Может ли еда, выращенная в космических теплицах, спасти нас здесь, на Земле? С учетом глобального изменения климата и нашей разрушительной деятельности на планете с каждым годом уменьшаются площади плодородной земли. При этом население нашей планеты только растет, и в будущем это может привести к катастрофе с продовольствием.
Nanoracks, базирующаяся в Хьюстоне, штат Техас, подписала контракт с Инвестиционным офисом Абу-Даби (ADIO) на открытие исследовательского центра космического земледелия в Объединенных Арабских Эмиратах, который будет изучать устойчивые культуры, запускать их в космос и впоследствии испытывать способность сельскохозяйственных культур расти в засушливых и прочих суровых условиях на нашей планете.
По словам генерального директора и соучредителя Nanoracks Джеффри Манбера, эта работа основана на десятилетиях исследований, которые показывают, что новые мутации в ДНК растений могут возникать в суровых условиях космоса, которые затем благодаря выборочной селекции могут привести к созданию новых сортов, способных процветать даже в сложных условиях на Земле.
Воздушный шлюз Bishop, в котором планируется начать проводить эксперименты с семенами.
Идея подвергать семена суровым воздействиям далеко не нова — еще в 1920-ых годах ученые облучали их радиацией и «травили» химикатами, чтобы вызвать мутации, которые могут стать полезными. На данный момент, по данным Продовольственной и сельскохозяйственных организации ООН, официально одобрено и выращивается более 2500 культур, выведенных путем мутагенеза.
Космос в данном случае предлагает еще более интересные условия, такие как микрогравитация, низкий уровень геомагнитных помех и космические лучи — потоки частиц высоких энергий, движущихся со скоростью, близкой к скорости света. Попытки выращивать растения в космосе предпринимаются еще с 1960-ых годов в США и России, и на МКС побывала уже не одна «грядка».
Плюс такого мутагенеза в том, что нереально предсказать конечный результат. Так, в 2016 году был запущен китайский спутник «Шицзянь-10» с семенами перца: команда ученых пыталась создать новый сорт с более сильной устойчивостью к ветру и болезням. Итог был совершенно другим: у части выращенных из «космических» семян растений исчезли шипы на стеблях. В теории, это позволяет автоматизировать сбор урожая перцев, тем самым повысив производительность труда.
«За эти годы было опубликовано много статей, показывающих конкретные случаи, когда в суровых условиях [космоса] появляются некоторые интересные виды растений, которые могут неплохо расти даже в условиях пустыни», — сказал Манбер. «Эти растения развиваются в космосе либо за счет изменений на генетическом уровне, либо под действием радиации, отсутствия гравитации или комбинации всех этих факторов».
«Космические» овощи.
По словам профессора Лю Люсяна из Института растениеводства Китайской академии сельскохозяйственных наук, с 1990-х годов Китай разработал и одобрил для использования в сельском хозяйстве более 200 сортов с космической мутацией. Фактически, второй по популярности сорт пшеницы, выращиваемый в настоящее время в Китае, называющийся Luyuan 502, был выведен путем космической селекции.
«Посредством отправки семян и другого растительного материала в космос на возвращаемых спутниках или в рамках пилотируемых космических полетов мы создали новые сорта различных культур, включая овощи, пшеницу, кукурузу и сою», — сказал Лю. «Благодаря мутациям ДНК, происходящим в космосе, и последующей долгой выборочной селекции, мы создали сорта, которые имеют более высокую урожайность, лучший профиль питания и устойчивость к болезням, а также требуют меньше воды или переносят более высокие температуры».
Китай, добавил Лю, активно инвестирует в различные технологии селекции растений, чтобы обеспечить возможность прокормить почти 1,4 миллиарда собственного населения в условиях прогрессирующего изменения климата.
Арабские Эмираты, которые, по словам Манбера, в настоящее время импортируют почти 90 процентов нужного стране продовольствия, стремятся к растениеводству в космосу по тем же причинам. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций за 2016 год, из-за того, что 80 процентов территории страны составляют пустыни и существует всеобщая нехватка пресноводных ресурсов, в настоящее время обрабатывается только около 5 процентов территории ОАЭ.
На МКС давно уже выращивают растения, однако цель иная — проверить, как они будут себя чувствовать в космосе.
«Исследования в области производства продуктов питания в экстремальных условиях космоса могут стать ключом к расширению наших возможностей по выращиванию растений в пустыне и засушливом климате», — сказал представитель ADIO. «Вот почему мы поддерживаем Nanoracks, поскольку они исследуют инновации в сельском хозяйстве в космосе, которые могут в будущем применяться для производства продуктов питания в экстремальных климатических условиях на Земле».
Центр космического земледелия StarLab, который ADIO создаст вместе с Nanoracks, направлен на изучение и разработку новых типов бактерий, микробов, биопленок и растений, которые впоследствии будут отправлены в космос на отдельном спутнике, либо на Международную космическую станцию, либо в рамках других совместных проектов, которые Nanoracks планирует развивать.
«Мы надеемся, что в конце 2021 года мы сможем запустить наш первый биологический проект из StarLab на МКС», — сказал Манбер. «Мы планируем установить небольшую теплицу в нашем воздушном шлюзе Bishop и использовать ее в качестве испытательного стенда, а затем, возможно, в течение следующих пяти лет перейти на автономную орбитальную теплицу».
Манбер добавил, что, хотя исследователи всего мира ищут способы выращивания пищи в космосе для астронавтов на Луне и Марсе, исследовательский проект StarLab довольно уникален, поскольку он направлен на использование космоса на благо тех, кто находится на Земле.
В таких капсулах семена отправляют на МКС.
«Коронавирус и изменение климата действительно открыли нам глаза на хрупкость продовольственной безопасности как в развивающихся, так и в развитых странах», — сказал Манбер. «Мы считаем, что существует исследовательский путь, в котором космос может стать одним из возможных решений того, как мы можем преодолеть изменение климата Земли».
Центр космического земледелия StarLab также разрабатывает роботизированные и автоматизированные системы для обслуживания теплиц в космосе, которые тоже могут быть использованы для повышения эффективности земледелия, добавил Манбер.
Но, конечно, нужно понимать, что реальность далека от фантастики, и шанс получить безопасную и выгодную мутацию крайне низок. «Только крошечная часть семян, подвергшихся воздействию космоса, будет иметь мутации, и не все из них будут давать желаемые характеристики», — сказал Лю. В результате отправка семян в космос — всего лишь начало создания нового сорта. Основная часть исследований посвящена выращиванию возвращенных семян на различных испытательных полях в течение нескольких поколений для получения урожая, который может надежно продемонстрировать желаемые качества.
