البستنة الفضائية

قال رجل الدولة الروماني ماركوس توليوس شيشرون، “إذا كان لديك حديقة ومكتبة، فلديك كل ما تحتاجه”، إن البشر الذين يحاولون يومًا ما جعل المريخ موطنًا لهم قد يشاركون المشاعر التي عبر عنها هذا الخطيب من روما القديمة، بالنسبة للمكتبة، يمكن الآن تخزين الكتب رقميًا، لكن كيف تنمو الحديقة في الفضاء؟

كيف تنمو الحديقة في الفضاء؟

لمعرفة ذلك، كان العلماء يدرسون نمو النبات في محطة الفضاء الدولية (ISS)، يمكن أن تساعد النتائج في تعزيز إنتاجية الحدائق الأرضية والخارجية، في الآونة الأخيرة، كانت محطة الفضاء الدولية موطنًا لبعض المحاصيل الرائعة، حيث تقدم وجبات خفيفة لذيذة لأفراد الطاقم. ومع ذلك، فإن العلماء لا يحاولون كشف أسرار كيفية نمو النباتات بعيدًا عن المنزل.

تقول آنا ليزا بول من جامعة فلوريدا: “سيحتاج سكان البؤر الاستيطانية الفضائية في المستقبل إلى زراعة النباتات من أجل الغذاء وإعادة تدوير الهواء والماء، لذلك نحن ندرس كيف تتكيف النباتات مع بيئة رحلات الفضاء، ستساعدنا النتائج التي توصلنا إليها أيضًا على فهم كيفية استجابة النباتات للبيئات الجديدة والصعبة هنا على الأرض”.

تعمل بول وزميلها روبرت فيرل على زراعة النباتات في الفضاء منذ عام 1999، عندما أطلقوا تجربتهم الأولى على مكوك الفضاء كولومبيا، تبع ذلك العديد من تجارب المحطة الفضائية، كان أحد اكتشافاتهم الأكثر إقناعًا هو أن بعض استراتيجيات نمو الجذور المفترض أنها تتطلب الجاذبية ليست كذلك.

تسعى جذور النباتات للحصول على الماء والمغذيات من خلال النمو بعيدًا عن مكان زراعتها، لتحديد اتجاه النمو، تستخدم النباتات الأرضية الجاذبية كإشارة، في أواخر القرن التاسع عشر، أوضح تشارلز داروين أن النباتات التي تنمو على طول سطح مائل لا ترسل جذورها بعيدًا عن البذرة مباشرةً، بل ترسلها إلى اليمين أو اليسار بدلاً من ذلك، لقد افترض أن نمط النمو هذا المسمى الانحراف (skewing)، ناتج عن مزيج من الجذور التي تلمس طريقها عبر السطح المائل والجاذبية تسحبها مباشرة إلى الأسفل.

في تجربة أجريت عام 2010، اكتشف بول وفير، مع ذلك، أن جذور النباتات التي تنمو في الجاذبية الصغرى في المحطة، تنحرف مثل نظيراتها الأرضية، فملاحظة بول كانت: “لقد أظهرت لنا محطة الفضاء الدولية شيئًا لم نكن لنعرفه أبدًا بخلاف ذلك، الجاذبية ليست ضرورية في اتجاه الجذر”، هذا هو أقل عائق أمام زراعة النباتات في الفضاء، سوف تسعى النباتات بكفاءة للحصول على العناصر الغذائية التي تحتاجها بدون الجاذبية كإشارة.

درست التجربة أيضًا أنماط التعبير الجيني، غيرت النباتات الفضائية الطريقة التي تعبر بها عن جيناتها من أجل إنتاج بروتينات معينة تساعد في انعدام الجاذبية، حيث يوضح بول أنه: “عندما تواجه الكائنات الحية تغيرًا بيئيًا، فإن استجابتها غالبًا ما تتضمن تغييرًا في التعبير الجيني، للتغلب على ذلك، فإنهم يقومون بتشغيل وإيقاف جينات معينة “.

يقول بول: “تخضع جدران خلايا النباتات لنوع من إعادة التشكيل في الفضاء، غالبًا ما تكون الجينات المرتبطة بجدار الخلية في مواضع التبديل المعاكسة عما هي عليه على الأرض “.

لم يتأكد الباحثون بعد من الغرض الذي يخدمه هذا، لكنهم يعتزمون اكتشاف ذلك من خلال تجارب إضافية، بول وفيرل ليسا وحدهما، كان العديد من العلماء الآخرين يدرسون أيضًا نمو النبات في المحطة الفضائية لكشف أسرار زراعة النباتات بنجاح في هذه البيئة الجديدة، في صميم جميع هذه الأبحاث، يكمن السعي لتزويد البشر بكل شيء يحتاجون إليه، أينما كانوا.