Afwerking. Uitrusting. Reparatie. Montage. Keuze. Opening
Veel astronauten probeerden planten te kweken aan boord van het ruimtevaartuig, en onze Kuban-mensen zorgden ook voor hun groene vrienden. We hebben al geschreven over het onderzoek van Viktor Gorbatko en Pham Tuan, en nu bieden we materiaal aan over de experimenten met het kweken van ruimteplanten van Vitaly Sevastyanov en Anatoly Berezovoy
G. Beregova vertelt interessant over de eerste experimenten met het kweken van erwten door kosmonauten in het boek "Space for Earthlings":
“Het is normaal dat een mens zijn betrokkenheid bij de aardse natuur voelt, waar hij ook is. Maar wanneer u zich buiten uw thuisplaneet bevindt, wordt dit bijzonder scherp waargenomen. Let op met welke opwinding en warmte de astronauten vertellen over hoe de aarde eruitziet vanaf de hoogte van de baan. Welnu, als een stukje van de levende wereld met hen mee reist in de levenloze leegte van de ruimte, dan wordt het zorgen voor de 'landgenoten' ronduit teder. Zelfs als deze "landgenoten" groene stengels van gewone erwten zijn. Het was trouwens dat A. Gubarev en G. Grechko groeiden op "Salyut-4", en toen plantten de deelnemers van de volgende expeditie P. Klimuk en V. Sevastyanov het opnieuw.
Aan boord van het ruimtestation is er een speciale installatie voor het kweken van planten in gewichtloosheid - "Oasis". Planten erin hebben normale omstandigheden en astronauten observeren en verzorgen dagelijks hun groene huisdieren.
Bij gebrek aan betrouwbare gegevens over hoe gewichtloosheid de ontwikkeling van planten beïnvloedt, stopten de auteurs van het experiment de korrels willekeurig in hun "Oase" (daarom waren de eerste scheuten onbelangrijk: er kwamen slechts 3 van de 36 korrels uit). Op aarde gaat de wortel natuurlijk altijd de grond in, naar beneden, en de zaailing reikt naar het licht. Maar hoe zit het met een erwt in de ruimte, waar geen boven- of onderkant is? Waar kan het groeien?
Het bleek dat niet de zwaartekracht de erwt vertelt wat hij moet doen, maar de zogenaamde polaire oriëntatie, die er genetisch in is verankerd: als de zaailing naar het licht wordt gericht, dan is de wortel zeker in de tegenovergestelde richting. Dit betekent dat je de erwt alleen hoeft te helpen - om hem van tevoren te oriënteren zodat de wortel in de grond wordt begraven en de zaailing naar het licht gaat - en de zaailingen zijn gegarandeerd. Anders sterft de plant.
De hypothese van de wetenschappers werd getest door de tweede expeditie aan boord van "Salyut-4". P. Klimuk en V. Sevastyanov brachten de verbeterde "oase" en het zaadmateriaal in een baan om de aarde. Korrels gerangschikt volgens de opdracht. En op de tiende dag vragen biologen de astronauten: hoe, zeggen ze, zijn er planten?
- Alles is in orde, - V. Sevastyanov meldt rustig, - je kunt oogsten - de pijlen van de ui hebben al 10-15 cm bereikt.
- Welke pijlen, welke boog? - waren eerst verbluft op aarde, maar betrapten zichzelf al snel: - We begrijpen het, dit is een grap, we hebben je erwten gegeven, geen uien.
'We hadden erwtenzaden, toch,' kreeg de boordwerktuigkundige medelijden met de biologen, 'maar we namen twee uien van huis mee, plantten ze als het ware buiten het plan. En bijna alle erwten zijn uitgekomen, nu groeien ze. Je kunt dus in de ruimte leven.
Verdere experimenten met planten, uitgevoerd in langere vluchten die al aan boord waren van het Salyut-6-orbitaalstation, brachten wetenschappers echter veel nieuwe verrassingen. Dezelfde erwten, in tegenstelling tot de verzekeringen van V. Sevastyanov dat het mogelijk is om in de ruimte te leven, konden daar om de een of andere reden niet overleven. Keer op keer plantten ze het in de "moestuin boven de wolken", de zaden ontkiemden, de planten ontwikkelden zich normaal en ... stierven. "Space"-zaden werkten niet, hoewel de verzorging van de planten niet alleen grondig was georganiseerd, maar zelfs ... hij was super zorgzaam. De kosmonauten rommelden elke dag in hun 'moestuin', verzorgden elke spruit, maar het resultaat was hetzelfde - ze waren niet te redden. Een soort rachitis groeide op in gewichtloosheid ...
Niettemin gaven noch wetenschappers noch kosmonauten de hoop op."
Planten in de ruimte zijn niet alleen belangrijk onderwerp modern toegepast wetenschappelijk onderzoek, maar ook een unieke kans om wereldwijde geheimen te doorgronden flora.
Waarom bloeien planten niet in de ruimte? Hoe en om welke reden verandert de biochemische structuur van hun lichaam? Is volwaardig plantenleven mogelijk in de ruimte? Wetenschappers moesten of moeten deze en vele andere vragen beantwoorden voordat interplanetaire ruimteschepen, en mogelijk verre planeten in de toekomst, groen zouden worden.
Onze wereld zit vol mysteries, onzichtbare verbindingen, ongeïdentificeerde patronen. Ook al beperken we onze ideeën meestal tot de mensen om ons heen aardse wereld, en toch buiten zijn grenzen ligt de kosmos, waarover we veel meer theorieën, gissingen en veronderstellingen hebben dan echte feiten.
De geboorte van "plantenkosmonautiek"
KE Tsiolkovsky, 'de vader van de kosmonautica', was de eerste die sprak over de noodzaak om hogere planten te gebruiken als middel om mensen van zuurstof en voedsel te voorzien tijdens lange ruimtevluchten.
Meer dan een halve eeuw geleden, onder leiding van S.P.Korolev, begonnen de eerste experimenten met de invloed van factoren op de tweede ruimtevaartuig-satelliet ruimte vlucht op planten. Toen werden ze "kosmonauten" en keerden met succes terug naar de aarde Tradescantia, Chlorella, zaden van uien, erwten, tarwe, maïs.
De op aarde uitgevoerde analyse toonde aan dat, ondanks de uiterlijke gelijkenis met de controle, de "ruimteplanten" verschilden in celstructuur, biochemische samenstelling en andere kenmerken.
Verdere experimenten onthulden een probleem dat decennialang niet kon worden opgelost - planten in de ruimte gaven niet alleen geen "nakomelingen", dat wil zeggen zaden, maar weigerden helemaal te bloeien.
Bloemen in de ruimte zijn geen bloemen
In 1979 in de Main botanische tuin De USSR Academie van Wetenschappen bereidde tulpen voor aan boord van het Salyut-6-station. Het enige wat de bloemen nog konden doen om in de ruimte te bloeien, was dat ze om een onbekende reden "het niet wilden doen". Waarom - het is nog niet mogelijk geweest om te begrijpen. Tegelijkertijd, in een soortgelijk experiment op de Noordpool, verrukten tulpen poolreizigers met een vriendelijke bloei.
Ik wil je er nog één vertellen vermakelijk experiment uit het verleden, toen wetenschappers kozen voor tropische orchideeën, omdat ze geloofden dat de epifytische levensstijl van orchideeën ze beter bestand zou kunnen maken tegen de omstandigheden in de ruimte.
