Πώς η ραδιενέργεια και η μικροβαρύτητα μπορούν να δημιουργήσουν καλύτερες καλλιέργειες

 

Τα φυτά που αναπτύσσονται σε τροχιά γύρω από τη Γη, δηλαδή απαλλαγμένα από τη βαρυτική έλξη του πλανήτη, αυτονόητα βασανίζονται να διακρίνουν το πάνω και το κάτω. Αυτό τα ταλαιπωρεί, στην προσπάθειά τους να κυκλοφορούν νερό και θρεπτικές ουσίες στο εσωτερικό τους. Επίσης όμως περιπλέκει την ικανότητά τους για άντληση από τον αέρα του αναγκαίου διοξειδίου του άνθρακα για τη φωτοσύνθεση. Η ένταση που δημιουργεί η συνολική αυτή κατάσταση φαίνεται να αυξάνει τα επίπεδο γενετικών μεταλλάξεων που προκαλείται από ένα κάποιο επίπεδο ραδιενέργειας – από την οποία στο Διάστημα υπάρχει αρκετή, υπό μορφή κοσμικής ακτινοβολίας και υπολειμμάτων ηλιακών εκπομπών. Οι μεταλλάξεις όμως αποτελούν τη ζωτική ύλη όσων ασχολούνται με τη βελτίωση των φυτών.

Στην ίδια τη Γη, όσοι επιδιώκουν βελτίωση των φυτών την επιτυγχάνουν με το να εκθέτουν σπόρους ή φυτά σε ραδιοϊσότοπα, σε ακτίνες Χ και άλλα αντίστοιχα. Οι περισσότερες απ’ αυτές τις παρεμβάσεις είναι βλαβερές, άλλες όμως πετυχαίνουν τον στόχο – δηλαδή προσδίδουν στα φυτά ιδιότητες όπως η ανθεκτικότητα στην ξηρασία, η αντίσταση σε ασθένειες όπως ο περονόσπορος, ή τα κοντύτερα στελέχη που προτιμούν οι αγρότες – ή ακόμη γλυκύτερες γεύσεις, ζωηρότερα χρώματα ή λεπτότερες φλούδες που προτιμούν οι καταναλωτές. Παρόμοιες μεταλλάξεις, όταν αποσπώνται από τα αρχικά φυτά και προστίθενται σε ευρύτερες καλλιέργειες, αξίζουν εκατομμύρια. Η γενετική μετάλλαξη αποτελεί μια σημαντική επιχειρηματική δραστηριότητα.

Αυτή την επιχειρηματική δραστηριότητα θεωρεί ότι θα μπορέσει να υλοποιήσει καλύτερα η StarLab Oasis, εταιρεία με έδρα στο Αμπού Ντάμπι που προέκυψε το 2021 από την Τεξανή Nanotracks. Όπως αφήνει να φανεί και το όνομα της εταιρείας, εκείνο που σχεδιάζει είναι να κάνει αυτή την παρέμβαση αξιοποιώντας τη φυσική ραδιενέργεια που υπάρχει στο διάστημα. Οι ερευνητές της σκοπεύουν να αρχίσουν να στέλνουν φορτία από σπόρους στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό/ISS μέσα στο 2022: εκεί, οι σπόροι θα καλλιεργούνται από αστροναύτες που βρίσκονται στον διαστημικό σταθμό, θα φυτρώνουν και θα προκύπτουν συνδυασμοί και μεταλλάξεις τους.

Στη συνέχεια όμως, επόμενες γενεές σπόρων που θα προκύπτουν από αυτούς τους συνδυασμούς θα στέλνονται πίσω στη Γη και θα αφήνονται να φυτρώσουν σε θερμοκήπια της StarLab Oasis. Εκεί, θα υποβάλλονται σε δοκιμασίες: ξηρασία, ασθένειες παθογόνων, φτωχό έδαφος, ακραίες θερμοκρασίες, πεινασμένα έντομα. Όσα φυτά αντέξουν καλύτερα σ’ αυτές τις δοκιμασίες θα εκτρέφονται, εν συνεχεία, με την προσδοκία ότι θα προκύψουν πολύτιμες ποικιλίες.

