Schwerkraft ist eine Konstante für alle Organismen auf der Erde. Es wirkt auf jeden Aspekt unserer Physiologie, Verhalten und Entwicklung – egal, was Sie sind, Sie in einem Umfeld, wo Schwerkraft uns fest auf den Boden Wurzeln, entwickelt.

Aber was passiert, wenn Sie aus dieser vertrauten Umgebung entfernt und in eine Situation außerhalb Ihrer evolutionären Erfahrung gelegt? Das ist genau die Frage bitten wir jeden Tag die Pflanzen wachsen wir in unserem Labor. Beginnen sie hier in unserem erdgebundenen Labor, aber sie sind auf ihrem Weg in den Weltraum. Was könnte ein mehr neuartige Umfeld für eine Pflanze als die Schwerelosigkeit der Raumfahrt.

Durch das Studium, wie Pflanzen zum Leben im Raum reagieren, können wir erfahren wie sie auf Veränderungen der Umwelt anpassen. Pflanzen sind nicht nur entscheidend für fast jede Facette des Lebens auf der Erde. Pflanzen werden entscheidend für unseren Erkundungen des Universums. Mit Blick auf eine Zukunft der Raumkolonisation, ist es wichtig zu verstehen, wie Pflanzen von Planeten ergehen werden, bevor wir im Raum Außenposten zu recyceln, Luft und Wasser und ergänzen unser Essen auf sie verlassen.

So sogar während wir hier auf dem Boden bleiben, unsere Forschung Pflanzen heben Sie ab und fahren zur internationalen Raumstation (ISS). Sie haben uns bereits gegeben einige Überraschungen über wachsende in der Schwerelosigkeit – und einen Teil unser Denken darüber, wie Pflanzen auf der Erde wachsen erschüttert.

Lernen von gestresste Pflanzen

Pflanzen machen vor allem große Forschungsthemen, wenn Sie Umweltbelastungen interessiert sind. Weil sie an einem Ort – festsitzen müssen nennen wir Biologen festsitzende Organismen – Pflanzen geschickt umgehen mit was auch immer ihre Umgebung auf sie wirft. Umzug in eine günstigere Stelle keine Option, und sie können wenig tun, um die Umgebung um sie herum ändern.

Aber was sie tun können ist, ihre internen "Umwelt" – verändern und Pflanzen Meister sind der Manipulation ihres Stoffwechsels zu Störungen von ihrer Umgebung bewältigen. Diese Eigenschaft ist einer der Gründe, warum wir Pflanzen in unsere Forschung nutzen; Wir können auf sensible Reporter von Umweltveränderungen, auch in neue Umgebungen wie Raumfahrt zu zählen.

Leute wurden neugierig auf die Reaktion der Pflanzen auf Raumfahrt von Anfang an unsere Fähigkeit, dorthin zu gelangen. Wir starteten unsere erste Raumfahrt-Experiment auf Space Shuttle Columbia im Jahr 1999 und das, was, die wir gelernt und sind immer noch neue Hypothesen, wie Pflanzen mit Schwerelosigkeit umgehen Betankung.

Wir sind in Florida, unsere Forschung-Pflanzen sind im Raum

Raumfahrt erfordert spezialisierte Wachstum Lebensräume, Spezialwerkzeuge für Beobachtung und Entnahme von Proben und natürlich spezielle Menschen, kümmern uns um das Experiment im Orbit.

Ein typisches Experiment beginnt auf der Erde in unserem Labor mit der Pflanzung von ruhenden Arabidopsis Samen in Petri Platten mit einem Nährstoff Gel. Dieses Gel (im Gegensatz zu Boden) legte in Schwerelosigkeit bleibt, und bietet Wasser und Nährstoffe den Pflanzen benötigen. Die Platten werden dann in dunklen Tuch, zum Kennedy Space Center und schließlich in der Dragon-Kapsel auf einer Falcon 9 Rakete, eine Fahrt zur ISS zu fangen geladen eingewickelt.

Sobald angedockt, fügt ein Astronaut die Platten in der Pflanze Wachstum Hardware. Das Licht im Inneren regt die Samen zu keimen, Kameras zeichnen das Wachstum der Sämlinge im Laufe der Zeit und am Ende des Experiments, der Astronaut 12 Tage alte Pflanzen ernten und speichern Sie sie in Tuben Konservierungsmittel.

Sobald uns auf der Erde zurück, können wir mehr Tests ausführen, auf dem erhaltenen Proben zu die einzigartigen metabolischen Prozessen untersuchen die Pflanzen während auf Orbit beschäftigt.

Entwirren sie wieder im Labor

Eines der ersten Dinge, die wir fanden war, dass bestimmte Wachstumsstrategien zu verwurzeln, dass jeder Schwerkraft eigentlich überhaupt nicht erforderlich muss übernommen hatte.

Um Wasser und Nährstoffe zu finden, brauchen die Pflanzen ihre Wurzeln wachsen Weg von, wo sie gepflanzt werden. Auf der Erde Schwerkraft ist die wichtigste "Cue" für die Richtung zu wachsen, aber Pflanzen auch Touch (man denke an die Wurzelspitze als eine empfindliche Fingerkuppe) zu helfen, um Hindernisse herum zu navigieren.

Zurück im Jahr 1880 zeigte Charles Darwin, dass wenn Sie Pflanzen entlang einer schrägen Fläche wachsen, die Wurzeln nicht sofort aus dem Samen wachsen, aber lieber Joggen auf der einen Seite. Diese Wurzel Wachstumsstrategie nennt man "neigen." Darwin stellte die Hypothese, dass eine Kombination von Schwerkraft und die Wurzel berühren seinen Weg über die Oberfläche hinter sich - und seit 130 Jahren, das ist, was alle anderen auch gedacht.

Wir verfolgen diese Veränderungen der Genexpression in Echtzeit durch spezifische Proteine mit einem fluoreszierenden Marker beschriften. Anlagen mit glühenden fluoreszierende Proteine können dann "report" wie sie auf ihre Umwelt reagieren, wie es passiert ist. Diese veränderter Pflanzen fungieren als biologische Sensoren – "Biosensoren" kurz. Spezialkameras und Mikroskope lassen Sie uns folgen, wie die Pflanze die fluoreszierende Proteine genutzt wird.

Erkenntnisse aus dem Weltraum

Diese Art der Forschung gibt uns neue wie Pflanzen spüren und reagieren auf äußere Reize auf eine grundlegende, molekularen Ebene zu verstehen. Je mehr wir erfahren wie Pflanzen wir sind für das Verständnis, wie Pflanzen mit den sich ändernden umgehen will reagieren Roman und extreme Umgebungen, die eher bereit Umgebungen sind sie gegen hier auf der Erde.

Und natürlich werden unsere Forschung kollektive Bemühungen unserer Biologie von dem Planeten zu informieren. Die Beobachtung, dass Schwerkraft nicht ebenso wichtig für die Pflanzen als wir einmal Gedanken willkommene Nachricht für die Perspektive der Landwirtschaft auf andere Planeten mit geringer Schwerkraft und sogar auf Raumschiff ist wo gibt es keine Schwerkraft. Menschen sind Entdecker, und wenn wir die Umlaufbahn der Erde verlassen, Sie können darauf wetten, dass wir Pflanzen mitnehmen werde!

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