Rajčata v kosmu: Průlom ve vesmírném zemědělství
29.10.2024 | Jan Šnábl
Vědci z Kalifornské univerzity v Riverside pracují na malém, geneticky upraveném rajčeti, které se chystá dobýt vesmír. Tato rostlina, jež dorůstá jen několika centimetrů, se připravuje na cestu na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS). V laboratoři na ISS se pak plánuje vypěstovat několik generací rajčat, což by bylo doposud poprvé a jednalo by se o významný milník vesmírného zemědělství.
Vesmírné mise, zejména ty dlouhodobé, jako jsou plány na kolonizaci Měsíce či Marsu, potřebují stálý zdroj potravy. Doprava potravin ze Země by byla drahá a logisticky náročná. Řešením je tedy pěstování plodin přímo ve vesmíru. Rajčata z UC Riverside byla geneticky upravena pomocí technologie CRISPR-Cas9, tak aby rostla v malém prostoru a poskytovala co největší množství ovoce. Díky svým kompaktním rozměrům mohou být ideální potravou pro astronauty.
Technologie CRISPR umožnila vědcům „přeprogramovat“ rajče tak, aby bylo menší a mělo více plodů na úkor listů a stonků. Tento proces získal podporu i od NASA, která poskytla grant ve výši 800 000 dolarů. Projekt se nazývá „Small Plants for Space Expeditions“ (SPACE) a jeho cílem jsou nejen rajčata, ale i další plodiny, které by mohly být v budoucnosti pěstovány ve vesmíru.
Kromě rajčat vědci pracují i na dalších systémech pro produkci jídla ve vesmíru. V laboratoři testují například pěstování hub, kvasinek a zelených řas, které nevyžadují sluneční světlo k růstu. Namísto fotosyntézy tyto organismy využívají jako zdroj energie sloučeninu zvanou acetát. Tento systém umožňuje získat až 4000 kalorií denně, což je mnohem efektivnější než tradiční fotosyntéza.
Fotosyntéza je proces, při kterém rostliny přeměňují energii ze slunce na potravu. Ačkoli je to úžasná přírodní technologie, je relativně neefektivní. Například pole sóji dokáže zachytit pouze 1 % sluneční energie, kterou přemění na biomasu (hmotu rostliny). Když však na to samé pole umístíte solární panely, získáte až 22 % sluneční energie ve formě elektřiny. Tato energie může být využita k výrobě acetátu, který pak může být použit k pěstování rostlin bez slunce. Podle výzkumu vědců z UC Riverside by tak mohlo být zachyceno až 8 % sluneční energie, což je podstatně více než při tradiční fotosyntéze.
Výzkum pěstování rostlin v malých prostorech má význam nejen pro vesmír, ale i pro Zemi. S nárůstem populace a změnami klimatu se tradiční zemědělství dostává na své limity. Pěstování plodin v interiérech, tzv. vertikální zemědělství, kde rostliny rostou v několika vrstvách na malém prostoru, se stává stále významnějším. Tento způsob je již dnes využíván pro pěstování především salátů a špenátu. Kompaktní verze rajčete z projektu SPACE by mohla být ideální pro pěstování v takovýchto podmínkách. Zároveň jsou tyto technologie potřebné pro regiony, kde je stále obtížnější pěstovat potraviny kvůli suchu či jiným klimatickým výzvám.
Pěstování plodin bez slunce by mohlo přinést revoluci v zemědělství. Vědci se snaží upravit rostliny tak, aby dokázaly zpracovávat acetát i v dospělosti, protože zatím je tento proces funkční jen v semenech při jejich klíčení. Pokud se jim to podaří, mohli bychom v budoucnu pěstovat rostliny v temnotě, za použití elektřiny, a to v místech, kde slunce není dostupné.
Technologie umělé fotosyntézy by mohla znamenat zásadní změnu ve způsobu, jakým lidstvo pěstuje potraviny. Zvyšování efektivity produkce jídla by snížilo závislost na zemědělské půdě a zmírnilo dopady zemědělství na životní prostředí. Vesmírné mise, urbanizace a změny klimatu budou vyžadovat nové přístupy k produkci potravin a výzkum z UC Riverside ukazuje, že cesta vede skrze inovace v genetickém inženýrství a pěstování bze přístupu slunečního záření.
Zdroje: