Радиация — не помеха для космических культур

Семена льна могут расти в радиоактивной почве вблизи загрязнённой зоны Чернобыльской аварии без существенных изменений в их белках, показывают эксперименты. Это исследование может указать путь к выращиванию культур в космосе, на Луне или на Марсе.

Радиоактивность, сохраняющаяся в почве вблизи места аварии на Чернобыльской АЭС, не помешала жизни вернуться на эту украинскую территорию. Исследователи обнаружили, что богатые маслом растения льна, выращенные в высокорадиоактивной почве, могут адаптироваться и процветать практически без проблем.

У первого поколения растений изменения затронули лишь около 5% белков. Исследователи также собрали данные по второму поколению льна, выращенному на радиоактивном участке земли вблизи Чернобыля. Остаётся загадкой, как лён — источник растительных волокон и пищевого масла — биохимически адаптировался к высокорадиоактивной среде. В любом случае, исследователи были удивлены, увидев, что «радиоактивная чернобыльская зона — не пустыня, а полна жизни», по словам Мартина Гайдуха, старшего научного сотрудника Института генетики и биотехнологии растений Словацкой академии наук.

«Моё любимое предположение состоит в том, что когда жизнь на Земле эволюционировала, радиоактивность на поверхности Земли была гораздо более выражена, чем сегодня, — сказал Гайдух. — И поэтому растения как-то «помнят» это, [что] помогло им адаптироваться в радиоактивной зоне Чернобыля».

Изучение белков, а не ДНК

Словацкие исследователи решили сосредоточиться на протеоме (наборе белков), а не на ДНК растительных геномов. Это связано с тем, что прошлые исследования Гайдуха показали, что уровень транскрипции генов не обязательно приводит к изменению белков растения, а значит, изменённая экспрессия генов может не влиять на физическое выживание растения.

Гайдух и его коллеги выращивали растения льна как на радиоактивном чернобыльском участке, так и на незагрязнённом участке в местном городе, а затем собирали семена льна для анализа. Они обнаружили изменения лишь в 4,9% белков из 720 изученных белковых пятен.

Следующее поколение и сравнение с соей

Несмотря на неопределённость в том, как изменения белков помогли растениям противостоять местной радиации, исследователи выявили определённые изменённые белки, связанные с тем, как растительные клетки посылают химические сигналы друг другу.

Результаты исследования льна также хорошо соотносятся с более ранним исследованием сои. В обоих случаях растения испытали низкий процент изменений белков, но семена льна накопили в 10 раз меньше радиоактивности, чем семена сои.

Исследование льна было подробно описано в выпуске журнала Environmental Science & Technology от 15 сентября 2010 года.

«Сейчас мы готовим рукопись по второму поколению растений, где мы сравниваем содержание белков в процессе развития семян между растениями, выращенными на радиоактивных и контрольных чернобыльских полях», — сказал Гайдух.

Озеленение космоса

Уровни радиоактивности в чернобыльской почве не обязательно сравнимы с интенсивностью радиоактивности в космосе или в инопланетном грунте. Но чернобыльские эксперименты могут помочь определить радиационную толерантность растений, которые в конечном итоге могут стать кандидатами в культуры для космических колонистов на Луне или Марсе.

Такая устойчивость может оказаться особенно важной, если семенам культур предстоит долгое, возможно, шестимесячное путешествие на Марс. Семена растений могут подвергаться воздействию более высоких уровней радиации от Солнца и высокоэнергетических космических лучей на космическом корабле, если у того не будет достаточной защиты, компенсирующей отсутствие атмосферы Земли.

Даже если семена достигнут Марса без значительных радиационных повреждений, им также придётся иметь дело с более высокими уровнями радиации на поверхности красной планеты. Знание о том, что некоторые семена растений могут хорошо справляться с определёнными уровнями радиоактивности, может снизить опасения по поводу того, сколько защиты требуется.

Однако радиация — лишь одна из проблем для будущих космических культур. Меньшее влияние гравитации — ещё один фактор на такой планете, как Марс.

Но растения, кажется, хорошо справляются даже в условиях микрогравитации — семена пшеницы, летавшие на российской станции «Мир», смогли прорасти на Земле. Соя и другие потенциальные культуры также успешно росли на Международной космической станции.

Возможно, большей проблемой для земных растений станет не столько знакомая угроза радиации. В конце концов, исследователи до сих пор не знают, насколько хорошо растения могут справляться с ростом в инопланетной почве.