p No mês passado, um foguete disparou de uma plataforma de lançamento da NASA na Virgínia, com destino à Estação Espacial Internacional. Aninhado entre os 7, 400 libras de suprimentos era um punhado de sementes projetadas para abrir novas janelas para nosso conhecimento de como as plantas crescem no espaço - informações que poderiam levar ao cultivo de alimentos frescos no espaço para as pessoas a bordo da estação espacial ou à produção de biocombustíveis em nosso próprio planeta. p As sementes do designer foram criadas no laboratório de Norman Lewis, um cientista da Washington State University que liderou o esforço de muitos anos para levar as sementes ao espaço. Os esforços de Lewis finalmente foram recompensados ​​quando uma nave espacial decolou da instalação de voo Wallops da NASA na madrugada de 21 de maio. É o primeiro experimento a ser conduzido no habitat de planta avançado da NASA - a câmara de crescimento ambiental mais avançada já no espaço - no International Estação Espacial.

p As sementes crescerão na planta Arabidopsis, mais comumente conhecido como agrião. O experimento coloca a erva daninha comum, frequentemente encontrados ao longo da estrada ou em rachaduras na calçada, diretamente na vanguarda da colonização do espaço. Pois se as pessoas vão embarcar em uma missão de anos de duração a Marte, eles precisarão cultivar alimentos frescos ao longo do caminho. Fazer isso, precisamos entender como as plantas crescem no espaço.

p Lewis está trabalhando com pesquisadores da EMSL, o Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais, um Departamento de Energia Office of Science User Facility no Pacific Northwest National Laboratory. A cientista do EMSL Mary Lipton conduzirá a análise de milhares de proteínas das plantas para entender como as plantas cultivadas no espaço se comparam a suas contrapartes cultivadas em condições idênticas - exceto pela força da gravidade - no Centro Espacial Kennedy em Cabo Canaveral, Flórida

p O projeto conta com mais de 180 sensores treinados nas usinas, fazendo medições detalhadas de temperatura, iluminação, oxigênio, dióxido de carbono, umidade e outras variáveis ​​conforme a estação espacial se precipita mais de 17, 000 milhas por hora ao redor da Terra, 254 milhas acima de nossas cabeças.

p A gravidade da Terra ainda é formidável nessa altitude, então não é muito certo chamar o ambiente de "gravidade zero". As plantas estarão em um estado contínuo de queda livre, um ambiente que os cientistas chamam de "microgravidade".

p É a primeira vez que as plantas serão cultivadas no espaço sob condições precisamente controladas, e em comparação com contrapartes idênticas cultivadas em condições igualmente precisas. Na estação espacial, uma rodada de dados será coletada a cada cinco segundos, e três câmeras vão tirar duas fotos todos os dias para monitorar o crescimento.

p No cerne do experimento estão seis tipos de Arabidopsis:um tipo selvagem, um com um mecanismo de captura de carbono aprimorado e quatro com síntese de lignina comprometida.

p O foco está na lignina, a substância resistente da parede da planta que permite que as plantas desafiem a gravidade e cresçam em pé. Os cientistas vão estudar como as plantas respondem às condições de gravidade zero da estação espacial. Por exemplo, as plantas ainda crescerão "para cima" mesmo em um ambiente de microgravidade?

p A lignina atende bem as plantas de muitas maneiras. Isso torna as plantas difíceis de comer, protegendo-os de herbívoros. Ele protege o sistema que transporta nutrientes e água por toda a planta. E permite que desafiem a gravidade e cresçam em vez de serem bolhas amorfas presas ao solo.

p Mas o material, uma parede literal dentro de uma planta, também é uma barreira para os pesquisadores da EMSL e de outros lugares que tentam criar novos biocombustíveis à base de plantas. A lignina torna as plantas resistentes à manipulação química, para a transformação em biocombustíveis à base de plantas. Daí o interesse em explorar o comportamento de plantas deficientes em lignina para os de base terrestre, vida cotidiana.

p "As plantas muito reduzidas em lignina ainda podem viver e crescer, mas eles não são realmente fortes o suficiente para prosperar na maioria das condições. Eles não conseguem se manter de pé sozinhos - é como ter menos ossos no corpo para mantê-lo estruturalmente intacto. Mas nas condições de microgravidade, as plantas podem ficar bem com menos lignina, "disse Lewis, um professor regentes no Instituto de Química Biológica da WSU.

p Plantas viáveis ​​com menos lignina oferecem muitas coisas. Na terra, menos lignina se traduz em métodos mais fáceis de extrair energia útil da planta. No espaço, se a energia da planta pode ser direcionada para longe da criação de lignina amorfa, talvez mais da planta pudesse ser comida - mais comida para astronautas em missões de longo alcance e talvez mais oxigênio produzido para os astronautas respirarem. Isso também tornaria as plantas cultivadas no espaço mais fáceis de reciclar.

p Enquanto os cientistas cultivam coisas no espaço há 30 anos - alface, repolho, batatas, girassóis, ervilhas - as plantas criadas pelo laboratório de Lewis são as plantas mais sofisticadas que já existiram na estação espacial.

p Essas plantas faziam parte de estudos recentes no laboratório de Lewis, que incluiu o cientista EMSL Kim Hixson, que recebeu seu Ph.D. no laboratório de Lewis no mês passado. Lá, Lewis lidera uma equipe com conhecimento extraordinário sobre a lignina - moléculas que controlam seus padrões de deposição e o que acontece quando genes ou proteínas-chave são eliminados. Como estudante de pós-graduação no laboratório, Hixson estudou formas de moléculas conhecidas como desidratases, que realizam grande parte da magia molecular envolvida na regulação da lignina nas plantas.

p "Na terra, as plantas precisam de lignina; dá às plantas a rigidez para resistir à gravidade. Mas o que acontece em uma situação de microgravidade? Isso é o que estamos explorando, "disse Hixson.

p Hixson e colegas da WSU encontraram indícios de que uma mudança nos níveis de lignina afeta o que é conhecido como "fosfoproteoma, "o subconjunto de proteínas que são ativamente ativadas ou desativadas sob certas condições.

p Embora Lewis seja um fazendeiro espacial veterano, tendo crescido Douglas fir, trigo e outras plantas em ônibus espaciais quando estavam em uso, Os recursos de hoje na EMSL e em outros lugares oferecem a ele um olhar mais profundo do que nunca sobre o que está acontecendo dentro das fábricas.

p Ele e Lipton têm uma colaboração de longa data, e Lewis confiou nos recursos do EMSL para fazer alguns dos primeiros trabalhos que prepararam o terreno para o experimento atual. Lipton, que tem uma nomeação conjunta na WSU, faz parte do consórcio financiado pela NASA que Lewis formou vários anos atrás para prosseguir com a pesquisa. O projeto também inclui cientistas da Universidade do Novo México, o Consórcio do Novo México e o Laboratório Nacional de Los Alamos.

p A ciência no terreno atingirá um auge no final deste outono, depois que as plantas da estufa espacial são colhidas e voam de volta para a Terra. As ervas daninhas do espaço serão cortadas e cortadas em cubos e transportadas para vários laboratórios, incluindo EMSL, onde ajudarão a preparar o terreno para o nosso futuro, neste planeta e em outros lugares.