Operatie "Orchid", hoewel het de geschiedenis van de productie van ruimtegewassen inging als een van de helderste gebeurtenissen, eindigde niet met succes.
Exotische planten bloeiden niet in de ruimte, maar ze hielden het bijna zes maanden vol op Salyut-6. Zodra de orchideeën terugkeerden naar de kas van hun inheemse botanische tuin in Kiev, werden ze meteen bedekt met bloemen.
Kosmisch succes van Arabidopsis
De glorie van de eerste plant die in de ruimte bloeide, viel niet op het lot van een prachtige orchidee, maar van een onopvallende plant - Arabidopsis. Arabidopsis, ook wel kotter genoemd, is een bescheiden geslacht van onkruiden uit de kruisbloemige familie. Trouwens, dit is ook de eerste plant waarvan het genoom volledig is gedecodeerd, hoewel dit veel later gebeurde.
De kosmonauten die aankwamen bij het Salyut-6-station, Svetlana Savitskaya, kregen een klein bosje Arabidopsis-bloemen aangeboden. Op aarde werden 200 zaden gevonden in de peulen van Arabidopsis. Deze ervaring weerlegde uiteindelijk de mening dat het voor planten onmogelijk is om alle ontwikkelingsstadia te doorlopen zonder zwaartekracht - van zaadje tot zaadje.
Foto door K.U. Leuven Campus Kortrijk
Inleiding tot de Marskronieken
De experimenten van vandaag met planten in de ruimte, hoewel ze nog steeds veel mysteries achterlaten, worden steeds succesvoller. De erwten die op het internationale ruimtestation worden geteeld, behoren bijvoorbeeld tot de derde generatie ruimteflora.
Volgens veel onderzoekers hebben planten perceptie, gevoelens, geheugen - unieke eigenschappen, niet geconditioneerd door iets in hun relatief primitieve organisme.
Wetenschappers geloven dat zelfs een interplanetaire vlucht naar Mars - een oude droom van de mensheid - een aantal planten niet alleen in staat is om zichzelf met succes te overleven, maar ook om astronauten hierbij te helpen. Tijdens langdurige ruimtevluchten worden planten niet alleen een object van experiment, ze moeten een aantal problemen oplossen die verband houden met de levensondersteuning van de scheepsbemanning (denk aan de woorden van Tsiolkovsky, zei iets minder dan een eeuw geleden). En misschien wordt wat er vandaag gebeurt al opgenomen in de toekomstige "Martian Chronicles".
Door DNA te ontcijferen en, tot de laatste cel toe, de structuur van levende organismen te 'ontmantelen', hebben wetenschappers tot dusver weinig vooruitgang geboekt op een ander gebied dat over de grens ligt. fysieke wereld... Volgens veel onderzoekers hebben planten perceptie, gevoelens, geheugen - unieke eigenschappen die door niets in hun relatief primitieve organisme worden bepaald. En als we de ziel van de bloem er niet in hebben gevonden, ligt het antwoord misschien ergens daarbuiten, in het heelal?
Voordracht
Experimenteer in de ruimte
PLANTEN IN DE RUIMTE
Sergeeva Anastasia
Gemiddeld brede school №6
Leidinggevende:
Natuurkunde leraar
Middelbare school nummer 6, Shumerlya
Tsjeboksary, 2010
Fundamentele vraag:
Hoe belangrijk is het om planten in de ruimte te kweken en er kassen en kassen voor te bouwen?
Doelwit: Leer meer over het gedrag van onze "groene broers" in de ruimte.
Taken:
Om de mening van wetenschappers, astronauten over de bouw van kassen en kassen in de ruimte te bestuderen; Leer over de moderne mogelijkheden van het maken van kassen en kassen in de ruimte; Stel uw eigen redenering op over dit onderwerp en formuleer conclusies.
Onderzoeksmethoden:
1. Zoeken en verzamelen van materiaal (boeken, internetbronnen, foto's).
2. Je eigen experiment met het kweken van bonen;
3. Registratie van onderzoekswerk.
Het resultaat is:
Onderzoek,
Inleiding ………………………………………………………………………………………… .3
Grootste deel:
"Lada" - klein, maar afgelegen ...………………………………………… ...................... .......4
Hoop en teleurstelling …………………………………………………………………… .... 5
De zoektocht leidt tot succes ………………………………………………………………………… ..6
Naar de buitenaardse kassen van de toekomst ……………………………………………………………… ... 7
Het is niet alleen nuttig om planten te kweken, maar ook winstgevend! ................................................ ... ................................. 7
Geen mutaties …………………………………………………………………………………… ... 8
Hoeveel de natuur voor de mens betekent, communicatie met haar! ...................................... .......................tien
Het praktische gedeelte. Bonenexperiment ……………………………………………… 10
Conclusie …………………………………………………………………………………… .11
Bibliografische lijst ……………………………………………………………… ..... 11
Bijlagen ……………………………………………………………………………………… .12
Invoering
Hij toonde ook de noodzaak aan om hogere planten te gebruiken als middel om mensen op lange buitenaardse vluchten te voorzien van ademhaling en voeding. In de geschriften van de briljante wetenschapper vinden we de eerste " technische voorwaarden»Ruimtekassen en woonorbitale structuren creëren met een gesloten ecologische kringloop. En in 1915-1917, in zijn appartement in Moskou, begon hij te experimenteren om, zoals hij zei, een kas te creëren voor luchtvaartlichtheid. In de tweede helft van de twintigste eeuw. biologie ging verder dan de grenzen van aardse problemen: er begon biologisch onderzoek in de ruimte te worden uitgevoerd. Waar de theoretici van de kosmonauten van droomden, begon onder leiding te worden gerealiseerd. Experimenten met de effecten van ruimtevluchtfactoren op plantenobjecten begonnen in 1960 op de tweede ruimtevaartuig-satelliet. Toen maakten tradescantia, chlorella, zaden van verschillende soorten uien, erwten, tarwe en maïs hun vlucht en keerden met succes terug naar de aarde. Chlorella-culturen vlogen de ruimte in op het bemande ruimtevaartuig Vostok-5. Daarna reisden plantenorganismen de ruimte in op al onze ruimteschepen, orbitale stations en biosatellieten van de Cosmos-serie. In 1962 schetste de hoofdontwerper een heel programma van botanisch en agrotechnisch onderzoek in de ruimte, en al snel verscheen op initiatief van de hoofdontwerper een experimenteel gesloten biotechnisch complex "Bios" in Krasnoyarsk. Lange tijd werden de testers voorzien van zuurstof, plantenvoeding en water dankzij levensondersteunende systemen met deelname van hogere planten en microalgen.
Het kweken van planten is dus een zeer belangrijke stap in de ruimtevaart. En in de toekomst zal hij helpen om andere planeten van het zonnestelsel te beheersen, en misschien de hele Melkweg. Mensen zullen in de toekomst buiten de aarde kunnen leven.
