За даними нового дослідження Університету Флориди, рослини починають реагувати на космічний політ майже відразу після відльоту із Землі. Дослідження, яке зафіксувало найперші етапи біологічної адаптації під час комерційної суборбітальної місії, опубліковане у журналі Microgravity. У ньому йдеться про результати експерименту, проведеного астронавтом під час польоту Blue Origin New Shepard NS-26 29 серпня 2024 року.
Експеримент із рослинами під час суборбітального польоту
Протягом понад двох десятиліть космічні біологи з Університету Флориди Роб Ферл та Анна-Ліза Пол працювали разом, щоб зрозуміти, як живі організми реагують на космічні польоти. Для цього дослідження вони розробили експеримент, щоб зафіксувати біологічні зміни під час різних етапів місії. Про це розповідає сайт: phys.org.
Науковці вже давно вивчають, як рослини та інші організми реагують після проведення днів, тижнів або місяців у космосі. Набагато менше відомо про біологічні зміни, що відбуваються під час перших хвилин космічного польоту, і як ці реакції змінюються в міру розвитку місії.
«Наука, яку можна проводити в суборбітальному польоті, реальна і варта цієї поїздки, — сказав Ферл. — Існує величезна внутрішня цінність самого суборбітального простору, включно з розумінням швидких змін у біології під час різних фаз космічного польоту, особливо перших кількох хвилин перебування в космосі».
Збереження зразків у контрольних трубках на чотирьох етапах польоту
Для місії Ферл взяв із собою десятки рослин арабідопсиса у спеціально розроблених трубках, прикріплених до його костюма, які він активував у чотирьох різних точках під час польоту в космос і назад: перед стартом, при досягненні мікрогравітації, в кінці безвагового стану під час початку спуску і під час приземлення. Трубки з рослинами підготували до польоту Пол і його колега Джордан Б. Каллахем, а потім Пол передав їх команді капсули Blue Origin перед стартом.
На наземному об’єкті оброблення вантажів Каллахем відстежував прогрес Ферла й водночас активував відповідний набір контрольних трубок, тоді як Пол вирушив назустріч капсулі, щоб керувати операцією посадки на місці. Скоординована операція дозволила дослідникам порівнювати рослини, які перебували у космічному польоті, з ідентичними рослинами, що залишилися на Землі, й вивчати, як зразки змінювалися від однієї фази місії до іншої.
Пристрої, відомі як фіксуючі трубки Космічного центру Кеннеді, зберігають біологічний матеріал у момент активації. Трубки, у розробленні яких допомогла команда Університету Флориди, використовувалися для сотень зразків, зібраних під час місій космічного шатла та Міжнародної космічної станції. Використання їх на борту New Shepard дозволило дослідникам застосувати перевірену орбітальну дослідницьку технологію для суборбітального космічного польоту.
Пол сказав, що години тренувань і підготовки, які команда пройшла перед місією, виявилися безцінними. Активації мали відбуватися саме в потрібні моменти, як у польоті, так і на Землі, щоб створити значущі порівняння між зразками з космічного польоту та їхніми земними контролями.
Зміна активності генів рослин залежно від фази місії
Активність генів змінюється під час польоту. Результати дають одне з найчіткіших уявлень того, що відбувається під час переходу із Землі в космос. Дослідники виявили понад 1200 генів, активність яких змінилася під час польоту. Відповіді відрізнялися між листям і корінням і варіювалися в різних фазах місії.
Багато з уражених генів беруть участь у тому, як рослини реагують на стресові умови та зміни навколишнього середовища. Результати свідчать про те, що акліматизація до космічного польоту не є одноразовою біологічною адаптацією, яка відбувається після того, як організм досягає космосу. Натомість це поступовий процес, що включає різні реакції під час запуску, входження у мікрогравітацію, спуску та повернення на Землю.
Результати експерименту дають науковцям детальніше уявлення про те, як відбувається біологічна акліматизація до космічного польоту.
Як вчені безпосередньо проводять експерименти в космосі?
Окрім біологічних відкриттів, місія продемонструвала, що академічний дослідник може особисто проводити експеримент під час космічного польоту в умовах «у звичайному одязі», не покладаючись цілком на автоматизацію чи спеціально навчених астронавтів.
Багато експериментів у космічних польотах мають або працювати автономно, або проводитися астронавтами, відповідальними за різноманітні дослідження. Під час NS-26 Ферл літав з конкретною метою доглядати за експериментом, який він і Пол розробили. Він міг спостерігати за процесом відбору зразків, перевіряти, чи консерванти належним чином покривають зразки, регулювати рух трубок, щоб забезпечити швидке збереження, та записувати спостереження щодо часу та якості кожного зразка.
Ферл написав статтю щодо польотів науковців у космос, де ділиться власним досвідом від польоту на борту New Shepard компанії Blue Origin та обґрунтовує ідею відправлення вчених у космос разом з їхніми експериментами. «Залучення самого дослідника до процесу створює кращу науку та кращих науковців», — пише Ферл, стверджуючи, що особисте спостереження за експериментом може дати розуміння, яке важко отримати віддалено.
Успішна місія показала, що науковці можуть ефективно керувати своїми експериментами під час космічного польоту і що комерційні суборбітальні космічні апарати можуть служити платформами для досліджень. Такий підхід дає дослідникам прямий доступ до середовища, що оточує експеримент, і можливості робити спостереження, недоступні через автоматизацію чи віддалений контроль.
