تتكيف النباتات بشكل طبيعي لتنمو في البيئات الصعبة. تنتج الطفرات الطبيعية العفوية سمات جديدة ، مثل تحمل الجفاف ومقاومة الأمراض ، والتي يمكن أن تساعد النبات على الازدهار. لكن مناخ الأرض يتغير بشكل أسرع مما يمكن للنباتات أن تتطور بشكل طبيعي ، مما يعني أن العديد من النباتات التي نعتمد عليها في الغذاء معرضة للخطر.
الزراعة معرضة بشدة لتأثيرات الظروف المناخية المتغيرة وعلى الرغم من أن التغيرات في درجات الحرارة وأنماط هطول الأمطار والصقيع قد تطيل موسم النمو أو تمكن من زراعة محاصيل مختلفة ، فإن تغير المناخ يطرح أيضًا تحديات كبيرة للزراعة.
الآن ، يتجه العلماء إلى اتساع المساحة للبحث عن حلول.
بذور الفضاء
في عام 2022 ، أرسلت المختبرات المشتركة للوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA) ومنظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة (الفاو) البذور في رحلة إلى محطة الفضاء الدولية (ISS). الهدف: إحداث طفرات جينية في البذور من خلال التعرض للإشعاع الكوني والجاذبية الصغرى ، والتي يمكن أن تساعد في تطوير محاصيل مرنة قادرة على الازدهار في مواجهة أزمة المناخ المتصاعدة.
قضت بذور حبة حبوب تسمى الذرة الرفيعة ، ونوع من حب الرشاد يسمى أرابيدوبسيس ، عدة أشهر في محطة الفضاء الدولية قبل إعادتها إلى الأرض في أبريل لتحليلها. سيبدأ الفحص الآن في تحديد السمات المفضلة في البذور المحورة.
يوضح شوبا سيفاسانكار ، رئيس قسم تربية النباتات وعلم الوراثة في مركز التقنيات النووية في الأغذية والزراعة المشترك بين منظمة الأغذية والزراعة والوكالة الدولية للطاقة الذرية ، أن العلماء قادرون على إحداث طفرات نباتية على الأرض بشكل مصطنع باستخدام أشعة جاما والأشعة السينية.
ومع ذلك ، فإن البيئة الفضائية ، التي توفر طيفًا أوسع من الإشعاع والظواهر المتطرفة الإضافية مثل الجاذبية الصغرى وتقلبات درجات الحرارة ، لديها القدرة على إحداث تغييرات جينية تختلف عن تلك التي يتم ملاحظتها عادةً باستخدام مصادر الإشعاع الأرضي أو يتم إحداثها بشكل أسرع بكثير.
يوضح سيفاسانكار: “في الفضاء ، سيكون الضغط الذي سيواجهه الكائن الحي على أعلى مستوى ويتجاوز أي شيء يمكننا محاكاته فعليًا على الأرض”. وتضيف أن الإشعاع خارج محطة الفضاء الدولية يمكن أن يكون “أعلى بأكثر من مائة ضعف” من الإشعاع الطبيعي المحتمل على الأرض.
من خلال التربية الانتقائية للنباتات المزروعة من البذور المتحولة ، تأمل Sivasankar وفريقها في إنشاء سلالات جديدة من المحاصيل.
“أولاً ، نحن نعمل على تحسين غلات المحاصيل وإنتاجية المحاصيل مثل الحبوب والبقوليات والجذور والدرنات – على سبيل المثال ، الكسافا والبطاطا الحلوة” ، كما تقول. “ومن ثم هناك مقاومة لتغير المناخ – على سبيل المثال مقاومة زيادة الإصابة بالأمراض ، وتحمل ظاهرة المناخ مثل الجفاف ، أو ارتفاع درجات الحرارة ، وزيادة ملوحة التربة بسبب تسرب المياه المالحة أو الري والتبخر.”
جهد عالمي
لعقود من الزمن ، كان العلماء يرسلون البذور إلى الفضاء. تستخدم الصين الإشعاع الفضائي للحث على حدوث طفرة جينية في المحاصيل منذ الثمانينيات ، مما يعرض البذور للإشعاع الكوني عبر الأقمار الصناعية والبالونات عالية الارتفاع ، والتي يقال إنها سهلت إنتاج فلفل حلو عملاق وتحسينات في القمح والأرز.
تم إرسال العديد من أنواع البذور المختلفة على متن محطة الفضاء الدولية ، بينما يقوم الباحثون في جامعة ولاية ميتشيغان (MSU) حاليًا بتجربة زراعة البذور التي تم إرسالها في رحلة حول القمر كجزء من برنامج Artemis التابع لناسا.
يستكشف علماء جامعة ولاية ميشيغان تأثير الظروف خارج كوكب الأرض على الأحماض الأمينية النباتية – اللبنة الأساسية للبروتينات – وتقييم كيفية تأثير ذلك على نمو النبات وتطوره. يمكن أن يقدم البحث رؤى حول القدرات التكيفية للنباتات في البيئات القاسية ، ويساعدنا على فهم كيف يمكن زراعة المحاصيل خارج الأرض لبعثات فضائية طويلة الأمد.
كما اهتم القطاع الخاص بتأثير الرحلات الفضائية على بذور النباتات. في الإمارات العربية المتحدة ، أعلنت StarLab Oasis ، وهي شركة ناشئة مقرها أبو ظبي ، عن خطط لإرسال بذور الكينوا إلى الفضاء على أمل تعزيز الإمكانات الوراثية لمحصول يبشر بقيمته الغذائية وقدرته على التكيف في المناطق القاحلة.
سيساعد إرسال البذور إلى الفضاء في “الاستدامة ، وتغير المناخ ، والأمن الغذائي على الأرض” ، كما قال المؤسس المشارك لـ StarLab Oasis ، ألين هيربرت ، لشبكة CNN في عام 2022. “الفضاء هو المكان الذي لديك فيه موارد محدودة ، وطاقة محدودة ، ومساحة محدودة. إنه المكان المثالي لإجراء الأبحاث ويمكن إعادة نفس التكنولوجيا إلى الأرض “.
إنه نفس الأمل في إيجاد حلول للزراعة الأرضية هو الذي يقود سيفاسانكار ، وتقول الوكالة الدولية للطاقة الذرية إن النتائج الأولية لأبحاثها يمكن أن تكون متاحة في وقت لاحق من هذا العام.
تقول: “أشعر بالأمل حيال مستقبل الأمن الغذائي ، لأن التكنولوجيا تبرز في المقدمة”. “لكن الأمن الغذائي لا يتعلق فقط بالوراثة – نحن بحاجة إلى مزيج من جميع التقنيات ، وعلى الجميع أن يتعاونوا ويعملوا معًا.”
لمزيد من أخبار CNN والنشرات الإخبارية ، قم بإنشاء حساب على CNN.com