"Lada" - klein, maar afgelegen
In het laboratorium biologische systemen Life Support Institute of Biomedical Problems (IBMP) heeft een ruimtekas ontwikkeld - "Lada", ontworpen voor 60 W, ter waarde van 50 duizend dollar. if (docid! = 221589) (toggleElement ("anons221589");) Kijkend naar een kleine installatie ter grootte van een magnetron, kan een amateur niet begrijpen waar dat soort geld in wordt geïnvesteerd. "Lada" bestaat uit een kas zelf, uitgerust met twee minicomputers, kweekunits, watertanks. De groene Japanse salade Mizuna bloeide als eerste aan boord van het ISS. Een medewerker van het laboratorium, doctor in de biologische wetenschappen Margarita Levinskikh koos de plant uit honderden anderen vanwege zijn pretentieloosheid, groeisnelheid, smaak en hoog gehalte aan vitamines. De salade heeft het vertrouwen gerechtvaardigd: het is een enorm succes aan boord van het ISS. De commandant van de Russische bemanning, Valery Korzun, die als eerste de proeverij van de ruimteplant filmde, gaf toe dat hij klaar was om de hele struik op te eten.
Russische experts voeren dergelijke experimenten al enkele jaren uit. Aan boord van het Mir-station in de kas van Svet bijvoorbeeld lange tijd het koren groeide. Er waren plannen om experimenten met andere granen voort te zetten. De kosmonauten maakten zelfs grapjes dat ze binnenkort brood in de ruimte zouden bakken ... Helaas stierf de unieke uitrusting van de Mir in het oceaanwater, maar de ervaring bleef. Het werd gebruikt bij de ontwikkeling van de "Lada".
"Dit is een levend, constant evoluerend experiment", zegt Igor Podolskiy, de leidende onderzoeker van het laboratorium, PhD en de ontwikkeling van planten, om technologieën te ontwikkelen voor hun teelt in de ruimtevlucht. Alles is daar immers anders dan op aarde. "
De vraag rijst: waarom hebben we dit allemaal nodig? Zijn er weinig verlaten velden op je thuisplaneet waar je dezelfde salade of erwten kunt verbouwen, niet met kleine struiken, maar met hele plantages?
"Als we het voor de mens opportuun achten om de ruimte te veroveren, dan erkennen we het belang van het creëren van biologische levensondersteunende systemen", zegt Podolsky. "Mensen zonder planten zullen het niet lang volhouden. Factor: Als er een klein groen struikje glinstert tussen de metaal aan boord van het station, de astronaut heeft niet zo'n heimwee. omgeving: het is bekend dat planten kwetsbaarder zijn voor externe factoren dan dieren. Op station Mir groeide lange tijd slecht. De reden werd bij toeval ontdekt: installaties voor de verbranding van methaan verschenen in het station en tegelijkertijd nam het gehalte aan ethyleen in de lucht af, - de plant begon plotseling met geweld te slaan. De astronauten voelden het verhoogde gehalte aan deze stoffen niet, maar de tarwe was ziek."
Margarita Levinskikh gelooft dat planten op de een of andere manier emotionele informatie vastleggen van buitenwereld... En in de ruimte raken mens en plant meer aan elkaar gehecht.
De connectie met dieren in het wild helpt om mens te blijven, zelfs weg van de blauwe planeten. Alles is als de kleine prins Exupery, die zielsveel van zijn roos hield, denkend dat het de enige in de hele wereld is. Voor hem was het zo, hoewel ver weg, op een andere planeet, hele tuinen met dezelfde rozen groeiden. "Er is een mening dat" kosmische zaden "buitengewone geneeskrachtige en voedende eigenschappen krijgen, het menselijk lichaam en de ziel kunnen genezen." in feite, met soortgelijke informatie.We hebben het nog niet, - zegt Podolsky. - Hoewel er in de nabije toekomst misschien niet minder fantastische vooruitzichten zullen ontstaan. Amerikaanse wetenschappers proberen al op de grond broeikasmodules te maken voor het kweken van planten op andere planeten. Er zijn vergelijkbare ontwikkelingen - hoewel nog steeds op papier - en Russische wetenschappers. Het lijkt er dus op dat de dromen van de vader van de Russische kosmonauten Konstantin Tsiolkovsky over ruimtenederzettingen ooit zullen uitkomen.
Hoop en teleurstellingen
In 1971 werd op het Sojoez-10-ruimtevaartuig de Vazon-installatie met twee tulpen van de aarde gestuurd. Maar helaas vond de koppeling met het Salyut-station niet plaats, de bloeiende bloemen konden alleen op aarde worden waargenomen door de specialisten van de zoekgroep.
Bij het Salyut-4-orbitaalstation was er een vrij perfecte oase uitgerust met telemetrische en filmopnamesystemen. Er werd onderzoek gedaan met erwten.
In het begin gingen veel dingen niet goed, - zegt kosmonaut Georgy Grechko.
Het water ging niet waar het nodig was, toen begonnen er enorme druppels af te breken, en ze moesten ze achtervolgen met servetten. Maar over het algemeen was het experiment een succes; er werden volwassen, drieëntwintig dagen oude planten verkregen. Toegegeven, er waren geen bloemen, maar de film met slow motion-opnamen van de dynamiek van plantengroei werd verwijderd. Het was Grechko die als een van de eersten getuigde over de psychologische steun die de kosmonauten van planten kregen. Zelf probeerde hij, vooral tegen het einde van de vlucht, op elk smoesje naar de kas te zwemmen om nog een keer naar zijn groene vrienden te kijken. Soms betrapte hij zichzelf erop dat hij het onbewust deed.
Uit de op aarde uitgevoerde analyse bleek dat, ondanks de uiterlijke gelijkenis met de controleplanten, de planten verschilden in celstructuur, biochemische samenstelling en groeikenmerken. Dit leek de scepsis te bevestigen van die wetenschappers die al hadden getwijfeld aan de mogelijkheid van normale plantengroei in gewichtloosheid. Verdere experimenten met plantenteelt tijdens lange ruimte-expedities brachten ook niets geruststellends. Tarwe en erwten slaagden er niet in om niet alleen zaden, maar zelfs bloemen te verkrijgen. In de stadia van hun vorming stierven de planten eenvoudigweg. En dit feit gaf aanleiding om te praten over de fundamentele onmogelijkheid van plantengroei en -ontwikkeling tijdens ruimtevluchten. Het was toen dat ervaren onderzoeksteams, onder leiding van een academicus, een academicus van de Academie van Wetenschappen van de Litouwse SSR en een academicus van de Academie van Wetenschappen van de Oekraïense SSR, zich bij de oplossing van het probleem voegden. Allereerst hebben we besloten om uit te zoeken of het juist gewichtloosheid is die hier van invloed is of andere factoren, bijvoorbeeld teelttechnologie. Deze technologie zelf werd immers net gemaakt voor zulke ongebruikelijke omstandigheden. En gewichtloosheid had een duidelijk effect op haar. Bij afwezigheid van zwaartekracht vindt de uitwisseling van water en gas in planten inderdaad op een andere manier plaats, is er een probleem met het verwijderen van metabolieten en het leveren van de nodige thermische omstandigheden, aangezien natuurlijke convectie ook afwezig is. Ze probeerden opnieuw terug te keren naar de teelt van planten, waarin een bijna volledige toevoer van stoffen die nodig zijn voor ontwikkeling is geconcentreerd.
In de zomer en herfst van 1978, tijdens de vlucht, teelden kosmonauten V. Kovalenok en A. Ivanchenkov uien op twee manieren: wetenschappelijk en, "zoals in het dorp Belaya", waar de commandant van het schip vandaan kwam.
