Menu

Astrobotanik

Bugünkü makalemizin konusu biraz ilginç, Astrobotanik. Günümüzden yaklaşık 450 milyon yıl önce, Ordovisyen döneminde, bitkiler karalar üzerinde yaşamaya başlamışlardır. İlerleyen zaman diliminde böceklerin de ortaya çıkmasıyla, bitki çeşitliliği artmış ve günümüzdeki geniş bitki popülasyonu oluşmuştur. Yeni dönem bilim insanları bitkilerin karasal yolculuklarını Dünya yörüngesinin dışına taşımayı hedefliyorlar. Bu düşünce her ne kadar bilim-kurgu filmlerinden çıkmış gibi görünse bile aslında oldukça gerçekçi ve mümkün.

Her ne kadar biz farkında olmasak da bitki yaşamı insanlar için kritik öneme sahiptir. Beslenme, oksijen/karbondioksit dengesi, zihinsel sağlığın iyileştirilmesi gibi pek çok alanda bitkiler büyük rol oynamaktadır. Bitkiler uzay uçuşları sırasında Dünya üzerinde var olandan farklı bir ortama maruz kalırlar. Bu ortam değişimini incelemek ve bitkiler için en uygun koşulları sağlamak özellikle astrobotanikçiler için popüler bir konu haline gelmiştir.

Astrobotanik Nedir?

Astrobotanik; bitkilerin uzay boşluğunda ve diğer gezegenlerde yaşam olasılığını ve bu ortamların bitkiler üzerindeki etkilerini inceleyen bilim dalıdır.

Mikro yerçekimi, oksidatif stres, soğuk stresi ve iyonlaştırıcı radyasyon gibi pek çok faktör bitkiler üzerinde strese neden olmaktadır. Bu stres faktörleri kök büyümesinden, bitki verimliliğine kadar pek çok koşulu etkiler. Uzun uzay yolculuklarında kendi yaşam dengemizi koruyabilmek biz insanların ana hedeflerinden biridir ve bu dengenin en büyük bileşeni bitkilerdir.

Uzay aracında bulunan bir biyo-rejeneratif yaşam destek sistemi su/gaz döngüsü, su filtrasyonu gibi optimum koşulların sağlamasının yanı sıra psikolojik olarak uzay yolcuları üzerinde olumlu etkiler yaratacak ve yolculuğun daha rahat gerçekleşmesini sağlayacaktır.

Mini Mars Üssü

Resim-1. Mars on Earth Project kapsamında geliştirilen 3D baskı astrobotanik deney kapsülü.

Uzay Salatası

Peki, diyelim ki uzay aracında ayaklarımızı uzattık ve sonsuz karanlığın içinden küçük mavi noktayı, Dünyamızı seyrediyoruz ve o an canınız, kalabalık akşam sofralarımızın orta süsü, kaşık salatası çekti. Memleket hasretinizi ne kadar giderir bilmem ama bu hayalinizi uzayda da gerçekleştirebilmeniz mümkün.

Kırmızı marul, kabak, biber, buğday, kırmızı marul, pirinç, domates, ıspanak ve brokoli; uzay tesislerinde yetiştirilen ve üretimleri sürdürülen bitkiler arasındadır. Veggie olarak bilinen sebze üretim sistemi uzay araçlarında bulunan bir uzay bahçesidir ve bu bahçenin amacı astronotların diyetlerine taze sebzeler eklenerek uzay aracındaki mutluluk ve refah arttırılırken aynı zamanda bitkiler üzerinde araştırmalar yapılmasını sağlamaktır.

Uzayda yetiştirilen bitkilerin daha kısa köklere ve kök tüylerine sahip, kökte bulunan hücre duvarlarının ise daha ince olduğu ve mikro yerçekiminin kök büyümesi üzerindeki olumsuz etkilerinin yönlü ışık ile azaltılabileceği şuan da elde edilen sonuçlardan bazılarıdır.

Astrobotanik Astrobotabic

Resim-2. ISS Bitki yetiştirme ünitesi. (Image Credit: NASA)

Arısız Bahçe Mi?

Ne yazık ki mevcut tozlaştırıcıların (böcekler, arılar, rüzgar gibi) eksikliği ve ağırlıksız ortam hala daha ciddi problemlere neden olmaktadır. Tozlaştırıcı eksikliği özellikle tohum kalitesini düşürürken, ağırlıksız ortam özellikle hücre duvarında bulunan modifiye edici enzimlerin ifadesinde farklılıklara neden olmaktadır.

