NASA a cultivat porumb în spațiu. Ce diferențe au apărut față de plantele crescute pe Pământ

NASA a studiat modul în care poate crește porumb în spațiu, în condiții de microgravitație. Experimentele au fost realizate pe orbită, la bordul unei navete spațiale, încă din anii ’90. Semințele au germinat, iar plantele au rămas sănătoase în primele zile. Cercetătorii au observat însă că rădăcinile și tulpinile și-au pierdut orientarea specifică dezvoltării pe Pământ.

Semințele de porumb în spațiu au germinat timp de cinci zile

Semințele de porumb în spațiu au fost analizate pentru a se stabili cum se dezvoltă o plantă atunci când gravitația nu îi mai indică direcția în care trebuie să crească. NASA a început aceste cercetări cu mult înaintea planurilor privind cultivarea plantelor pe Lună sau pe Marte.

Rezultatele au fost obținute în urma unor experimente efectuate în anii ’90. Cercetătorii au transportat pe orbită semințe uscate de porumb, pe care le-au lăsat să germineze, apoi au comparat răsadurile cu plante cultivate în condiții similare pe Pământ, potrivit Times of India.

Plantele dezvoltate în spațiu au supraviețuit, iar țesuturile lor nu au prezentat modificări neobișnuite. În cea mai mare parte, răsadurile au crescut conform așteptărilor oamenilor de știință.

Diferența importantă a apărut în orientarea rădăcinilor și a tulpinilor. În absența reperului oferit de gravitație, acestea nu s-au mai dezvoltat într-o direcție bine definită, ci au crescut dezordonat și au căpătat forme diferite de cele observate la plantele cultivate pe Pământ.

Unul dintre cele mai relevante experimente a fost finanțat de NASA, iar rezultatele sale au fost prezentate într-un studiu publicat în 1992. Cercetătorii au umezit semințele uscate de porumb și le-au transportat pe orbită cu ajutorul unei navete spațiale.

Semințele au germinat și s-au dezvoltat timp de cinci zile, în întuneric. În același timp, oamenii de știință au cultivat pe Pământ semințe identice, pentru a putea compara efectele gravitației asupra plantelor.

După încheierea experimentului, porumbul crescut în spațiu avea o greutate, o structură a țesuturilor și niveluri hormonale apropiate de cele înregistrate la plantele de pe Pământ. Diferența vizibilă privea direcția de creștere: plantele erau sănătoase, însă rădăcinile și tulpinile nu mai urmau traseul obișnuit.

Gravitația indică rădăcinilor și tulpinilor direcția de creștere

Gravitația transmite unei semințe care începe să germineze un reper esențial pentru organizarea dezvoltării sale. În condițiile existente pe Pământ, rădăcina crește în jos, în timp ce tulpina se îndreaptă în sus.

Plantele nu trebuie să vadă suprafața Pământului pentru a identifica direcția corectă. Celulele lor percep gravitația și utilizează acest semnal pentru a orienta dezvoltarea rădăcinilor și a tulpinilor.

În microgravitație, reperul gravitațional nu mai funcționează în același mod. Plantele sunt nevoite să se bazeze într-o măsură mai mare pe lumină, umiditate și pe propriile mecanisme de percepere a poziției și mișcării.

Efectul a fost vizibil în cazul porumbului crescut pe orbită, ale cărui rădăcini și tulpini s-au dezvoltat fără o orientare uniformă. Structura dezordonată a plantelor a reprezentat principala diferență față de exemplarele cultivate pe Pământ.

Cercetătorii au interpretat însă cu prudență rezultatele, deoarece experimentul a durat numai cinci zile. Perioada analizată nu a fost suficientă pentru a arăta cum s-ar comporta porumbul dacă ar rămâne în microgravitație timp de câteva săptămâni sau luni.

O plantă poate avea un aspect sănătos după numai cinci zile de dezvoltare. Această observație nu demonstrează însă că același exemplar ar putea continua să crească normal timp de cinci luni.

Și alte plante își modifică dezvoltarea în microgravitație

Pierderea orientării în condiții de microgravitație nu a fost observată exclusiv la porumb. Experimentele desfășurate ulterior au arătat că fenomenul apare și la alte specii vegetale.

Oamenii de știință au cercetat inclusiv Arabidopsis thaliana, o plantă mică din familia muștarului, utilizată frecvent în experimentele de biologie spațială.

În microgravitație, rădăcinile acestei plante au început să se curbeze și să se îndepărteze de direcția normală de dezvoltare. Fenomenul poartă denumirea de „root skewing”.

Cercetările nu s-au limitat la examinarea formei rădăcinilor și a tulpinilor. Specialiștii au analizat și schimbările produse în activitatea genelor plantelor expuse mediului spațial.

Un experiment desfășurat la bordul Stației Spațiale Internaționale a indicat că plantele își ajustează activitatea genetică în funcție de expunerea la lumină sau întuneric. Țesuturile reacționează diferit și își adaptează funcționarea pentru a face față condițiilor de microgravitație.

Rezultatele experimentelor arată că plantele pot crește în microgravitație, însă mediul spațial le modifică semnificativ modul de organizare și dezvoltare.

Cercetările NASA pot contribui la pregătirea misiunilor spre Marte

Cultivarea plantelor în spațiu ar putea deveni esențială pentru astronauții implicați în misiuni de lungă durată, inclusiv pentru viitoarele deplasări către Marte. Din acest motiv, experimentele NASA urmăresc identificarea condițiilor în care plantele pot furniza hrană în afara Pământului.

Echipajele nu vor putea transporta de pe Pământ întreaga cantitate de alimente necesară unor misiuni care ar putea dura luni sau chiar ani. Producerea unei părți din hrană la bordul navelor ar reduce volumul proviziilor și ar asigura astronauților o sursă alimentară suplimentară.

Dezvoltarea unor asemenea sisteme presupune cunoașterea exactă a reacțiilor plantelor la microgravitație. Cercetătorii trebuie să stabilească în ce măsură lipsa reperului gravitațional influențează rădăcinile, tulpinile, țesuturile și activitatea genetică.

NASA a creat baze de date în care sunt centralizate rezultatele experimentelor biologice desfășurate în spațiu. Acestea reunesc informații despre efectele mediului spațial asupra plantelor, animalelor și oamenilor care au participat la diferite misiuni.

Datele pot fi utilizate pentru proiectarea unor sisteme de cultivare adaptate microgravitației și pentru alegerea surselor de lumină care să le ofere plantelor repere suplimentare. Cercetătorii analizează și posibilitatea identificării unor modificări genetice care ar putea permite plantelor să se dezvolte mai eficient în spațiu.