Ήδη, έχει σημειωθεί μια κάποια επιτυχία με πιο περιορισμένη εκδοχή αυτής της προσέγγισης – με την εκτόξευση συσκευασιών σπόρων σε δορυφόρους και επαναφορά τους στη Γη μετά από μια περίοδο έκθεσής τους σε κοσμική ακτινοβολία. Η Κίνα λέει ότι έχει προβεί σε κάπου 30 τέτοιες αποστολές, επιτυγχάνοντας την παραγωγή τουλάχιστον 200 βελτιωμένων ποικιλιών φυτών. Ο Άλεν Χέρμπερτ, επικεφαλής της StarLab Oasis, εξηγεί ότι η εταιρεία του είναι η μόνη ιδιωτική επιχείρηση που ακολουθεί αυτή τη διαδικασία, ιδίως δε να καλλιεργήσει φυτά στο διάστημα γι’ αυτόν τον λόγο.

Ο Ρόμπερτ Φερλ και η Άννα-Λίζα Πολ, του Space Plant Lab του Πανεπιστημίου της Φλόριντα, έχουν διεξαγάγει πειράματα αξιοποιώντας τις δυνατότητες του ISS. Μεταξύ αυτών η μελέτη της Arabidopsis thaliana, μιας ποικιλίας κάρδαμου, που για τους βοτανολόγους αποτελεί το αντίστοιχο των ποντικιών ή των δροσόφυλλων για τους μελετητές των μεταλλάξεων σε ζώα ή έντομα, προκειμένου να φανεί πώς αντιδρά στις συνθήκες έλλειψης βαρύτητας όταν βρίσκεται σε τροχιά. Η απάντηση στο ερώτημα αυτό είναι ότι τα εν λόγω φυτά ενεργοποιούν ορισμένα γονίδια τα οποία υπό κανονικές συνθήκες παραμένουν εν υπνώσει, ενώ θέτουν εκτός λειτουργίας άλλα.

Κυρίως –βρήκαν οι ερευνητές και συνεργάτες τους– τα είδη που βρίσκονται σε τροχιά στο διάστημα συχνά μετακινούν πόρους από λειτουργίες όπως η σκλήρυνση των τοιχωμάτων των κυττάρων, λειτουργίες που έχουν περιορισμένη χρησιμότητα όταν λείπει η κατευθυντήρια δύναμη της βαρύτητας. Αντιθέτως, έτσι που προσπαθούν να καθορίσουν πού είναι το «πάνω», γίνονται πολύ ευαίσθητα στο φως. Τα φυτά, σύμφωνα με την Άννα-Λίζα Πολ, «αναζητούν στην εργαλειοθήκη του μεταβολισμού τους» τρόπους για να αντιδράσουν στο παράδοξο στρες που υφίστανται. Αποτέλεσμα: ανασύρουν εργαλεία τα οποία σπανίως χρησιμοποιούνται στη Γη, όμως οι ασχολούμενοι με τη βελτίωση των φυσικών ποικιλιών μπορούν να τα αξιοποιήσουν με επωφελείς τρόπους, προκειμένου να βελτιώσουν την ανταλλαγή αερίων από τα φυτά, να προκαλέσουν καλύτερη ανάπτυξη του ριζικού τους συστήματος ή να περιορίσουν το μέγεθος του στελέχους. Πάντως, ο χρόνος λειτουργίας του ISS δεν θα είναι απεριόριστος, οπότε η Nanotracks ήδη ασχολείται με σχέδια αντικατάστασής του: πρόκειται για το StarLab, έναν σχεδιαζόμενο επανδρωμένο διαστημικό σταθμό που προωθείται από ομάδα εταιρειών με επικεφαλής τη Lockheed Martin.

Ο StarLab σχεδιάζεται ως εμπορικό εγχείρημα, με τη βελτίωση φυτών να αποτελεί μία από τις πηγές εσόδων του. Δεν αναμένεται να έχει τεθεί σε τροχιά πριν από το 2027, και η αλήθεια είναι ότι τα χρονοδιαγράμματα για παρόμοιες πρωτοβουλίες αποδεικνύονται κατά κανόνα υπεραισιόδοξα. Αν όμως τελικά το σχέδιο αυτό προχωρήσει, τότε ένα από τα ουσιαστικά του τμήματα θα είναι ένα παράρτημα για την καλλιέργεια φυτών, χωροθετημένο δίπλα στον κυρίως χώρο διαμονής – κάτι σαν θερμοκήπιο, δίπλα σε σπίτι στη Γη. Δηλαδή μια φιλική, οικεία εικόνα…

Ίσως μάλιστα εκεί να ξεκουράζεται το πλήρωμα, μετά από μια μέρα δύσκολης διαστημικής δουλειάς.