Hücre duvarı; bitki hücresini dış etkilerden korur, destek ve dayanıklılık sağlar. Duvardaki enzimlerin değişmesi duvarı meydana getiren proteinlerin yapısında da değişikliğe neden olur ve bu değişiklik bitki duvarında incelmeye sebebiyet verir. Ağırlıksız ortamda gazların konvektif karışımı görülmemektedir yani Dünya üzerinde bulunan sıcaklık gradyanları bu ortamda görülmez.

Bu durum oksijen beslenmesini ciddi şekilde sınırlar, incelen hücre duvarı hücrenin bu değişikliklere adaptasyonunu azaltır. Bu sınırlama, özellikle bitki kökleri gibi metabolik olarak aktif bölgelerde hipoksik bölgelerin oluşmasına neden olur.

Astrobotanik Astrobotabic

Resim-3. ISS’de yetiştirilen marul örneği. (Image Credit: NASA)

Uzayda Topraksız Tarım

Arabidopsisthaliana (Fare kulağı teresi) olarak bilinen bir model organizma, özellikle uzay ortamının bu olumsuz etkilerini incelemek ve çözüm üretmek için tercih edilmektedir. Uluslararası Uzay İstasyonu’nda (ISS) uzaya gönderilen mekiklerde topraksız tarım uygulamaları yürütülmektedir.

Topraksız tarım uygulamalarında bitkilerin ihtiyacı olan besinler sıvılaştırılmış gübreler kullanılarak karşılanmaktadır. Bu uygulamada bitki kökleri su kültürlerinde yetiştirilebileceği gibi sadece ışık yardımı ile havada da durdurulabilmektedir. Bitki köklerinin ne tarafa uzayacağı ise mekiğin hareket doğrultusuna ve ışık kaynağının yönüne bağlıdır.

Clinostat ve Biodomes Deneyleri

Bitki çalışmalarının bir kısmı da uzay koşullarının sağlandığı platformlarında yer yüzeyinde gerçekleştirilmektedir. Clinostat, Biodomes veya uzak kırmızı ışık kullanılarak yapılan deneyler son zamanlarda oldukça popülerdir.

Clinostat; numuneyi sürekli olarak mikro yerçekimini taklit edecek şekilde döndüren bir ekipmandır. Bu döndürme sayesinde gravitropik testler yapılır. Biodomes; kontrollü ekolojik yani biyo-rejeneratif yaşam destek sistemidir.

Uygun gaz alışverişi, bitki büyümesi ve yetiştiriciliği, su döngüsünü içeren bir habitat oluşturulmak hedeflenmektedir. Her dalga boyu bitki sisteminde farklı bir mesaja sahiptir. Özellikle çiçekli bitki çalışan astrobotanikçilerin sıklıkla tercih ettiği ekipman “uzak kırmızı ışık” belirli dalga boylarında bitki gelişimini düzenlemek için kullanılır.

Tohumlar kırmızı ışığa maruz kaldığında çimlenme gecikirken mavi-mor ışık bitki büyümesini önemli ölçüde destekler. Uzay uçuşları için en ideal ışık kaynağı mavi ve kırmızı ışığın birlikte kullanıldığı kombinasyonlardır. Mavi-kırmızı kombinasyon, hem kök gelişimini hem de fotosentezi önemli ölçüde destekler.

Diğer Çalışmalar

Tüm bu çalışmalara ek olarak; NASA tarafından gerçekleştirilen bir liken çalışması (Xanthoriaelegans) sonucunda Mars’ta sıvı suyun mevcut olabileceği herhangi bir bölgede, kısa bir süre için bile olsa, bir çok hücreli simbiyotik (iki canlının tek bir organizma gibi birbirleriyle yardımlaşarak bir arada yaşamaları) organizmanın en azından birkaç hafta hayatta kalabileceği ve geçici olarak fotosentez yapma yeteneğine sahip olabileceği söylenmektedir.

Kaynak

https://astrobotany.com/
https://www.nasa.gov/spacebio/our-experiments
https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2009.0362
(Jean-Pierre de Vera, DiedrichMöhlmann, FrederikeButina, AndreasLorek, RolandWernecke, andSieglindeOtt.Astrobiology.Mar 2010.215-227.
http://doi.org/10.1089/ast.2009.0362)

Beğen  2
Sonraki Yazı
Yazar

Moleküler Biolog. Mars on Earth Project gönüllüsü ve web sitesi yazarı. (Molecular Biologist. Volunteer & Author of "Mars on Earth Project" web page.)

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir