أظهرت التجارب التي أُجريت على الطحالب التي نمت على متن مكوك الفضاء كولومبيا اثنتين من مهمات المكوك الفضائي أن النباتات لم تتصرف بالطريقة التي توقعها العلماء في ظل انعدام الجاذبية تقريبًا.
نما طحلب السقف الشائع (Ceratodon purpureus) في حلزونات مدهشة في اتجاه عقارب الساعة ، وفقًا لفريد ساك ، الباحث الرئيسي في الدراسة وأستاذ البيولوجيا الخلوية والجزيئية في جامعة ولاية أوهايو.
لاحظ هو وزملاؤه هذا حتى في الثقافات الطحلبية التي نمت على متن ثاني مهمتين من مهمتي مكوك الفضاء ، STS-107 ، والتي تفككت عند عودتها في أوائل عام 2003. تم استرداد معظم الأجهزة التي احتوت الطحلب على الأرض لاحقًا ، مع بعض مزارع الطحالب لا تزال سليمة.
توقع الباحثون نموًا عشوائيًا غير منظم ، كما يظهر مع كل نوع آخر من النباتات يتم نقله في الفضاء.
قال ساك: 'لا نعرف سبب نمو الطحالب بشكل غير عشوائي في الفضاء ، لكننا وجدنا أنماطًا لولبية متميزة'.
أبلغ هو وزملاؤه النتائج التي توصلوا إليها في النسخة الحالية على الإنترنت من مجلة بلانتا.
طحلب السقف الشائع هو نبات بدائي نسبيًا حيث يتم توجيه خلايا معينة ، تسمى خلايا الأطراف ، بواسطة الجاذبية في نموها. تُرى استجابة الجاذبية هذه فقط عندما يظل الطحالب في الظلام ، حيث يتجاوز الضوء تأثير الجاذبية.
ينشأ الطحلب من سلاسل من الخلايا مع حدوث نمو فقط في أعلى خلية في السلسلة. عندما تنمو في الظلام ، تنمو الخلايا الطرفية بعيدًا عن جاذبية الجاذبية ، مما يؤدي إلى خروج الخلايا من التربة إلى الضوء.
قال ساك إن الطريقة التي تستجيب بها هذه الخلايا الطرفية للجاذبية استثنائية. في معظم النباتات ، توجه الجاذبية نمو الجذور أو السيقان ، التي تتكون من العديد من الخلايا. لكن في الطحلب ، هي مجرد خلية واحدة تستشعر الجاذبية وتستجيب لها.
تمت زراعة طحالب السقف الشائعة في أطباق بتري في خزانات على متن بعثتين مكوكيتين من كولومبيا ، الأولى في عام 1997 والأخرى في أوائل عام 2003. على الرغم من أن معظم أجهزة الطحالب التجريبية من هذه المهمة تم استردادها لاحقًا على الأرض ، إلا أن 11 فقط من أصل 87 مزرعة تم استعادتها نمت في هذه الرحلة كانت صالحة للاستعمال.
اتبع رواد الفضاء إجراءات تجريبية مماثلة في كلتا الرحلتين. قام رواد الفضاء بإصلاح مستنبتات الطحالب كيميائيًا قبل دخول كل مهمة إلى الغلاف الجوي للأرض. هذه العملية أوقفت كل النمو في الطحالب.
استخدمت دراسات التحكم التي أجريت في مركز كينيدي للفضاء في فلوريدا أجهزة وإجراءات مماثلة لتلك المستخدمة على متن كل رحلة. ومع ذلك ، فإن مستنبتات الطحالب هذه إما ظلت ثابتة أو تدور ببطء على كلينوستات في آلة تشبه أسطوانة قياسية موضوعة على حافتها ، وتستخدم لإبطال تأثيرات الجاذبية.
تتحكم الجاذبية الأرضية في اتجاه نمو الطحالب تمامًا بحيث ينمو بعيدًا عن مركز الأرض ، تمامًا مثل البراعم في حقل الذرة. في الفضاء ، توقع العلماء أن تنمو الخلايا بشكل متقطع في جميع الاتجاهات نظرًا لعدم وجود إشارة للجاذبية.
بدلاً من ذلك ، نما الطحلب بشكل غير عشوائي في نوعين متتاليين من الأنماط: النمط الأول يشبه نمط المتحدث في عجلة ، حيث نمت الخلايا إلى الخارج من حيث زرعت في الأصل. في وقت لاحق ، نمت أطراف الخيوط في أقواس بحيث أظهرت الثقافة بأكملها حلزونات في اتجاه عقارب الساعة. تم العثور على نفس الأنماط عندما نمت الطحلب على كلينوستات على الأرض.
حتى مع البيانات المحدودة من STS-107 ، أظهرت 10 من 11 مزرعة طحلبية قابلة للإصلاح هذا النوع من النمو الشعاعي القوي والتصاعد الحلزوني.
نمت أدوات التحكم الأرضية التي نمت في ظروف الجاذبية الطبيعية كما هو الحال مع الطحالب على الأرض.
قال ساك إن النتائج غير عادية ، لأن هذه هي المرة الأولى التي يفيد فيها الباحثون برؤية هذا النوع من استجابة نمو النبات في الفضاء.
وقال: 'على عكس الاستجابة المنظمة للخلايا الطحلبية في الفضاء ، فإن أنواعًا أخرى من النباتات تنمو بشكل عشوائي'. 'لذا في الطحلب ، يجب أن تخفي الجاذبية عادة نمط نمو افتراضي. يتم الكشف عن هذا النمط فقط عند فقدان إشارة الجاذبية أو تعطيلها.
'السؤال الرائع هو لماذا يكون لدى الطحلب استجابة نمو احتياطية للظروف التي لم تشهدها من قبل على الأرض؟ ربما تكون اللوالب هي نمط نمو أثري ، وهو نمط أصبح مقنعًا فيما بعد عندما طور الطحالب القدرة على الاستجابة للجاذبية.
أجرى ساك الدراسة مع فولكر كيرن ، الموجود الآن في مركز كينيدي للفضاء وكان في ولاية أوهايو وقت الدراسة. ديفيد ريد من شركة Bionetics Corp ومقرها في مركز كينيدي للفضاء ؛ مع زملائهم السابقين في ولاية أوهايو جانيت نادو ويوخن شوشو وألكسندر سكريبنيكوف ؛ ومع جيسيكا لوكاس ، طالبة دراسات عليا في مختبر ساك.
جاء الدعم لهذا البحث من مديرية مهام أنظمة الاستكشاف التابعة للإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لجامعة ولاية أوهايو
