Astronauta Steve Swanson zbiera część plonów w czerwcu 2014 r. Źródło:NASA
Pożywne i bezpieczne rośliny byłyby suplementem diety wspomagającym dalekie misje kosmiczne.
Astronauci w kosmosie żywią się przetworzonymi, wstępnie pakowanymi racjami kosmicznymi, takimi jak owoce, orzechy, czekolada, koktajle z krewetek, masło orzechowe, kurczak i wołowina, by wymienić tylko kilka. Często były one sterylizowane przez ogrzewanie, liofilizację lub napromienianie, aby były trwałe, a kluczowym wyzwaniem dla amerykańskiej Agencji Kosmicznej NASA było znalezienie sposobu na hodowlę bezpiecznej, świeżej żywności na pokładzie.
W nowym badaniu w Frontiers in Plant Science Dr Christina Khodadad, badaczka z Kennedy Space Center i współautorzy donoszą o udanej uprawie sałaty — czerwonej sałaty rzymskiej odmiany „Outredgeous” — na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Pokazują, że sałata uprawiana w kosmosie jest wolna od drobnoustrojów chorobotwórczych i jest bezpieczna do spożycia i jest co najmniej tak samo pożywna jak rośliny uprawiane na Ziemi. Dzieje się tak pomimo tego, że rośnie pod mniejszą grawitacją i bardziej intensywnym promieniowaniem niż na Ziemi.
Astronauci Scott Kelly i Kjell Lindgren próbują sałaty wyhodowanej na pokładzie ISS w sierpniu 2014 r. Źródło:NASA
Oprócz pożądanej zmiany diety, świeże produkty dostarczyłyby astronautom dodatkowego potasu oraz witamin K, B1 i C — składników odżywczych, które są mniej obfite w paczkowanych racjach żywnościowych i mają tendencję do degradacji podczas długotrwałego przechowywania. Ponadto uprawa roślin byłaby szczególnie przydatna podczas długodystansowych misji kosmicznych, takich jak nadchodzące misje Artemis-III (planowane lądowanie ludzi na południowym biegunie Księżyca do 2024 r.), obecny program SpaceX i planowana pierwsza załogowa misja NASA na Marsa na koniec lat dwudziestych.
„Zdolność do uprawy żywności w zrównoważonym systemie, który jest bezpieczny do spożycia przez załogę, stanie się krytyczna, gdy NASA będzie zmierzać w kierunku dłuższych misji. Zielone warzywa liściaste typu sałatkowego mogą być uprawiane i spożywane na świeżo przy niewielkich zasobach” – mówi Khodadad.
W latach 2014-2016 sałata była uprawiana na pokładzie ISS ze sterylizowanych powierzchniowo nasion w ramach systemów produkcji warzyw (nazywanych „Veggie”), komorach wzrostu wyposażonych w oświetlenie LED i system nawadniania, specjalnie zaprojektowanych do uprawy roślin w kosmosie. Plony rosły bez zakłóceń wewnątrz jednostek Veggie przez 33 do 56 dni, dopóki członkowie załogi nie zjedli części dojrzałych liści (bez żadnych negatywnych skutków!). Pozostała część została głęboko zamrożona do czasu transportu z powrotem na Ziemię w celu analizy chemicznej i biologicznej.
Astronauta Shane Kimbrough przed komorą „Veggie” na ISS w listopadzie 2016 r. Źródło:NASA
Jako kontrolę naukowcy wyhodowali rośliny kontrolne na Ziemi w tych samych warunkach, co było możliwe, ponieważ dane dotyczące temperatury, dwutlenku węgla i wilgotności były rejestrowane na pokładzie ISS i replikowane w laboratoriach Centrum Kosmicznego Kennedy'ego z 24-48 godzinnym opóźnieniem.
Sałata uprawiana w kosmosie była podobna w składzie do roślin kontrolnych uprawianych na Ziemi, z tym wyjątkiem, że w niektórych (ale nie wszystkich) próbach tkanka roślinna uprawiana w kosmosie była bogatsza w pierwiastki takie jak potas, sód, fosfor, siarka i cynk. a także w fenolach, molekułach o udowodnionym działaniu przeciwwirusowym, przeciwnowotworowym i przeciwzapalnym. Sałata uprawiana w kosmosie i na Ziemi miała również podobny poziom antocyjanów i innych przeciwutleniaczy, które mogą chronić komórki przed uszkodzeniem przez wolne, reaktywne rodniki tlenowe.
Naukowcy zbadali również społeczności drobnoustrojów rosnące na roślinach. Typowe rośliny uprawiane na Ziemi są siedliskiem zróżnicowanego zestawu drobnoustrojów. Mogą to być wyspecjalizowani, pożyteczni goście zwani komensalami (którzy nie szkodzą ani nie przynoszą korzyści gospodarzowi) lub przypadkowi towarzysze. Ponieważ mogą one wpływać na zdrowie roślin i ich przydatność jako żywność, naukowcy wykorzystali technologię sekwencjonowania DNA nowej generacji, aby scharakteryzować społeczności grzybów i bakterii rosnących na sałacie.
Zidentyfikowali 15 najliczniejszych rodzajów drobnoustrojów na liściach i 20 w korzeniach i odkryli, że różnorodność i tożsamość tych drobnoustrojów była podobna w przypadku sałaty uprawianej w kosmosie i na Ziemi. To podobieństwo było zaskakujące, biorąc pod uwagę wyjątkowe warunki panujące na MSK:naukowcy zamiast tego spodziewali się, że sprzyjają one rozwojowi odrębnych społeczności drobnoustrojów.
Co ważne, żaden z wykrytych rodzajów bakterii nie powoduje chorób u ludzi. Dalsze testy potwierdziły, że liście nigdy nie zawierały żadnych niebezpiecznych bakterii, o których wiadomo, że okazjonalnie zanieczyszczają uprawy, takich jak E. coli, Salmonella i S. aureus, a liczba zarodników grzybów i pleśni na nich również mieściła się w normalnym zakresie dla odpowiednich upraw. do spożycia przez ludzi.
Autorzy wnioskują, że sałata uprawiana w kosmicznych jednostkach Veggie jest bezpieczna do spożycia. Te zachęcające wyniki otwierają drzwi do eksperymentów z innymi pożywnymi i smacznymi roślinami na pokładzie stacji kosmicznej, aby pomóc astronautom przenieść się dalej w kosmos.
„Międzynarodowa Stacja Kosmiczna służy jako stanowisko testowe dla przyszłych długoterminowych misji, a tego typu testy wzrostu roślin pomagają poszerzyć zestaw kandydatów, które można skutecznie hodować w warunkach mikrograwitacji. Przyszłe testy będą badać inne rodzaje roślin liściastych, a także małe owoce, takie jak papryka i pomidory, aby zapewnić dodatkowe świeże produkty w diecie astronautów” – podsumowuje współautor, dr Gioia Massa, naukowiec z Kennedy Space Center.
Odniesienie:„Mikrobiologiczna i żywieniowa analiza upraw sałaty uprawianych na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej” Christina L. M. Khodadad, Mary E. Hummerick, LaShelle E. Spencer, Anirudha R. Dixit, Jeffrey T. Richards, Matthew W. Romeyn, Trent M. Smith, Raymond M. Wheeler i Gioia D. Massa, 6 marca 2020 r., Frontiers in Plant Science .
DOI:10.3389/fpls.2020.00199
