Welche Pflanzen haben die besten Überlebenschancen im Weltall?
Dieser Frage gehen die leitenden Ermittler Anna-Lisa Paul und Robert Ferl in der Studie nach Epigenetische Anpassung an die Raumfahrtumgebung – kumulierte genomische Veränderungen, die durch Generationen im Weltraum verursacht werden (Plant Habitat-03) Untersuchung, die bald zur Internationalen Raumstation an Bord von Northrop Grummans 18. kommerzieller Nachschubdienstmission für die NASA starten wird.
Von einer Generation zur nächsten?
Diese Untersuchung nutzt die einzigartige Umgebung an Bord der Raumstation, um ein faszinierendes Phänomen zu untersuchen. Wenn sie Umweltstress ausgesetzt sind, wie zum Beispiel in der Raumfahrt, erfahren Pflanzen überraschende epigenetische Veränderungen. Das heißt, anstatt bestehende Informationen in der DNA zu verändern, werden zusätzliche Informationen hinzugefügt, die die Genexpression beeinflussen.
Was unbekannt und noch nicht getestet ist, ist, ob diese Veränderungen von einer Pflanzengeneration zur anderen konstant bleiben, wie die adaptiven Veränderungen, die bei erdbasiertem Pflanzenstress auftreten.
Mit Plant Habitat-03 werden Samen von erdbasierten Pflanzen an Bord der Raumstation gezüchtet, im Orbit geerntet und zur Erde zurückgebracht. Diese Samen werden dann zusammen mit vergleichbaren Samen, die zuvor nicht in den Weltraum geflogen waren, erneut geflogen, um zu sehen, ob epigenetische Veränderungen durch die Raumfahrt zu Auswirkungen auf die nachfolgende Generation von Pflanzen führen, die in den Weltraum geflogen wurden.
Dieser Prozess wird den Forschern einen Einblick geben, wie sich Pflanzen im Weltraum von einer Generation zur nächsten anpassen.
Vorteile adaptiver Pflanzen
Die Pflanzenevolution auf der Erde kann Tausende von Jahren dauern, aber die Forschung an Bord der Station zielt darauf ab, zu sehen, ob sich Pflanzen in der Mikrogravitationsumgebung schnell durch epigenetische Veränderungen von einer Generation zur nächsten anpassen können.
Durch das Verständnis der Auswirkungen extremer Umgebungen auf Pflanzen können Wissenschaftler bestimmen, ob eine wachsende Pflanzengeneration im Weltraum nachfolgende Pflanzengenerationen mit einem ähnlichen Anpassungsvorteil hervorbringen kann.
„Plant Habitat-03 wird ein besseres Verständnis dafür liefern, wie das Epigenom zur Fähigkeit eines Organismus beiträgt, sich an Umweltstress anzupassen, sowohl in der aktuellen als auch in den nachfolgenden Generationen“, so Sharmila Bhattacharya, Programmwissenschaftlerin für Weltraumbiologie in der Abteilung für biologische und physikalische Wissenschaften der NASA bei NASA-Hauptquartier in Washington.
„Dies ist ein wichtiger Einblick, wie Astronauten potenziell wiederholte Generationen von Nutzpflanzen im Orbit sowie auf dem Mond oder Mars anbauen könnten, um an Bord zukünftiger Weltraummissionen Nahrung und andere Dienstleistungen bereitzustellen. Die Ergebnisse können auch die Entwicklung von Strategien zur Anpassung von Nutzpflanzen für das Wachstum unterstützen extreme Umgebungen auf der Erde.“
Diese Untersuchung, neben vielen anderen Forschungsinitiativen, wird es Wissenschaftlern ermöglichen, besser zu verstehen, wie biologische Phänomene auf die extremen Bedingungen des Weltraums reagieren. Diese Informationen sind von entscheidender Bedeutung, da sich die NASA auf zukünftige menschliche Erkundungen vorbereitet, einschließlich der Artemis-Missionen der Agentur, die Astronauten zum Mond schicken werden, um sich auf zukünftige Expeditionen zum Mars vorzubereiten.