Зачем выращивать растения в космосе? Они могут улучшить способы производства пищи и лекарств на Земле.

Будущее освоения Марса

Где-то в 2040-х годах люди вполне могут достичь нового рубежа — Марса. Чтобы добраться туда, нам понадобятся устойчивые источники пищи, лекарств и материалов.

Исследования растений в космосе

Исследователи, работающие над созданием растений для производства таких ресурсов в космосе, иногда слышат вопрос: «Зачем?» В условиях изменения климата, неравенства, глобальных пандемий и деградации окружающей среды не следует ли нам сосредоточиться на Земле, а не на Марсе?

Но наука может делать и то, и другое. Космические исследования имеют долгую историю не только удовлетворения человеческого инстинкта исследования, но и создания революционных новых изобретений по мере совершения открытий.

Примеры космических инноваций

Когда результаты научных исследований находят практическое применение в реальном мире, это называется «трансляцией исследований». Эти переводы часто неожиданны и непредсказуемы. Например, потребность NASA в компактных, лёгких технологиях визуализации в космосе привела к изобретению компактных сенсоров камеры, которые мы сейчас имеем в смартфонах, веб-камерах, медицинских устройствах и многом другом.

Применение космических технологий на Земле

Этот блестящий, отражающий материал, используемый для отражения тепла от зданий, приборов или даже от лобового стекла вашего автомобиля? Это технология изоляции, усовершенствованная NASA для защиты космических кораблей и астронавтов от колебаний температуры в космосе.

В течение следующего десятилетия мы можем увидеть, как «космические растения» напрямую и косвенно улучшают жизнь на Земле. Так как же могут выглядеть космические растения и какую пользу они могут принести тем из нас, кто никогда не покинет Землю?

Питание в космосе

Растения питают нас и поддерживают наше психическое благополучие, но этого недостаточно для длительных космических путешествий. Современное космическое меню в основном состоит из обработанных продуктов длительного хранения, которые доставляются на МКС в качестве груза. Всё свежее нужно производить на месте, а разведение животных в космосе невозможно.

Чтобы создать сбалансированное космическое питание без необходимости приёма пищевых добавок, исследователи разрабатывают полноценные растительные продукты с большим количеством высококачественного белка. Это будут растения, которые можно выращивать и перерабатывать в космосе, и они обеспечат оптимальный баланс незаменимых аминокислот. Они также включают в себя заменимые аминокислоты, обычно содержащиеся в животных, такие как таурин и креатин.

Улучшение растений для изменения сельского хозяйства на Земле

Улучшение растений таким образом может помочь изменить сельское хозяйство на Земле, поскольку растительные диеты более устойчивы для планеты, сталкивающейся с климатическим кризисом, и могут сократить глобальное неравенство в отношении питательных веществ.

Учёные также исследуют растительные пищевые вкусы и текстуры, чтобы решить распространённую жалобу астронавтов о «усталости от меню». В течение десятилетий астронавты сообщали, что их чувство вкуса притупляется в космосе, что делает острые блюда любимыми на станции.

Адаптация растений к условиям космоса

Космические растения должны также хорошо расти в незнакомой среде. На Земле растения полагаются на гравитацию, чтобы знать, в каком направлении растут их корни и в каком направлении растут их побеги. Это процесс, называемый гравитропизмом.

В космосе гравитропизм нарушается, заставляя корни расти в случайных направлениях из-за воздействия микрогравитации на гормональную сигнализацию. Исследования продолжаются, чтобы определить влияние микрогравитации на рост растений.

Например, вода «липкая» — она слипается, потому что молекулы в воде притягиваются друг к другу, а не стекают вниз в лужу. В отсутствие гравитации это приводит к появлению липких капель воды, которые прилипают к поверхностям, таким как корни растений, и никуда не текут, потому что удерживаются вместе поверхностным натяжением.

Кроме того, отсутствие гравитации также нарушает конвекцию — это препятствует естественному перемешиванию газов в воде. Это ограничит доступность кислорода для корней растений и приведёт к низкому уровню кислорода, также известному как гипоксический стресс.

Растения как источник лекарств

Растения были разработаны для производства белков, которые вызывают иммунные реакции и действуют как съедобные вакцины. На Земле многие фармацевтические препараты производятся и извлекаются из микробов. Растения можно модифицировать для производства лекарственных соединений или прекурсоров строительных материалов аналогичным образом, но эти соединения, вероятно, негативно повлияют на рост растений.

Способность модифицировать растения для производства различных химических веществ в ответ на сигналы окружающей среды позволит астронавтам переключать растения с производства пищи на производство лекарств — возможно, буквально одним щелчком переключателя.

Генетические «схемы» для адаптации к стрессам

Генетические «схемы», реагирующие на свет и химические сигналы, также разрабатываются. Они могут сделать сельскохозяйственные культуры более способными адаптироваться к стрессам меняющегося климата.

Когда инновации должны преодолеть экстремальные ограничения, такие как космическая среда, они могут ускорить процесс и привести к решениям, о которых мы бы иначе не подумали. Гонка за высадкой на Луну привела к разработке многих повседневных предметов. Теперь мы находимся на пороге новой биотехнологической революции, готовясь к дерзкому выращиванию там, где раньше не росли никакие растения.

Источник