Uien groeien in twee vaten, een volgens jouw methode, en de andere volgens de mijne, de boeren, - meldde V. Kovalenok. - Als je het niet van bovenaf afsnijdt, begint het te rotten, en als je het afsnijdt, groeit het goed, rot het niet. In een televisiereportage grapte de commandant: “Landbouwmachines werken beter, dit hebben we gecontroleerd door socialistische concurrentie. Onze ui groeit sneller dan de wetenschappelijke!" Maar helaas, het was niet mogelijk om de eigenzinnige plant op de een of andere manier tot bloei te brengen.
Op volgend jaar In de belangrijkste botanische tuin van de Academie van Wetenschappen van de USSR werden tulpen voorbereid om aan boord van het Salyut-6-station te worden gedwongen in een installatie genaamd Buttercup. Het enige wat ze hoefden te doen was bloeien in de ruimte, maar dit is wat ze "niet wilden" doen. Waarom - het is nog niet mogelijk geweest om te begrijpen. Een soortgelijke installatie bezocht bijna tegelijkertijd de Noordpool. En toen daar een ski-expeditie verscheen onder leiding van I. Shparo, verrukten tulpen de dappere reizigers met de heldere vlam van hun bloemen.
Zoeken leidt tot succes
Maar waarom bloeien planten niet? Om deze vraag te beantwoorden, tijdens de laatste expedities op "Salyut-6" en verder nieuw station Salyut-7 voerde veel experimenten uit met een hele reeks originele apparaten voor plantenteelt. Hier is een lijst van hen: de kleine orbitale kas "Fiton" aan boord van het station "Salyut-7", waar de Arabidopsis voor het eerst passeerde volle cirkel ontwikkeling en gaf zaden, kleine orbitale kas "Svetoblok", daarin aan boord van het station "Salyut-6" Arabidopsis bloeide voor het eerst, aan boord van kas "Oaeis-1A" station "Salyut-7", aan boord installatie "Biogravistat" met roterende en stationaire schijven voor experimenten met zaadkieming onder omstandigheden van kunstmatige zwaartekracht. Ontwerpers en botanici hebben gezorgd voor een systeem van gedoseerde semi-automatische irrigatie, beluchting en elektrische stimulatie van de wortelzone, waardoor de beweging van groeiende vaten met planten wordt veranderd ten opzichte van de bron van autonome verlichting.
Het was noodzakelijk om de planten te helpen omgaan met gewichtloosheid. Allereerst probeerde Oasis stimulatie toe te passen elektrisch veld... Tegelijkertijd gingen ze uit van de veronderstelling dat de geotrope reactie verband houdt met de bio-elektrische polariteit van weefsels veroorzaakt door het elektromagnetische veld van de aarde. In ruimte-experimenten werd deze veronderstelling slechts gedeeltelijk bevestigd.
Ook in andere richtingen werd onderzoek gedaan. Zo werden de zaailingen van sommige planten gekweekt in een kleine Biogravistat-centrifuge. Ze creëerde een constante versnelling tot 1 g aan boord van het schip. Het bleek dat in fysiologische zin de middelpuntvliedende krachten voldoende zijn voor de zwaartekracht. In de centrifuge waren de zaailingen duidelijk georiënteerd langs de middelpuntvliedende krachtvector. In het stationaire blok werd daarentegen volledige desoriëntatie van de zaailingen waargenomen.
En in het apparaat "Magnitogravistat" werd het oriënterende effect van een andere factor - een niet-uniform magnetisch veld - bestudeerd. De invloed ervan op de zaailingen van krepis, vlas en dennen compenseerde ook de afwezigheid van een zwaartekrachtveld. Kortom, men kan jaloers zijn op de volharding van de onderzoekers. Eindelijk kwam het succes. En hij viel voor het lot van een kleine, onopvallende Arabidopsis-plant. Met een ontwikkelingscyclus van slechts ongeveer 30 dagen, groeit het goed op kunstmatige bodems. Tijdens de laatste expeditie aan boord van Salyut-6 bloeide Arabidopsis in de kamer van de Svetoblok-installatie. Op het Salyut-7-station, waar A. Berezovoy en V. Lebedev werkten, werd het experiment met de teelt van Arabidopsis bijzonder zorgvuldig voorbereid. Er was een afgesloten kamer "Fiton-3" met vijf cuvetten en één van ons. In cuvetten - agarsubstraat dat tot 98% water bevat. Naarmate de planten groeiden, konden ze zich van de lichtbron verwijderen. De zaden werden door de kosmonauten zelf gezaaid met behulp van een zaaikanon. Planten groeiden aanvankelijk langzaam. Maar op 2 augustus 1982 meldde V. Lebedev:
Er zijn heel veel knoppen en de eerste bloemen. De kosmonauten die op het station arriveerden, Svetlana Savitskaya, kregen een klein bosje Arabidopsis-bloemen aangeboden. Ze schetste het zorgvuldig. Bij het tellen op aarde werden 200 zaden gevonden in de peulen.
Deze ervaring weerlegde de mening dat het voor planten onmogelijk is om alle ontwikkelingsstadia te doorlopen zonder zwaartekracht - van zaadje tot zaadje.
Toegegeven, Arabidopsis is een zelfbestuiver, bevruchting vindt plaats nog voordat de knop opengaat. Toch is het succes enorm. En dit is niet alleen het succes van het wetenschappelijke team van het Instituut voor Plantkunde van de Academie van Wetenschappen van de Litouwse SSR, onder leiding van de academicus, maar ook van de kosmonauten Anatoly Berezovoy en Valentin Lebedev. Nu kunnen we zeggen dat de productie van ruimtegewassen praktisch is geboren, en de vooruitzichten ervan beoordelen.
Naar de buitenaardse kassen van de toekomst
Valentin Lebedev, die terugkwam van een vlucht van 211 dagen, beantwoordde de vraag: - Heeft u een kas nodig tijdens een lange vlucht? - antwoordde zo: - Zonder twijfel is het noodzakelijk. Door planten te verzorgen, botanische installaties te repareren en in sommige opzichten te verbeteren, realiseerden we ons dat zonder planten lange ruimteexpedities onmogelijk zijn. Voordat we naar de aarde terugkeerden, was het gewoon jammer om de planten eruit te trekken. We hebben ze heel voorzichtig eruit gehaald om geen enkele wortel te beschadigen.
Dergelijke kassen, meent de kosmonaut, zullen hele compartimenten van buitenaardse stations bezetten. Planten hebben immers een andere atmosfeer nodig dan mensen - met een hoog gehalte aan kooldioxide en waterdamp. Waarschijnlijk moet de andere optimaal zijn om te verkrijgen de grootste oogst zowel temperatuur als duur daglicht uren... En het belangrijkste is dat ze echt zonlicht nodig hebben.
Maak zeer grote patrijspoorten of heel glazen muren terwijl het technisch onmogelijk is. Blijkbaar zouden, samen met een lichte toename van de ramen, spiegelconcentrators moeten worden gebruikt. De lichtstroom die ze opvangen en in het compartiment sturen, kan via een systeem van lichtgeleiders aan de planten worden geleverd, net zoals ze vocht en voedingsstoffen krijgen. Dan zal de voorspelling van Tsiolkovsky uitkomen dat met de selectie van de meest productieve gewassen en optimale omstandigheden voor hun ontwikkeling, elke vierkante meter van een buitenaardse plantage in staat zal zijn om één inwoner van een ruimtenederzetting volledig te voeden.
