Erwten groeien aan boord van het International Space Station. Afbeelding tegoed: de bemanning van ISS Expedition 6, NASA. Klik om te vergroten
Angst kan een goede zaak zijn. Het waarschuwt u dat er iets mis is, dat het gevaar dichtbij kan zijn. Het helpt bij het initiëren van signalen die u gereed maken om te handelen. Maar hoewel af en toe een beetje angst je leven kan redden, veroorzaakt constante angst grote schade. De hormonen die je lichaam te veel alert maken, beschadigen ook je hersenen, je immuunsysteem en meer als ze de hele tijd door je lichaam stromen.
Planten worden niet angstig zoals mensen dat doen. Maar ze hebben wel last van stress en ze gaan er op vrijwel dezelfde manier mee om. Ze produceren een chemisch signaal - superoxide (O2-) - dat de rest van de plant alert maakt. Superoxide is echter giftig; te veel ervan zal de plant schaden.
Dit kan een probleem zijn voor planten op Mars.
Volgens de Vision for Space Exploration zullen mensen de komende decennia Mars bezoeken en verkennen. Het is onvermijdelijk dat ze planten mee willen nemen. Planten zorgen voor voedsel, zuurstof, kameraadschap en een stukje groen ver van huis.
Op Mars zouden planten omstandigheden moeten verdragen die hen gewoonlijk veel stress bezorgen - ernstige kou, droogte, lage luchtdruk, bodems waarvoor ze niet zijn geëvolueerd. Maar plantenfysioloog Wendy Boss en microbioloog Amy Grunden van de North Carolina State University geloven dat ze planten kunnen ontwikkelen die onder deze omstandigheden kunnen leven. Hun werk wordt ondersteund door het NASA Institute for Advanced Concepts.
Stressmanagement is de sleutel: vreemd genoeg zijn er al wezens op aarde die gedijen in Marsachtige omstandigheden. Het zijn echter geen planten. Het zijn enkele van de vroegste levensvormen van de aarde: oude microben die op de bodem van de oceaan leven, of diep in het poolijs. Boss en Grunden hopen Mars-vriendelijke planten te produceren door genen te lenen van deze extreem liefhebbende microben. En de eerste genen die ze nemen, zijn die die het vermogen van de plant om met stress om te gaan versterken.
Gewone planten hebben al een manier om superoxide te ontgiften, maar de onderzoekers geloven dat een microbe die bekend staat als Pyrococcus furiosus er een gebruikt die mogelijk beter werkt. P. furiosus leeft in een oververhitte ventilatieopening op de bodem van de oceaan, maar wordt periodiek uitgespuwd in koud zeewater. Dus, in tegenstelling tot de ontgiftingsroutes in planten, functioneren die in P. furiosus over een verbazingwekkend temperatuurbereik van meer dan 100 graden Celsius. Dat is een schommel die past bij wat planten ervaren in een kas op Mars.
De onderzoekers hebben al een P. furiosus-gen geïntroduceerd in een kleine, snelgroeiende plant die bekend staat als arabidopsis. 'We hebben onze eerste kleine zaailingen', zegt baas. "We zullen ze opgroeien en zaden verzamelen om een tweede en vervolgens een derde generatie te produceren." Over ongeveer anderhalf tot twee jaar hopen ze planten te hebben met elk twee exemplaren van de nieuwe genen. Op dat moment kunnen ze bestuderen hoe de genen presteren: of ze functionele enzymen produceren, of ze de plant inderdaad helpen te overleven, of dat ze hem op de een of andere manier pijn doen.
Uiteindelijk hopen ze genen te plukken van andere extremofiele microben - genen waarmee de planten bestand zijn tegen droogte, koude, lage luchtdruk, enzovoort.
Het doel is natuurlijk niet om planten te ontwikkelen die alleen de omstandigheden op Mars kunnen overleven. Om echt nuttig te zijn, zullen de planten moeten gedijen: gewassen produceren, afval recyclen, enzovoort. 'Wat je wilt in een kas op Mars', zegt Boss, 'is iets dat zal groeien en robuust zal zijn in een marginale omgeving.'
In stressvolle omstandigheden, merkt Grunden op, worden planten vaak gedeeltelijk stilgelegd. Ze stoppen met groeien en reproduceren, maar richten zich in plaats daarvan op het in leven blijven - en niets meer. Door microbiële genen in de planten te plaatsen, hopen Boss en Grunden daar verandering in te brengen.
"Door genen uit andere bronnen te gebruiken," legt Grunden uit, "bedrieg je de plant, omdat het die genen niet kan reguleren zoals het zijn eigen genen zou reguleren. We hopen het vermogen van de plant om [kortsluiting] te maken om zijn eigen metabolisme af te sluiten als reactie op stress. "
Als Boss en Grunden succesvol zijn, kan hun werk een enorm verschil maken voor mensen die in marginale omgevingen hier op aarde leven. In veel derdewereldlanden, zegt Boss, 'kan een verlenging van een week of twee als de droogte komt, je de laatste oogst geven die je nodig hebt om de winter door te komen. Als we de droogtebestendigheid of koude tolerantie zouden kunnen verhogen en het groeiseizoen zouden kunnen verlengen, zou dat een groot verschil kunnen maken in het leven van veel mensen. ”
Hun project is van lange adem, benadrukken de wetenschappers. "Het duurt anderhalf jaar voordat we daadwerkelijk [het eerste gen] in een plant hebben die we kunnen testen", zegt Grunden. Het duurt nog langer voordat er een koude- en droogteminnende tomatenplant op Mars is - of zelfs in North Dakota. Maar Grunden en Boss blijven ervan overtuigd dat ze zullen slagen.
"Er is een schatkamer van extremofielen", zegt Grunden. "Dus als iemand niet werkt, kun je gewoon doorgaan naar het volgende organisme dat een iets andere variant produceert van wat je wilt."
'Amy heeft gelijk', beaamt de baas. 'Het is een schatkamer. En het is gewoon zo spannend. "
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
