Naučnici uzgajaju seme u svemiru kako bi ga prilagodili klimatskim promenama na Zemlji

Biljke se prirodno prilagođavaju rastu u izazovnom okruženju. Spontane prirodne mutacije proizvode nove osobine, kao što su tolerancija na sušu i otpornost na bolesti, koje mogu pomoći biljci da napreduje. Ali klima na Zemlji se menja brže nego što biljke mogu prirodno da evoluiraju, što znači da su mnoge biljke koje su nam glavni izvor ishrane, ugrožene.

Poljoprivreda je izuzetno ranjiva na uticaje promenljivih klimatskih uslova i mada promene temperature, obrasci padavina i mraza mogu produžiti sezonu rasta ili omogućiti uzgoj različitih useva, klimatske promene takođe predstavljaju velike izazov za poljoprivredu.

Naučnici su odlučili da se okrenu svemiru u potrazi za rešenjem.

Svemirska semena

Godine 2022, zajedničke laboratorije Međunarodne agencije za atomsku energiju (IAEA) i Organizacije UN za hranu i poljoprivredu (FAO) poslale su seme na put do Međunarodne svemirske stanice (MSS). Cilj: indukovati genetske mutacije u semenu kroz izlaganje kosmičkom zračenju i mikrogravitaciji, što bi moglo pomoći u razvoju otpornih useva sposobnih da napreduju u uslovima eskalacije klimatske krize.

Seme zrna žitarice zvane sirak i arabidopsis, jednogodišnje biljke sa relativno kratkim životnim ciklusom, proveli su nekoliko meseci na MSS pre nego što su vraćene na Zemlju na analizu. Sada će analiza pokušati da identifikuje povoljne osobine u mutiranom semenu.

Šoba Sivasankar, šef Odeljenja za oplemenjivanje i genetiku biljaka za zajednički Centar za primenu nuklearne energije u poljoprivredi FAO i IAEA, objašnjava da su naučnici u stanju da veštački izazovu mutacije biljaka na Zemlji koristeći gama zrake i rendgenske zrake.

Međutim, svemirsko okruženje, koje nudi širi spektar zračenja i dodatne ekstreme kao što su mikrogravitacija i temperaturne fluktuacije, ima potencijal da izazove genetske promene koje se razlikuju od onih koje se obično posmatraju korišćenjem zemaljskih izvora zračenja ili se indukuju mnogo brže.

„U svemiru, stres sa kojim će se susresti organizam bio bi na najvišem nivou i iznad svega što možemo da simuliramo na Zemlji“, objašnjava Sivasankarova. Dodaje da bi zračenje izvan MSS moglo biti „više od sto puta veće“ od prirodnog zračenja koje je moguće proizvesti na Zemlji.

Selektivnim uzgojem biljaka dobijenih iz mutiranog semena, Sivasankar i njen tim se nadaju da će stvoriti nove sojeve useva.

„Prvo, radimo na poboljšanju prinosa useva i produktivnosti useva kao što su žitarice, mahunarke, korenje i krtole – na primer, manioka i slatki krompir“, dodaje. „A tu je i otpornost na klimatske promene – na primer otpornost na sve veću incidencu bolesti, toleranciju na klimatske fenomene kao što su suša ili visoke temperature, i povećanje saliniteta zemljišta zbog prodora slane vode ili navodnjavanja i isparavanja.“

Svetski napor

Decenijama naučnici šalju seme u svemir. Kina koristi svemirsko zračenje da izazove genetske mutacije u usevima od osamdesetih, izlažući seme kosmičkom zračenju preko satelita i balona na velikim visinama, što je navodno olakšalo proizvodnju džinovskih slatkih paprika i poboljšanja kod pšenice i pirinča.

Mnogo različitih vrsta semena nalazilo se na Međunarodnoj svemirskoj stanici, dok istraživači sa Državnog univerziteta u Mičigenu (MSU) trenutno eksperimentišu sa uzgojem semena koje je poslato na putovanje oko Meseca kao deo Nasinog programa „Artemis“.

Naučnici MSU istražuju efekat vanzemaljskih uslova na biljne aminokiseline – gradivni blok proteina – i procenjuju kako to utiče na rast i razvoj biljaka. Istraživanje bi moglo ponuditi uvid u adaptivne sposobnosti biljaka u ekstremnim okruženjima i pomoći nam da shvatimo kako se usevi potencijalno mogu uzgajati van Zemlje za dugotrajne svemirske misije.

Privatni sektor se takođe zainteresovao za uticaj svemirskih letova na seme biljaka. U Ujedinjenim Arapskim Emiratima, „StarLab Oejzis“, startup sa sedištem u Abu Dabiju, najavio je planove da pošalje seme kinoe u svemir u nadi da će poboljšati genetski potencijal useva koji obećava svoju hranljivu vrednost i prilagodljivost u sušnim regionima.

Slanje semena u svemir će pomoći „održivosti, klimatskim promenama i bezbednosti hrane na Zemlji“, rekao je suosnivač „StarLab Oejzisa“, Alen Herbert za Si-En-En 2022. godine „Svemir je mesto gde imate ograničene resurse, ograničenu energiju, ograničen prostor. To je savršeno mesto za istraživanje i ta ista tehnologija se može vratiti na Zemlju."

Ista očekivanja da će se pronaći rešenja za poljoprivrednu proizvodnju pokreće i Sivasankarovu, a IAEA kaže da bi početni rezultati njenog istraživanja mogli biti dostupni do kraja godine.

„Verujem u budućnost bezbednosti hrane, jer tehnologija dolazi u prvi plan“, kaže naučnica. „Ali bezbednost hrane nije samo u genetici – potrebna nam je kombinacija svih tehnologija i svi treba da se udružimo i radimo zajedno.“