Crédit d'image: NASA
Confus? Ensuite, vous êtes comme des plantes dans une serre sur Mars.
Bien sûr, il n'y a pas encore de serres. Mais les explorateurs à long terme, sur Mars ou sur la Lune, devront cultiver des plantes: pour la nourriture, pour le recyclage, pour reconstituer l'air. Et les plantes ne vont pas du tout comprendre cet environnement extraterrestre. Ce n'est pas ce pour quoi ils ont évolué et ce n'est pas ce qu'ils attendent.
Mais à certains égards, il se trouve qu'ils vont probablement l'aimer mieux! Certaines parties de toute façon.
«Lorsque vous arrivez à l'idée de faire pousser des plantes sur la lune ou sur Mars», explique le biologiste moléculaire Rob Ferl, directeur de la recherche et de l'éducation en biotechnologie de l'agriculture spatiale à l'Université de Floride, «alors vous devez considérer l'idée de faire pousser des plantes dans une pression atmosphérique aussi réduite que possible. "
Il y a deux raisons. Tout d'abord, cela aidera à réduire le poids des fournitures qui doivent être soulevées de la terre. Même l'air a une masse.
Deuxièmement, les serres martiennes et lunaires doivent résister dans des endroits où les pressions atmosphériques sont, au mieux, inférieures à un pour cent de la Terre normale. Ces serres seront plus faciles à construire et à exploiter si leur pression intérieure est également très faible - peut-être seulement un seizième de la Terre normale.
Le problème est que, dans ces pressions extrêmement basses, les plantes doivent travailler dur pour survivre. «N'oubliez pas que les plantes n'ont pas de préadaptation évolutive à l'hypobarie», explique Ferl. Il n'y a aucune raison pour eux d'avoir appris à interpréter les signaux biochimiques induits par la basse pression. Et, en fait, ils ne le font pas. Ils les interprètent mal.
La basse pression fait que les plantes se dessèchent.
Dans des expériences récentes, soutenues par le Bureau de recherche biologique et physique de la NASA, le groupe de Ferl a exposé de jeunes plantes en croissance à des pressions d'un dixième de la Terre normales pendant environ vingt-quatre heures. Dans un tel environnement à basse pression, l'eau est extraite par les feuilles très rapidement, et donc de l'eau supplémentaire est nécessaire pour la reconstituer.
Mais, dit Ferl, les plantes ont reçu toute l'eau dont elles avaient besoin. Même l'humidité relative a été maintenue à près de 100%. Néanmoins, les gènes des plantes qui ont détecté la sécheresse étaient toujours activés. Apparemment, dit Ferl, les plantes ont interprété le mouvement accéléré de l'eau comme un stress dû à la sécheresse, même s'il n'y a eu aucune sécheresse.
C'est mauvais. Les plantes gaspillent leurs ressources si elles les dépensent à essayer de résoudre un problème qui n’est même pas là. Par exemple, ils pourraient fermer leurs stomates - les minuscules trous dans leurs feuilles d'où l'eau s'échappe. Ou ils pourraient laisser tomber leurs feuilles. Mais, ces réponses ne sont pas nécessairement appropriées.
Heureusement, une fois que les réponses des plantes sont comprises, les chercheurs peuvent les ajuster. «Nous pouvons effectuer des modifications biochimiques qui modifient le niveau d'hormones», explique Ferl. "Nous pouvons les augmenter ou les diminuer pour affecter la réponse des plantes à son environnement."
Et, curieusement, des études ont trouvé des avantages dans un environnement à basse pression. Le mécanisme est essentiellement le même que celui qui cause les problèmes, explique Ferl. À basse pression, non seulement l'eau, mais aussi les hormones végétales sont chassées de la plante plus rapidement. Ainsi, une hormone, par exemple, qui fait mourir les plantes de la vieillesse peut se déplacer dans l'organisme avant qu'elle ne prenne effet.
Les astronautes ne sont pas les seuls à bénéficier de cette recherche. En contrôlant la pression atmosphérique, par exemple dans une serre terrestre ou un bac de stockage, il peut être possible d'influencer certains comportements des plantes. Par exemple, si vous conservez des fruits à basse pression, ils durent beaucoup plus longtemps. C’est à cause de l’élimination rapide de l’hormone éthylène, qui fait mûrir et pourrir les fruits. Les produits agricoles transportés par camion d'une côte à l'autre dans des conteneurs à basse pression pourraient arriver dans les supermarchés aussi frais que s'ils avaient été cueillis ce jour-là.
Il reste encore beaucoup à faire. L'équipe de Ferl a étudié la réaction des plantes à une courte période de basse pression. Reste à déterminer comment les plantes réagissent à des périodes de temps plus longues - comme toute leur vie - dans des conditions hypobares. Ferl espère également examiner les plantes à une plus grande variété de pressions. Il existe des suites entières de gènes qui sont activés à différentes pressions, dit-il, ce qui suggère une réponse étonnamment complexe aux environnements à basse pression.
Pour en savoir plus sur cette réponse génétique, le groupe de Ferl est constitué de plantes de bio-ingénierie dont les gènes brillent en vert lorsqu'ils sont activés. De plus, ils utilisent la technologie des puces à ADN pour examiner jusqu'à 20 000 gènes à la fois dans des plantes exposées à de faibles pressions.
Les plantes joueront un rôle extrêmement important en permettant aux humains d'explorer des destinations comme Mars et la Lune. Ils fourniront de la nourriture, de l'oxygène et même de la bonne humeur aux astronautes loin de chez eux. Pour tirer le meilleur parti des plantes hors Terre, «nous devons comprendre les limites de leur croissance à basse pression», explique Ferl. "Et puis nous devons comprendre pourquoi ces limites existent."
Le groupe de Ferl progresse. "Ce qui est passionnant, c'est que nous commençons à comprendre ce qu'il faudra pour vraiment utiliser les plantes dans nos systèmes de survie." Quand vient le temps de visiter Mars, les plantes en serre ne sont peut-être pas si confuses après tout.
Source d'origine: NASA Science News