We zijn er allemaal van overtuigd dat het zo zal zijn!
Het is niet alleen nuttig om planten te kweken, maar ook winstgevend!
Om een plant succesvol te laten ontwikkelen en meer fruit te produceren, is een rijke grond alleen niet voldoende. Het is bekend: wat? meer bladeren zal verlicht zijn zonnestralen, dus grotere oogst zal de plant in de herfst brengen. Echter, in gewassen bovenste bladeren, in de regel verduisteren ze de lagere, het is nutteloos om dit in de velden te bestrijden, maar dergelijke pogingen werden gedaan in kassen. Het bleek echter zowel moeilijk als duur om de planten uit elkaar te duwen terwijl ze groeiden, dus stopten ze met experimenteren. Maar toen herinnerden ruimtebotanici zich dit, die voorstelden om buitenaardse kassen niet op een plat, maar op een gebogen oppervlak te plaatsen. Op aarde zijn de stengels van planten onderhevig aan de zwaartekracht; evenwijdig aan elkaar omhoog lopen. Hun ruimtebroers ontwikkelen zich zonder zwaartekracht en de richting van hun groei wordt alleen bepaald door verlichting. Daarom kunnen ze worden geplant op bolvormige of cilindrische "velden", omringd door lampen van dezelfde vorm. De stengels van planten in dergelijke kassen bevinden zich langs de stralen van een bol of cilinder en zullen uit elkaar bewegen terwijl ze groeien. In dit geval is de verlichting lagere niveaus bladeren en bijgevolg zal de productiviteit van gewassen veel hoger zijn dan op aarde. De mogelijkheid om planten te kweken met radiale stengels werd bevestigd in een grondexperiment. Planten van verschillende tarwesoorten werden gekweekt in een opstelling met een bolvormig oppervlak dat rond drie onderling loodrechte assen roteerde met een snelheid van ongeveer 2 omwentelingen per dag. Het is natuurlijk moeilijk om vanaf de eerste experimenten te beoordelen hoe het zal gaan. Het idee is om getest te worden in een echte ruimtevlucht. Maar nu al benadrukken de auteurs dat "het gebruik van gebogen landingsoppervlakken ons in staat stelt zeer compacte en technologische ontwerpen van transportkassen aan te bieden voor levensondersteunende systemen voor ruimtepersoneel. ».
Geen mutaties
Het ISS ontving spruiten van de derde generatie erwten die in orbitale omstandigheden zijn gekweekt. Journalisten noemen Gennady Padalka al een opmerkelijke agronoom in de ruimte. In 1999 hief hij op het Mir-station de eerste korenaren op. De toewijzing van ruimtegrond is niet groot, het ingezaaide gebied bereikt het notitieboekje niet, dit is drieduizend keer minder dan de datsja "zeshonderd delen". Dit is een aardse back-up voor de ruimtekas. Op het ISS - precies hetzelfde. Het volgende experiment wordt hier voorbereid, de volgende zijn Japanse boerenkool en radijs. De belangrijkste vereisten voor planten die kandidaat zijn voor ruimtevluchten zijn compactheid en pretentieloosheid. Je zult moeten groeien met slechte verlichting en water geven, water in de ruimte wordt strikt gecontroleerd. Kasverlichting en twee computers die de plantengroei monitoren verbruiken slechts 60 watt. Een keer per week sturen astronauten gegevens terug naar de aarde, samen met foto's van de plantage. Inmiddels staat het station voor de derde generatie erwten in bloei. Er zijn in totaal zes planten, elk met drie peulen. Een beetje, maar voldoende om als bewezen te worden beschouwd - in ruimteomstandigheden worden planten geen mutanten. Het experiment begon 15 maanden geleden, genoeg voor een bemand ruimtevaartuig om Mars te bereiken. Wetenschappers kunnen al mogelijke kandidaatplanten benoemen.
Paarse bloemen hebben het interieur van het station merkbaar verlevendigd.
Aardexperimenten hebben aangetoond dat "Fitokonveyer" met 24-uurs verlichting van planten elke 4-5 dagen tot 300 g verse groenten kan produceren, dat is 3 keer meer dan bij een traditionele lay-out. De ontwikkelaars zijn van mening dat zo'n cilindrische transportbandkas veelbelovend is voor de productie van plantaardige producten op een Marsschip of orbitaalstation.
Hoeveel de natuur voor de mens betekent, communicatie met haar!
Groene planten zorgen voor een goed humeur, leiden af van de eentonige en vervelende actualiteit en kalmeren. De aanplant van groene planten zal grote vreugde brengen aan de bemanningen van ruimteschepen en stations. En zonder angst voor overdrijving kunnen we aannemen dat de "lila tak" in de ruimte voor mensen veel meer zal betekenen dan op aarde.
In de kassen van de toekomst worden planten uitgerust met speciale sensoren en apparaten. Ze zullen niet alleen hun toestand rapporteren, maar met behulp van automatisering zorgen voor de waterstroom en voedingsstoffen in de hoeveelheden die u nodig heeft. Ze zullen zelf het microklimaat van de hele kas kunnen regelen en de beste omstandigheden voor hun groei kunnen kiezen. En dit is vrij realistisch, omdat is vastgesteld dat alle planten reageren op veranderingen in omgevingsomstandigheden met stromen van elektrische aard - biostromen. Experimenten uitgevoerd in het laboratorium van I. Gunar, professor van de Timiryazev Agricultural Academy, toonden aan dat de temperatuurverandering in de zone van plantenwortels, evenals sommige chemische substanties die op de wortels inwerken, veroorzaken het verschijnen van zwakke biostromen, die worden geregistreerd door gevoelige recorders.
Om biostromen om te leiden, werden elektroden gebruikt die planten niet verwonden. Het bleek dat gezonde planten onmiddellijk reageerden op prikkels, op veranderingen in omstandigheden, terwijl zieke planten traag reageerden. Interessant is dat wanneer de wortels werden blootgesteld aan bijvoorbeeld een verzadigde oplossing van voedingszouten, de reactie van planten in dezelfde experimenten op de bladeren kon worden vastgelegd. Het blijkt dat informatie over veranderingen in de omstandigheden in de wortelzone naar de bladeren is verzonden. Dus de planten voelen? Waarschijnlijk.
In ruimtekassen is het raadzaam om vroegrijpe groenteplanten te kweken. het eenjarige planten- boerenkool, waterkers, komkommerkruid, dille. Deze planten bevatten een aanzienlijke hoeveelheid vitamine A, B1, B2, PP. Komkommerkruid bevat minder vitamines dan andere planten, maar het heeft: genezende eigenschappen, aangename geur en smaak van verse komkommers, wat het zeer aantrekkelijk maakt voor introductie in het dieet.
Omdat vitamines onder normale omstandigheden slecht worden bewaard, is het daarom aan te raden ze altijd vers te houden. Dit betekent dat het noodzakelijk is om de mogelijkheden van de kas te bestuderen om te voldoen aan de behoeften van de bemanning aan vitamines in de specifieke omstandigheden van de onder druk staande faciliteit.
Kasplanten moeten pretentieloos, ziekteresistent en onder normale omstandigheden goed bestudeerd zijn.
