البازلاء تنمو على متن محطة الفضاء الدولية. حقوق الصورة: طاقم ISS Expedition 6 ، وكالة ناسا. اضغط للتكبير
يمكن أن يكون القلق شيئًا جيدًا. ينبهك إلى أن شيئًا ما قد يكون خطأ ، وأن الخطر قد يكون قريبًا. فهو يساعد على بدء الإشارات التي تجعلك على استعداد للعمل. ولكن ، في حين أن القليل من القلق يمكن أن ينقذ حياتك ، فإن القلق المستمر يسبب ضررًا كبيرًا. كما أن الهرمونات التي تسحب جسمك إلى حالة تأهب قصوى تتلف دماغك وجهاز المناعة لديك وأكثر إذا كانت تتدفق عبر جسمك طوال الوقت.
لا تقلق النباتات بنفس الطريقة التي يشعر بها البشر. لكنهم يعانون من الإجهاد ، ويتعاملون معه بنفس الطريقة تقريبًا. ينتجون إشارة كيميائية - فوق أكسيد (O2-) - تضع بقية النبات في حالة تأهب قصوى. ومع ذلك ، فإن مادة Superoxide سامة ؛ الكثير منه سينتهي بإلحاق الضرر بالنبات.
قد يكون هذا مشكلة للنباتات على سطح المريخ.
وفقًا لـ Vision for Space Exploration ، سيقوم البشر بزيارة المريخ واستكشافه في العقود القادمة. حتمًا ، سيريدون أخذ النباتات معهم. توفر النباتات الطعام والأكسجين والرفقة ورقة خضراء بعيدة عن المنزل.
على المريخ ، سيتعين على النباتات تحمل الظروف التي تسبب لها عادة الكثير من الإجهاد - البرد الشديد والجفاف وانخفاض ضغط الهواء والتربة التي لم تتطور من أجلها. لكن عالمة الفسيولوجيا النباتية ويندي بوس وعالمة الميكروبيولوجيا آمي جروندن من جامعة ولاية كارولينا الشمالية تعتقدان أنه بإمكانهما تطوير نباتات يمكنها العيش في هذه الظروف. عملهم مدعوم من قبل معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة.
إدارة الإجهاد هي المفتاح: الغريب ، هناك بالفعل مخلوقات الأرض التي تزدهر في ظروف تشبه المريخ. على الرغم من أنها ليست نباتات. إنها بعض أشكال الحياة المبكرة للأرض - الميكروبات القديمة التي تعيش في قاع المحيط ، أو في عمق الجليد القطبي الشمالي. يأمل بوس وغروندن في إنتاج نباتات صديقة للمريخ عن طريق استعارة الجينات من هذه الميكروبات المحبة للغاية. والجينات الأولى التي يأخذونها هي تلك التي ستعزز قدرة النباتات على التعامل مع الإجهاد.
تمتلك النباتات العادية بالفعل طريقة لإزالة السموم من الأكسيد الفائق ، لكن الباحثين يعتقدون أن الميكروب المعروف باسم Pyrococcus furiosus يستخدم واحدًا قد يعمل بشكل أفضل. تعيش P. furiosus في فتحة شديدة التسخين في قاع المحيط ، ولكن بشكل دوري يتم إخراجها إلى مياه البحر الباردة. لذلك ، على عكس مسارات إزالة السموم في النباتات ، تعمل تلك الموجودة في P. furiosus على مدى درجة حرارة مذهلة تبلغ أكثر من 100 درجة مئوية. هذا هو البديل الذي يمكن أن يتطابق مع تجربة النباتات في دفيئة على سطح المريخ.
أدخل الباحثون بالفعل جين P. furiosus في نبات صغير سريع النمو يعرف باسم نبات الأرابيدوبسيس. يقول بوس: "لدينا أول شتلات صغيرة لدينا". "سننميهم ونجمع البذور لإنتاج جيل ثان ثم جيل ثالث." في حوالي عام ونصف إلى عامين ، يأملون في امتلاك نباتات تحتوي كل منها على نسختين من الجينات الجديدة. في هذه المرحلة ، سيكونون قادرين على دراسة كيفية عمل الجينات: سواء كانت تنتج إنزيمات وظيفية ، أو ما إذا كانت تساعد النبات بالفعل على البقاء ، أو ما إذا كانت تؤذيها بطريقة ما ، بدلاً من ذلك.
في نهاية المطاف ، يأملون في انتزاع جينات من ميكروبات متطرفة أخرى - جينات تمكن النباتات من تحمل الجفاف والبرد وانخفاض ضغط الهواء ، وما إلى ذلك.
والهدف ، بالطبع ، ليس تطوير نباتات يمكنها فقط تحمل ظروف المريخ. لتكون مفيدة حقًا ، ستحتاج النباتات إلى الازدهار: لإنتاج المحاصيل ، وإعادة تدوير النفايات ، وما إلى ذلك. يقول بوس: "ما تريده في دفيئة على كوكب المريخ هو شيء ينمو ويصبح قويًا في بيئة هامشية".
في الظروف الصعبة ، يلاحظ غروندن ، غالبًا ما يتم إغلاق النباتات جزئيًا. يتوقفون عن النمو والتكاثر ، وبدلاً من ذلك يركزون جهودهم على البقاء على قيد الحياة - وليس أكثر. من خلال إدخال الجينات الميكروبية في النباتات ، يأمل بوس وغروندن في تغيير ذلك.
يشرح غروندن: "باستخدام جينات من مصادر أخرى ، فأنت تخدع النبات ، لأنه لا يستطيع تنظيم تلك الجينات بالطريقة التي ينظم بها جيناته. نحن نأمل في [دائرة كهربائية] قدرة المصنع على إغلاق التمثيل الغذائي الخاص به استجابة للضغوط ".
إذا نجح Boss و Grunden ، فيمكن لعملهما أن يحدث فرقًا كبيرًا للبشر الذين يعيشون في بيئات هامشية هنا على الأرض. يقول بوس ، في العديد من دول العالم الثالث ، "إن تمديد المحصول لمدة أسبوع أو أسبوعين عندما يأتي الجفاف يمكن أن يمنحك الحصاد النهائي الذي تحتاجه حتى الشتاء. إذا تمكنا من زيادة مقاومة الجفاف ، أو التسامح البارد ، وتمديد موسم النمو ، فقد يؤدي ذلك إلى إحداث فرق كبير في حياة الكثير من الناس ".
يؤكد العلماء أن مشروعهم طويل الأمد. "ستمر سنة ونصف قبل أن يكون لدينا بالفعل [الجين الأول] في النبات الذي يمكننا اختباره" ، يشير جروندن. سيستغرق الأمر وقتًا أطول قبل أن يكون هناك نبات طماطم محبٍ للبرد والجفاف على سطح المريخ ، أو حتى في داكوتا الشمالية. لكن غروندن وبوس ما زالا مقتنعين بأنهما سينجحان.
يقول غروندين: "هناك كنز من المتطرفين هناك". "إذا لم ينجح المرء ، يمكنك فقط الانتقال إلى الكائن التالي الذي ينتج متغيرًا مختلفًا قليلاً عما تريده."
يوافق "بوس" على حق. "إنه كنز دفين. وهذا مثير للغاية ".
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة ناسا
