النباتات تغير نشاط الجينات خلال دقائق من دخولها الفضاء

لقد تطورت النباتات على مدى ملايين السنين لتزدهر تحت جاذبية الأرض الثابتة. ومع ذلك، عند التعرض للبيئة الفريدة للطيران الفضائي، تتغير هذه القواعد البيولوجية الأساسية بشكل جذري. وثقت دراسة رائدة أجراها باحثون في جامعة فلوريدا مدى سرعة استشعار النباتات وتفاعل هذه الحياة النباتية مع التحولات البيئية. وفقاً للبحث، تبدأ النباتات في تغيير نشاط جيناتها في غضون دقائق معدودة من دخولها الفضاء، مما يدل على قدرة تكيف فسيولوجية سريعة بشكل مدهش.

أصبحت هذه التجربة ممكنة بفضل التقدم السريع لفرص رحلات الفضاء التجارية. في 29 أغسطس 2024، وأثناء رحلة New Shepard NS-26 لشركة بلو أوريغون، نجح رائد فضاء من جامعة فلوريدا في تنفيذ تجربة بيولوجية مصممة بعناية. على عكس المهام المدارية التقليدية حيث يتم معالجة العينات لاحقاً بكثير، سمحت هذه الرحلة دون المدارية للعلماء بالتقاط المراحل الأولى للتكيف البيولوجي مع انعدام الجاذبية. من خلال تجميد العينات في لحظات دقيقة، تمكن فريق البحث من تحليل التغيرات الجزيئية السريعة.

تُسلط الدراسة، التي نُشرت في مجلة npj Microgravity، الضوء على الحساسية الملحوظة للجينوم النباتي تجاه التحولات الجوية والجاذبية. عندما تتغير القوى الفيزيائية المؤثرة على النبات فجأة، يتم تحفيز سلاسل الإشارات الجزيئية فوراً تقريباً. تدفع هذه التنبيهات الخلوية النبات إلى تعديل التعبير الجيني الخاص به، مع إعطاء الأولوية لآليات البقاء للتعامل مع فقدان مرجعية الجاذبية المستقرة. يعد فهم هذه التعديلات الجينية الأولية أمراً بالغ الأهمية للعلماء الذين يسعون زراعة المحاصيل في الفضاء.

مع تطلع وكالات الفضاء والجهات التجارية إلى مهام مأهولة طويلة الأجل إلى القمر والمريخ وما وراءهما، فإن القدرة على زراعة الغذاء خارج الأرض أمر بالغ الأهمية. لن تعمل النباتات كمصدر غذائي حيوي لرواد الفضاء فحسب، بل ستلعب أيضاً دوراً رئيسياً في نظم دعم الحياة عبر إنتاج الأكسجين وإعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، حتى وقت قريب، كان الباحثون يفهمون في الغالب كيف تتكيف النباتات بعد أسابيع أو شهور في المدار.

تسد هذه البيانات الجديدة تلك الفجوة من خلال إثبات أن النباتات لا تتأقلم ببطء؛ بل تعيد معايرة آلياتها الداخلية بسرعة اللحظة التي تدخل فيها الجاذبية الصغرى حيز التنفيذ. تمنح الرؤى المكتسبة من رحلة New Shepard NS-26 علماء النبات صورة أوضح عن المسارات الجينية المحددة التي تنشط أثناء الإطلاق وانعدام الوزن. من خلال تحديد الجينات التي يتم تنشيطها أو قمعها في الدقائق الأولى، يمكن لعلماء الوراثة هندسة أو اختيار أصناف نباتية أكثر مرونة.

في النهاية، يمثل هذا البحث محطة هامة في علم الأحياء الفضائي. إنه يثبت أن المنصات التجارية دون المدارية توفر مختبراً قابلاً للتطبيق وفعالاً لدراسة الاستجابات البيولوجية السريعة. وبينما تستمر البشرية في دفع حدود استكشاف الفضاء، فإن فهم التفاعلات المجهرية لنبات بسيط قد يحمل مفتاح الحفاظ على الحياة البشرية في عوالم أخرى.