังทำลายสมองของคุณระบบภูมิคุ้มกันของคุณและอื่น ๆ หากพวกเขาน้ำท่วมผ่านร่างกายของคุณตลอดเวลา
พืชไม่ต้องกังวลในลักษณะเดียวกับที่มนุษย์ทำ แต่พวกเขาประสบความเครียดและจัดการกับมันในลักษณะเดียวกัน พวกมันสร้างสัญญาณทางเคมี - superoxide (O2-) ที่ทำให้ส่วนที่เหลือของพืชตื่นตัว อย่างไรก็ตาม Superoxide มีพิษ มากเกินไปจะทำให้พืชเสียหายได้
นี่อาจเป็นปัญหาสำหรับพืชบนดาวอังคาร
ตามวิสัยทัศน์สำหรับการสำรวจอวกาศมนุษย์จะไปเยี่ยมและสำรวจดาวอังคารในอีกหลายทศวรรษข้างหน้า อย่างหลีกเลี่ยงไม่พวกเขาต้องการที่จะปลูกพืชกับพวกเขา พืชให้อาหารออกซิเจนความเป็นเพื่อนและกรีนไกลจากบ้าน
บนดาวอังคารพืชจะต้องทนต่อสภาพที่มักจะทำให้พวกเขามีความเครียดมาก - ความหนาวจัดรุนแรงความแห้งแล้งความกดอากาศต่ำดินที่พวกเขาไม่ได้พัฒนา แต่นักสรีรวิทยาพืช Wendy Boss และนักจุลชีววิทยา Amy Grunden จาก North Carolina State University เชื่อว่าพวกเขาสามารถพัฒนาพืชที่สามารถอยู่ในสภาพเหล่านี้ได้ งานของพวกเขาได้รับการสนับสนุนจากสถาบัน NASA สำหรับแนวคิดขั้นสูง
การจัดการความเครียดเป็นสิ่งสำคัญ: มีสัตว์ประหลาดบนโลกที่เจริญเติบโตในสภาพเหมือนดาวอังคารอยู่แล้ว แม้ว่าพวกเขาจะไม่ปลูก พวกเขาเป็นรูปแบบชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดของโลก - จุลินทรีย์โบราณที่อาศัยอยู่ที่ก้นมหาสมุทรหรือลึกลงไปในน้ำแข็งอาร์กติก บอสและกรุนเดนหวังว่าจะผลิตพืชที่เป็นมิตรกับดาวอังคารโดยการยืมยีนจากจุลินทรีย์ที่รักมากเหล่านี้ และยีนแรกที่พวกเขารับคือสิ่งที่จะเสริมสร้างความสามารถของพืชในการจัดการกับความเครียด
พืชธรรมดามีวิธีในการล้างพิษ superoxide แต่นักวิจัยเชื่อว่าจุลินทรีย์ที่รู้จักกันในชื่อ Pyrococcus furiosus ใช้สิ่งที่อาจทำงานได้ดีขึ้น P. furiosus อาศัยอยู่ในปล่องระบายความร้อนยวดยิ่งที่ก้นมหาสมุทร แต่เป็นระยะ ๆ มันถูกพ่นออกไปในน้ำทะเลเย็น ซึ่งแตกต่างจากวิถีการล้างพิษในพืชสิ่งที่อยู่ใน P. furiosus ทำหน้าที่ในช่วงอุณหภูมิมากกว่า 100 องศาเซลเซียสอย่างน่าประหลาดใจ นั่นเป็นการสวิงที่สามารถจับคู่พืชที่พบในเรือนกระจกบนดาวอังคาร
นักวิจัยได้นำยีน P. furiosus มาไว้ในพืชขนาดเล็กที่โตเร็วซึ่งรู้จักกันในชื่อ arabidopsis “ เรามีต้นกล้าเล็ก ๆ ตัวแรกของเรา” บอสพูด “ เราจะปลูกมันและสะสมเมล็ดพืชเพื่อผลิตเมล็ดพันธุ์ที่สองและรุ่นที่สาม” ในอีกประมาณหนึ่งถึงครึ่งปีพวกเขาหวังว่าจะมีพืชที่แต่ละคู่มียีนใหม่สองชุด ณ จุดนี้พวกเขาจะสามารถศึกษาวิธีการทำงานของยีน: ไม่ว่าพวกเขาจะสร้างเอ็นไซม์ทำงานได้หรือไม่พวกเขาช่วยให้พืชอยู่รอดได้จริงหรือไม่ว่าพวกเขาจะทำร้ายมันในทางใดทางหนึ่งแทน