Het praktische gedeelte. Bonenexperiment
Op aarde zijn de stengels van planten onderhevig aan de zwaartekracht; evenwijdig aan elkaar omhoog lopen. Hun ruimtebroers ontwikkelen zich zonder zwaartekracht en de richting van hun groei wordt alleen bepaald door verlichting.
Ik besloot een experiment met bonen uit te voeren en duidelijk te laten zien hoe dit gebeurt. Ik nam de bonenzaden, wikkelde ze in natte kaasdoek en plaatste ze in een glazen beker (2), terwijl ik de positie van de beker periodiek veranderde. Een week later kwamen de zaden uit (3) en ik plantte ze in de grond (4). Ik keerde ook de potten met de geplante zaden om. Later ontsproten de bonen (5).
Als gevolg hiervan groeide en boog de plant alle kanten op. Dankzij dit vermogen kunnen planten in de ruimte meer gewassen opleveren dan op aarde, vanwege de compactheid en het gebrek aan zwaartekracht van de aarde.
https://pandia.ru/text/78/432/images/image002_27.jpg "width =" 200 "height =" 267 src = ">
https://pandia.ru/text/78/432/images/image004_15.jpg "breedte =" 269 hoogte = 192 "hoogte =" 192 ">
https://pandia.ru/text/78/432/images/image006_14.jpg "breedte =" 272 hoogte = 192 "hoogte =" 192 ">
links "width =" 450 "style =" width: 337.85pt ">
https://pandia.ru/text/78/432/images/image012_6.jpg "align =" left "width =" 794 "height =" 586 src = ">
De kas die ik aan het voorbereiden ben voor verdere experimenten
https://pandia.ru/text/78/432/images/image015_4.jpg "breedte =" 759 hoogte = 500 "hoogte =" 500 ">
https://pandia.ru/text/78/432/images/image017_2.jpg "align =" left "width =" 696 "height =" 404 src = ">
Het plantenteeltexperiment kreeg de naam Veg-01 en werd mogelijk gemaakt door het Veggie-systeem. Het doel is om te bestuderen hoe planten zich in een baan om de aarde gedragen.
Het Veggie-systeem werd in april 2014 aan het ISS geleverd als onderdeel van de SpaceX-missie. Op dat moment waren de zaden al 15 maanden oud. In Veggie worden ze ondergedompeld op een speciaal platform en verlicht door rode, blauwe en groene lichten.
Rode en blauwe lampen zijn nodig om een goede plantengroei te garanderen en tegelijkertijd te consumeren minste hoeveelheid energie. Groen is alleen nodig voor visuele waarneming (we zijn gewend om groene planten), maar in feite hebben ze geen effect op de groei.
Dit is het tweede plantengroei-experiment op het ISS. De eerste was ook succesvol, maar na 33 dagen werden de resulterende spruiten naar Florida gestuurd om onderzoek te doen. De slablaadjes van het Veg-01-project groeiden ook 33 dagen voordat de astronauten ze oogstten.
De astronauten zelf reageerden met warmte op het Veggie-project. In een interview zei de Canadees Chris Hadfield dat het ISS nooit saai is: er zijn altijd taken die moeten worden voltooid. Ze komen echter allemaal neer op het analyseren van instrumentmetingen en het werken met apparatuur. Iedereen vond het leuk om voor de planten te zorgen, ook omdat het het leven op het station gevarieerder maakt.
Waarom is het belangrijk
De eerste gedachte die bij je opkwam is waarschijnlijk juist. Het belang van het verbouwen van voedsel in de ruimte kan niet genoeg worden benadrukt. Nu krijgen astronauten voedsel van de aarde, maar in de toekomst, wanneer langere ruimtemissies vluchten naar andere planeten zullen omvatten, zal deze methode steeds duurder worden.
In 2030 bereidt NASA zich voor om een groep astronauten naar Mars te sturen. Tegen die tijd moet je een stabiel systeem voor de productie van voedsel creëren, omdat een enkele vlucht 150 tot 300 dagen duurt - dit hangt af van de positie van Mars.
Chell Lindgren, Scott Kelly en Kimiya Yui eten salade Zullen aardbewoners ooit velden kunnen zaaien op andere planeten? Zodat je de astronauten en dromers kunt nazingen dat "appelbomen zullen bloeien op Mars"? Misschien zullen we deze vraag binnenkort beantwoorden. Laten we het in de tussentijd hebben over specifiek ruimteonderzoek dat tot doel had het gedrag van planten onder zwaartekracht te bestuderen.
Dit werk is gepubliceerd als onderdeel van de populairwetenschappelijke artikelwedstrijd die in 2015 werd gehouden op de conferentie "Biology - Science of the 21st Century".
Waarschijnlijk hebben veel mensen een vraag: hebben planten ook gedrag? Is deze eigenschap van levende wezens niet het voorrecht van vertegenwoordigers van de uitsluitend dierenwereld? Het blijkt - nee! Stel je voor, planten hebben ook hun eigen "chips", waaronder: gevoeligheid voor externe prikkels, verschillende receptorprocessen, specifieke reacties op licht, temperatuur, zwaartekracht. En - wat heel merkwaardig is - planten hebben een verbazingwekkend vermogen om hun positie in de ruimte te bepalen. Het gaat over dit verbazingwekkende fenomeen van de plantenwereld waarover ik wil praten.
Zwaartekracht: een kleine stap voor een plant en een enorme sprong voor een wetenschapper
Trouwens, Arabidopsis is de allereerste plant die zich niet alleen liet zien in experimenten over de invloed van de afwezigheid van zwaartekracht op de groei, maar ook een volledige ontwikkelingscyclus in de ruimte doormaakte, waarbij ze met succes de effecten van alle ongunstige buitenaardse omstandigheden doorstond.
Fytohormonen: planten voelen ook!
Figuur 3. Wortelstatocyt rechtopstaand. EEN - het proximale deel van de cel (dichter bij het centrum). V - het distale deel van de cel (perifere). 1 - celwand, 2 - endoplasmatisch reticulum, 3 - plasmodesmus, 4 - kern, 5 - mitochondriën, 6 - cytoplasma, 7 - statoliet, 8 - wortel, 9 - wortelkap, 10 - statocyt. Tekening van Wikipedia.
Laten we eens nadenken over de vraag: hoe begrijpen planten waar de bodem is en waar de top? Een persoon kan bijvoorbeeld op elk moment bepalen of hij op de grond staat of hulpeloos ligt (voor dit vermogen om zijn plaats in de ruimte te bepalen, kan men zeggen dankzij het vestibulaire apparaat). En geïmmobiliseerde en stille planten moeten op andere manieren verfijnd worden.
Dus vertegenwoordigers van het plantenrijk hebben een speciale groep statocyte cellen, die specifieke zware constructies bevatten die snel bezinken onder invloed van de zwaartekracht (Fig. 3). Deze formaties heten statolieten.
