Astronauten Steve Swanson skördar en del av skörden i juni 2014. Kredit:NASA
Näringsrika och säkra grödor skulle vara ett kosttillskott för att underlätta rymduppdrag på långa avstånd.
Astronauter i rymden lever på bearbetade, färdigförpackade rymdransoner som frukt, nötter, choklad, räkcocktails, jordnötssmör, kyckling och nötkött för att nämna några. Dessa har ofta steriliserats genom uppvärmning, frystorkning eller bestrålning för att få dem att hålla och en viktig utmaning för den amerikanska rymdorganisationen NASA har varit att ta reda på hur man odlar säker, färsk mat ombord.
I en ny studie i Frontiers in Plant Science , Dr Christina Khodadad, en forskare vid Kennedy Space Center, och medförfattare rapporterar den framgångsrika odlingen av en salladsgröda - röd romainesallat av sorten "Outredgeous" - ombord på den internationella rymdstationen (ISS). De visar att rymdodlad sallad är fri från sjukdomsframkallande mikrober och säker att äta, och är minst lika näringsrik som jordodlade växter. Detta trots att den odlats under lägre gravitation och mer intensiv strålning än på jorden.
Astronauterna Scott Kelly och Kjell Lindgren smakar på salladen som odlades ombord på ISS i augusti 2014. Kredit:NASA
Bortsett från en välkommen förändring i kosten, skulle färskvaror ge astronauterna ytterligare kalium samt vitaminer K, B1 och C - näringsämnen som är mindre rikligt förekommande i färdigförpackade ransoner och tenderar att brytas ned under långtidsförvaring. Dessutom skulle odling av grödor vara särskilt användbar vid rymduppdrag på långa avstånd, som de kommande Artemis-III-uppdragen (planerade att landa människor på månens sydpol 2024), det nuvarande SpaceX-programmet och NASA:s första besättningsuppdrag till Mars, planerat för slutet av 2020-talet.
"Förmågan att odla mat i ett hållbart system som är säkert för besättningskonsumtion kommer att bli avgörande när NASA går mot längre uppdrag. Bladgrönsaker av salladstyp kan odlas och konsumeras färska med få resurser”, säger Khodadad.
Mellan 2014-2016 odlades sallad ombord på ISS från ytsteriliserade frön inom Vegetable Production Systems (med smeknamnet "Veggie"), odlingskammare utrustade med LED-belysning och ett bevattningssystem, speciellt utformat för att odla grödor i rymden. Grödorna växte ostört inuti Veggie-enheterna i 33 till 56 dagar, tills besättningsmedlemmarna åt en del av de mogna löven (utan några negativa effekter!). Resten var djupfryst tills transporten tillbaka till jorden för kemisk och biologisk analys.
Astronaut Shane Kimbrough framför 'Veggie'-kammaren på ISS i november 2016. Kredit:NASA
Som en kontroll odlade forskarna kontrollväxter på jorden under samma förhållanden, vilket var möjligt eftersom temperatur-, koldioxid- och fuktighetsdata loggades ombord på ISS och replikerades i Kennedy Space Centers laboratorier med en 24-48 timmars fördröjning.
Rymdodlad sallad liknade i sammansättning de jordodlade kontrollerna, förutom att i vissa (men inte alla) försök tenderade rymdodlad växtvävnad att vara rikare på element som kalium, natrium, fosfor, svavel och zink, såväl som i fenoler, molekyler med bevisad antiviral, anticancer- och antiinflammatorisk aktivitet. Rymd- och jordodlad sallad hade också liknande nivåer av antocyanin och andra antioxidanter, som kan skydda celler från skador av fria, reaktiva syreradikaler.
Forskarna undersökte också de mikrobiella samhällena som växer på växterna. Typiska jordodlade växter hyser en mångfald av mikrober. Dessa kan inkludera specialiserade, välgörande gäster som kallas commensals (som varken skadar eller gynnar deras värd), eller slumpartade medarbetare. Eftersom dessa kan påverka växternas hälsa och deras lämplighet som föda, använde forskarna nästa generations DNA-sekvenseringsteknologi för att karakterisera samhällena av svampar och bakterier som växer på sallad.
De identifierade de 15 mest förekommande mikrobiella släktena på bladen och 20 i rötterna, och fann att mångfalden och identiteten hos dessa mikrober var liknande för sallad från rymden och jorden. Denna likhet var överraskande, med tanke på de unika förhållandena i ISS:forskarna hade istället förväntat sig att dessa skulle gynna utvecklingen av distinkta mikrobiella samhällen.
Viktigt är att inga av de upptäckta bakteriesläktena är kända för att orsaka sjukdom hos människor. Ytterligare tester bekräftade att bladen aldrig bar några farliga bakterier som är kända för att ibland kontaminera grödor, såsom coliform E. coli, Salmonella och S. aureus, medan antalet svamp- och mögelsporer på dem också var inom det normala intervallet för att produkterna skulle passa. för mänsklig konsumtion.
Författarna drar slutsatsen att sallad som odlas i rymdburna Veggie-enheter är säker att äta. Dessa uppmuntrande resultat öppnar dörren för experiment med andra näringsrika och välsmakande grödor ombord på rymdstationen, för att hjälpa till att driva astronauter längre ut i rymden.
"Den internationella rymdstationen fungerar som en testbädd för framtida långvariga uppdrag, och dessa typer av växttillväxttester hjälper till att utöka sviten av kandidater som effektivt kan odlas i mikrogravitation. Framtida tester kommer att studera andra typer av lummiga grödor såväl som små frukter som peppar och tomater, för att hjälpa till att ge kompletterande färskvaror för astronautdieten”, avslutar medförfattaren Dr. Gioia Massa, projektforskare vid Kennedy Space Center.
Referens:"Microbiological and Nutritional Analysis of Lettuce Crops Grown on the International Space Station" av 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 och Gioia D. Massa, 6 mars 2020, Frontiers in Plant Science .
DOI:10.3389/fpls.2020.00199
