Credito d'immagine: NASA
Confuso? Allora sei proprio come le piante in una serra su Marte.
Naturalmente non esistono ancora serre. Ma gli esploratori a lungo termine, su Marte o sulla luna, dovranno coltivare piante: per il cibo, per il riciclo, per rifornire l'aria. E le piante non capiranno affatto quell'ambiente fuori terra. Non è quello per cui si sono evoluti e non è quello che si aspettano.
Ma in un certo senso, a quanto pare, probabilmente piacerà di più! Alcune parti, comunque.
"Quando si arriva all'idea di coltivare piante sulla luna o su Marte", spiega il biologo molecolare Rob Ferl, direttore della ricerca e dell'educazione biotecnologiche nello spazio dell'Università della Florida, "allora bisogna considerare l'idea di coltivare piante nel minor numero possibile di pressione atmosferica. "
Ci sono due ragioni. Innanzitutto, contribuirà a ridurre il peso delle forniture che devono essere sollevate da terra. Anche l'aria ha massa.
In secondo luogo, le serre marziane e lunari devono resistere in luoghi in cui le pressioni atmosferiche sono, nella migliore delle ipotesi, inferiori all'uno percento della Terra normale. Quelle serre saranno più facili da costruire e far funzionare se anche la loro pressione interna è molto bassa, forse solo un sedicesimo della Terra normale.
Il problema è che, a pressioni così basse, le piante devono lavorare sodo per sopravvivere. "Ricorda, le piante non hanno preadaption evolutivo all'ipobaria", afferma Ferl. Non c'è motivo per cui abbiano imparato a interpretare i segnali biochimici indotti dalla bassa pressione. E, in effetti, non lo fanno. Li interpretano male.
La bassa pressione fa agire le piante come se si stessero seccando.
In recenti esperimenti, supportati dall'Ufficio di ricerca biologica e fisica della NASA, il gruppo di Ferl ha esposto le giovani piante in crescita a pressioni di un decimo della Terra normale per circa ventiquattro ore. In un ambiente così a bassa pressione, l'acqua viene estratta molto rapidamente attraverso le foglie, quindi è necessaria acqua extra per riempirla.
Ma, dice Ferl, le piante hanno ricevuto tutta l'acqua di cui avevano bisogno. Anche l'umidità relativa è stata mantenuta a quasi il 100 percento. Tuttavia, i geni delle piante che avvertivano la siccità erano ancora attivati. Apparentemente, dice Ferl, le piante hanno interpretato il movimento accelerato dell'acqua come stress da siccità, anche se non vi è stata affatto siccità.
Questo è male. Le piante stanno sprecando le loro risorse se le impiegano cercando di affrontare un problema che non è nemmeno lì. Ad esempio, potrebbero chiudere gli stomi: i piccoli buchi nelle loro foglie da cui fuoriesce l'acqua. Oppure potrebbero lasciar cadere le foglie del tutto. Ma quelle risposte non sono necessariamente appropriate.
Fortunatamente, una volta comprese le risposte delle piante, i ricercatori possono modificarle. "Possiamo apportare alterazioni biochimiche che cambiano il livello degli ormoni", afferma Ferl. "Possiamo aumentarli o diminuirli per influenzare la risposta delle piante al suo ambiente".
E, in modo interessante, gli studi hanno trovato benefici in un ambiente a bassa pressione. Il meccanismo è essenzialmente lo stesso di quello che causa i problemi, spiega Ferl. A bassa pressione, non solo l'acqua, ma anche gli ormoni vegetali vengono eliminati più rapidamente dalla pianta. Quindi un ormone, ad esempio, che provoca la morte delle piante in età avanzata, potrebbe spostarsi nell'organismo prima che abbia effetto.
Gli astronauti non sono i soli a beneficiare di questa ricerca. Controllando la pressione dell'aria, ad esempio in una serra terrestre o in un bidone di stoccaggio, può essere possibile influenzare determinati comportamenti delle piante. Ad esempio, se conservi la frutta a bassa pressione, dura molto più a lungo. Ciò è dovuto alla rapida eliminazione dell'ormone etilene, che fa maturare i frutti e quindi marcisce. I prodotti agricoli trasportati da una costa all'altra in contenitori a bassa pressione potrebbero arrivare nei supermercati freschi come se fossero stati raccolti quel giorno.
Molto lavoro resta da fare. Il team di Ferl ha esaminato il modo in cui le piante reagiscono a un breve periodo di bassa pressione. Ancora da determinare è come le piante reagiscono a trascorrere più tempo - come tutta la loro vita - in condizioni ipobariche. Ferl spera anche di esaminare le piante a una più ampia varietà di pressioni. Ci sono intere suite di geni che si attivano a diverse pressioni, dice, e questo suggerisce una risposta sorprendentemente complessa agli ambienti a bassa pressione.
Per saperne di più su questa risposta genetica, il gruppo di Ferl è costituito da piante di bioingegneria i cui geni si illuminano di verde quando attivati. Inoltre stanno usando la tecnologia del microchip del DNA per esaminare fino a ventimila geni alla volta in piante esposte a basse pressioni.
Le piante svolgeranno un ruolo straordinariamente importante nel consentire agli umani di esplorare destinazioni come Marte e la Luna. Forniranno cibo, ossigeno e persino buon umore agli astronauti lontani da casa. Per sfruttare al meglio le piante al di fuori della Terra, "dobbiamo capire i limiti per coltivarle a bassa pressione", afferma Ferl. "E quindi dobbiamo capire perché esistono questi limiti."
Il gruppo di Ferl sta facendo progressi. "La parte interessante di questo è che stiamo cominciando a capire cosa ci vorrà davvero per utilizzare le piante nei nostri sistemi di supporto vitale". Quando arriva il momento di visitare Marte, dopo tutto le piante nella serra potrebbero non essere così confuse.
Fonte originale: NASA Science News