Laten we zeggen dat de plant naar de grond is gebogen - grote, statolieten komen in het spel, die onder invloed van de zwaartekracht naar beneden "vallen" (dat wil zeggen, bezinken). Als gevolg hiervan worden nieuwe bodem (waar statolieten zijn) en top (waar ze afwezig zijn) gevormd. Verder wordt een hele cascade van reacties gelanceerd, ontworpen om het fysieke proces van sedimentatie van statolieten om te zetten in biochemische processen, die uiteindelijk leiden tot een gravitropische respons. Dit fenomeen is zeer complex en wordt niet volledig begrepen; we kunnen alleen met zekerheid zeggen wat erbij betrokken is hele netwerk verschillende tussenpersonen, secundaire boodschappers en natuurlijk fytohormonen... Ja, stel je voor, planten hebben ook hun eigen hormonen - weliswaar niet zo populair in termen van onderzoek als dierlijke hormonen, maar daarom niet minder interessant en belangrijk. Deze stoffen kunnen een hele reeks biologische effecten uitoefenen. Maar ik stel voor om te praten over auxine(hij is - indool-3-azijnzuur, IAA) als een belangrijke deelnemer aan de gravitrope reactie.
Dus wanneer een plant "omslaat", hoopt IAA zich op aan de onderkant van het door zwaartekracht gestimuleerde orgaan (we hebben al besproken hoe een plant zijn boven- en onderkant bepaalt). Dit leidt tot verschillende groeisnelheden van cellen aan weerszijden van de scheut en wortel. Het blijkt dat auxine is de bepalende factor bij de vorming van de gravitrope bocht... Het zou echter oneerlijk zijn om de auxine-assistenten buiten beschouwing te laten - speciaal PIN-eiwitten(uit het Engels. pin- pin), die het naar de plaats van impact transporteren. Er zijn veel van dergelijke dragereiwitten in de cel, hun classificatie is nogal ingewikkeld, maar het punt is dat het afhangt van het type en de hoeveelheid van deze eiwitten waar de auxine naartoe gaat. Het blijkt dat als er veel PIN-eiwitten aan de onderkant van de wortel zitten, daar auxine zal zijn om de groei te stimuleren.
En tot slot komen we op zo'n interessant punt als de verdeling van PIN-eiwitten in de celruimte. Immers, eiwitten zelf, hoewel ze dragers worden genoemd, worden de mogelijkheid van willekeurige beweging ontnomen. Hun distributie wordt gereguleerd door het cytoskelet. Plantencellen hebben ook hun eigen skelet en dit wordt niet weergegeven door botten en kraakbeen, maar door speciale stoffen: actine, tubuline en myosine. Het is belangrijk dat het deze structurele polymeren zijn die de mobiliteit van de meeste celcomponenten bepalen. Het actine-cytoskelet is als een enorm netwerk van wegen dat zich uitstrekt over het hele volume van de cel, waarlangs het transport van de meeste verbindingen wordt verzorgd.
En ook - het actine-cytoskelet is erg moeilijk te zien: zelfs het gebruik van een zeer sterke microscoop zou hiervoor niet voldoende zijn. Het punt is niet eens de extreem kleine omvang van deze structuur, maar in visualisatie * - het menselijk oog is immers niet in staat om deze dunne filamenten te onderscheiden die microfilamenten vormen, zelfs niet bij zeer hoge vergroting. En hier komen transgene planten ons te hulp. Ik weet zeker dat velen van jullie er op de een of andere manier over hebben gehoord, en meestal slecht. In feite zijn transgene planten een universeel hulpmiddel voor een bioloog, zonder welke het werk van een modern fysiologisch laboratorium onmogelijk is voor te stellen.
* - Hoe de diffractiebarrière te overwinnen en details te onderscheiden die kleiner zijn dan de helft van de golflengte, schreven we in het artikel " Beter om één keer te zien, of microscopie met ultrahoge resolutie" Voorbij de diffractiebarrière: Nobelprijs voor scheikunde 2014". In het bericht " "Beschreven nieuwe methode voorbereiding van microdia's, die de resolutie aanzienlijk kunnen verbeteren. - Ed.
Dus, "transgenen" zijn dezelfde planten (in ons geval Arabidopsis), gewoon voorzien van speciale eiwitten om een nieuw experimenteel model te creëren. Het blijkt dat we de kauwgom van Tal nemen en in zijn DNA het gen voor het groen fluorescerende eiwit introduceren ( GFP, groen fluorescerend eiwit). En dan onderzoeken we de getransformeerde plant onder een speciale confocale microscoop, belichtend met een laser. En, zoals ze zeggen, voila - we komen bij de uitgang digitale afbeelding, waarop de interne structuren perfect zichtbaar zijn, met name het actine-cytoskelet, dat we nodig hadden (Fig. 4).
* - De betekenis van GFP voor biologische experimenten bleek zo groot dat de Nobelprijs werd toegekend voor de ontdekking van deze marker: “ ". Wetenschappers waren echter niet tevreden en lieten de wereld nieuwe generaties fluorescerende eiwitten zien: “ » . - Ed.
Figuur 4. Zo ziet het actine-cytoskelet van de wortel eruit als het wordt belicht met een laser van een confocale microscoop. Helder dunne draden- microfilamenten, celranden schijnen minder fel. De schaalbalk is 50 µm. Foto door de auteur.
Nieuwe richtingen: wat gebeurt er daarna?
Misschien is iemand geïnteresseerd in waarom dergelijke onderzoeken met behulp van confocale microscopie nodig zijn en waar ze worden uitgevoerd? Plantgedrag in de ruimte - globaal thema onderzoek waar veel wetenschappelijke geesten aan werken. Ik kan echter een specifieke plaats noemen waar ook de meest actieve studie van de processen van gravitropisme plaatsvindt - dit is de afdeling Plantenfysiologie en Biochemie van St. Staatsuniversiteit... Hier werden specifieke experimentele conclusies getrokken, die hieronder zullen worden besproken. Ook omdat ik een student van deze afdeling ben en aan mijn masterscriptie werk (voor hulp wil ik het Resource Center for the Development of Molecular and Cellular Technologies van de St. Petersburg State University bedanken, en vooral hun prachtige confocale microscoop Leica TCS SPE).
En nu we kennis hebben gemaakt met de basishulpmiddelen, gaan we direct naar de resultaten van de uitgevoerde experimenten. Het fundamentele probleem dat ons in de loop van het werk interesseerde, was het gedrag van planten in de ruimte, en om dit op te lossen, voerden we experimenten uit met gravistimulatie van plantenmonsters met verdere visualisatie van het actine-cytoskelet. De taak was om de wortels van controle (verticaal groeiende) en door zwaartekracht gestimuleerde (horizontaal geplaatste) Arabidopsis-planten te vergelijken, en om het effect van verschillende reagentia op hen te onderzoeken.
Het bleek dat in normale (verticale) planten ontwikkelen er zijn veel axiaal georiënteerde microfilamenten - dat wil zeggen, die zijn co-directioneel met de zwaartekrachtvector. Maar in het geval van gravistimulatie, wanneer Arabidopsis op zijn zij ligt, treden er veranderingen op - met name het aandeel van die actinefilamenten die zich schuin of loodrecht op het aardoppervlak bevinden, neemt toe. Dit betekent dat de wortel echt leert dat de onderkant en bovenkant nu niet meer zijn waar ze voorheen waren, en al 20-30 minuten na deze "wisseling van polen" begint hij zich actief aan te passen aan nieuwe omstandigheden door zijn cytoskelet te heroriënteren. Deze mechanismen liggen ten grondslag aan de vorming van de gravitrope bocht - een structuur waarover we al zo lang en hardnekkig discussiëren.