ในที่สุดพวกเขาหวังว่าจะดึงยีนจากจุลินทรีย์ extremophile อื่น ๆ - ยีนที่จะช่วยให้พืชทนต่อความแห้งแล้งความเย็นความกดอากาศต่ำและอื่น ๆ
แน่นอนว่าเป้าหมายไม่ใช่เพื่อพัฒนาพืชที่สามารถอยู่รอดในสภาวะของดาวอังคารได้ เพื่อให้มีประโยชน์อย่างแท้จริงพืชจะต้องเจริญเติบโต: ผลิตพืชรีไซเคิลขยะและอื่น ๆ “ สิ่งที่คุณต้องการในเรือนกระจกบนดาวอังคาร” บอสกล่าว“ เป็นสิ่งที่จะเติบโตและแข็งแกร่งในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย”
ในสภาพที่เครียด Grunden บันทึกพืชมักจะปิดตัวลงบางส่วน พวกเขาหยุดการเจริญเติบโตและการทำซ้ำและแทนที่จะมุ่งเน้นความพยายามของพวกเขาในการมีชีวิตอยู่ - และไม่มีอะไรเพิ่มเติม โดยการใส่ยีนของจุลินทรีย์เข้าไปในพืชหวังว่าบอสและกรุนเด็นจะเปลี่ยนสิ่งนั้น
“ ด้วยการใช้ยีนจากแหล่งอื่น ๆ ” Grunden อธิบาย“ คุณกำลังหลอกพืชเพราะมันไม่สามารถควบคุมยีนเหล่านั้นในแบบที่มันจะควบคุมมันเอง เราหวังที่จะ [ลัดวงจร] ความสามารถของพืชในการปิดการเผาผลาญของตัวเองเพื่อตอบสนองต่อความเครียด "
ถ้าบอสและกรุนเด็นประสบความสำเร็จงานของพวกเขาสามารถสร้างความแตกต่างอย่างมากต่อมนุษย์ที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่นี่บนโลก ในประเทศโลกที่สามหลายบอสกล่าวว่า“ การขยายการเพาะปลูกในหนึ่งหรือสองสัปดาห์เมื่อเกิดความแห้งแล้งอาจทำให้คุณได้รับการเก็บเกี่ยวครั้งสุดท้ายในฤดูหนาว ถ้าเราสามารถเพิ่มความต้านทานต่อความแห้งแล้งหรือความทนทานต่อความหนาวเย็นและขยายฤดูปลูกนั่นอาจทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในชีวิตของผู้คนจำนวนมาก”
โครงการของพวกเขาเป็นโครงการระยะยาวเน้นนักวิทยาศาสตร์ “ จะเป็นเวลาหนึ่งปีครึ่งก่อนที่เราจะมี [ยีนแรก] ในพืชที่เราสามารถทดสอบได้” Grunden ชี้ให้เห็น จะนานกว่านี้ก่อนที่จะมีโรงงานมะเขือเทศที่รักและแห้งแล้งบนดาวอังคารหรือแม้กระทั่งในนอร์ทดาโคตา แต่กรุนเดนและบอสยังคงเชื่อมั่นว่าพวกเขาจะประสบความสำเร็จ
“ มีขุมทรัพย์ของสุดโต่งที่นั่น” Grunden กล่าว “ ดังนั้นหากไม่ได้ผลคุณสามารถไปยังสิ่งมีชีวิตต่อไปที่สร้างตัวแปรที่แตกต่างกันเล็กน้อยในสิ่งที่คุณต้องการ”
“ ถูกต้องของเอมี่” บอสเห็นด้วย “ มันเป็นขุมทรัพย์ และมันก็น่าตื่นเต้นมาก”
แหล่งที่มาดั้งเดิม: NASA News Release