Nog interessantere resultaten werden verkregen in het geval van de werking van verschillende reagentia op dezelfde planten (Fig. 5). Het is bekend dat onder stress (bijvoorbeeld tijdens gravistimulatie) het stresshormoon begint te worden gesynthetiseerd in plantencellen - ethyleen, die de processen van wortelgroei en scheutontwikkeling onderdrukt, maar de gravitropische reactie niet verstoort. Een aanvullende behandeling van Arabidopsis-wortels met een oplossing van ethephone (waaruit ethyleen wordt gevormd) onthulde een bijna totale demontage van het cytoskelet, en hoe langer de plant aan dit effect werd blootgesteld, hoe meer de actine-microfilamenten werden vernietigd. Er ontstond een gravitrope bocht, maar de wortel was veel korter.
Salicylzuur versnelde de reorganisatie van het cytoskelet en onderdrukte in het algemeen de gravitrope reactie door de synthese van ethyleen te onderdrukken. Dat wil zeggen, de wortels van de plant hebben de 90-graden flip niet als stress ervaren: ethyleen, ontworpen om stressveranderingen te signaleren, kwam immers niet vrij. Na een uur verzwakte het effect van het salicylaat echter en de plant, die stress voelde, kon een bocht vormen.
Maar toen Ca2+ van de celwanden werd verwijderd met behulp van een EGTA-oplossing (die de binding van calciumionen bevordert), werd de vorming van de gravitrope bocht volledig geremd.
Samenvattend kunnen we stellen dat al deze stoffen hun eigen effecten hebben op de plantengroei, en dat ze zowel stress kunnen onderdrukken als het effect van gravistimulatie kunnen versterken.
Figuur 5. Planten die verschillende invloeden hebben ondergaan. In de bovenste regel- normale (verticale) stand van de wortels, aan de onderkant- zwaartekracht (omgekeerde) wortels. In het geval van EGTA werden twee kleurstoffen gebruikt: de cyaankleur toont het actine-cytoskelet en de fuchsia-kleur toont de celkernen. Foto door de auteur.
Varianten van verticale en horizontale (bij plantrotatie 90 graden rechtsom) Arabidopsis groei binnen 12 uur. Col-0- wildtype, GFP-fABD2- Col-0-planten getransformeerd met het GFP-fABD2-construct. In het geval van door zwaartekracht gestimuleerde monsters ( rechts) de vorming van een gravitrope bocht wordt waargenomen onder invloed van een verandering in de zwaartekrachtvector. De pijl toont de toppen van de wortels, waarvan de cellen dienden als object voor de studie van het actine-cytoskelet.
In feite is dit onderzoek nog maar net begonnen. We hebben nog nieuwe experimenten met betrekking tot de behandeling van Tal rezuhovidok met verschillende activatoren en groeiremmers, regulatoren van auxinetransport. Formeel zijn er overigens nog geen wetenschappelijke artikelen: het werk houdt immers niet op, letterlijk elke week kun je over nieuwe resultaten praten.
Ik denk dat de vraag kan rijzen: waarom zijn deze experimenten überhaupt nodig? De mechanismen van de stressrespons beter begrijpen onder omstandigheden van een verandering in de zwaartekrachtvector. Dit zal je helpen beter te begrijpen wat planten precies ervaren in gewichtloosheid.
Wanneer is er leven op Mars?
Het idee van een geplande vlucht van mensen naar Mars met als doel daar een kolonie te stichten is niet nieuw, maar de controverse rond deze kwestie begon vanaf het moment dat het idee voor het eerst werd geuit. Er zijn heel, heel veel sceptici, zowel toen als nu.
Een van de recent gepubliceerde artikelen stelt dat een Marsschip met enige waarschijnlijkheid een spookschip kan worden als er tijdens de vlucht een ongeplande flare op de zon optreedt. In dit geval zal de stralingsdosis met een orde van grootte toenemen en de bemanning gemakkelijk doden.
De technologieën ontwikkelen zich echter voortdurend - zij het langzaam als het gaat om interplanetair reizen, maar toch ... Er zijn al ruimtevaartuigprojecten gecreëerd met een uniek beschermend afschermingsoppervlak dat in staat is om betrouwbare bescherming voor de gehele duur van de vlucht, en daarom kan het stralingsprobleem worden overwogen in theorie opgelost.
In hetzelfde artikel geeft de auteur uiting aan de mening dat een persoon in principe niet in staat is om lange tijd bestaan en werken met dezelfde mensen. Astronauten kunnen elkaar ooit doden, simpelweg omdat iemand op iemands voet stapt. En alle stress is de schuld, vooral van het feit dat er nergens te wachten is op hulp in de "muizenval" van de Mars-vlucht en er geen ontsnappingscapsules zijn om naar de aarde te ontsnappen.
Stress is dodelijk, dat is waar. Maar laten we eens kijken op de projectpagina Mars een(Fig. 6), in de sectie "Selectie van kandidaten" - en we zullen zien dat het vermogen om te gaan met moeilijke en conflictsituaties (de zogenaamde stressbestendigheid) misschien wel het belangrijkste criterium is voor het selecteren van toekomstige astronauten. Daarnaast zijn de projectdeelnemers mensen die zelf hun leven radicaal willen veranderen, in tegenstelling tot professionele kosmonauten, die specifieke taken krijgen, vaak zonder rekening te houden met hun persoonlijke mening.
De tijd voor de kolonisatie van Mars is in ieder geval nog niet aangebroken en we hebben nog zeker tien jaar voor de boeg. Welnu, de kandidaten die al zijn geselecteerd voor deelname aan het project zullen lange trainingen en grondige training op aarde krijgen. Wat zal hiervan komen - we zullen zien!
Terugkomend op de resultaten van onze puur laboratoriumexperimenten, moet worden gezegd dat ze: essentieel juist voor de fundamentele wetenschap. Ik zou echter willen hopen dat deze studies ooit de basis zullen vormen voor teeltprojecten. verse groenten en fruit op ruimteschepen of zelfs op andere planeten (laat me je eraan herinneren dat tot nu toe slechts een paar experimentele monsters van tarwe en sla in staat zijn geweest om een volledige vegetatiecyclus in ruimteomstandigheden te doorlopen). Interesse in buitenaardse ruimten ging gepaard met de ontwikkeling van de beschaving, hoewel deze ruimte heel andere dingen betekende. Nu is de mensheid in staat om, om haar interesse te bevredigen, specifieke plannen te ontwikkelen, omstandigheden te simuleren, om later, volgens berekeningen en resultaten van experimenten, waar mogelijk "rietjes te strooien". Kijk, en de Marstuin zal bloeien? ..
Internationaal ruimteprogramma Mars een is al genoeg in de pers besproken. De werving van kandidaten die besloten een enkeltje te kopen is afgerond. Nu hebben de projectmanagers een kolossale taak om alles voor te bereiden noodzakelijke voorwaarden om het begin van de kolonisatie van de Rode Planeet te vergemakkelijken (Fig. 7). Kolonisten zetten ambitieuze taken over de transformatie van Mars: het zou het ijs daar doen smelten, het broeikaseffect veroorzaken en, wanneer de waterkringloop zich stabiliseert, de planeet met planten bezaaien. In de tussentijd bestuderen we gewoon het gedrag van plantenorganismen in de hoop op succesvolle verkenning van nieuwe buitenruimten.
Figuur 7. Een van de belangrijkste taken van de wetenschappelijke expeditie is het bestuderen van de invloed van Mars op planten en vervolgens op hun eigen lichaam. Tekening van eggheado.com. ... ;