Delaware Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, uzayda yetişen bitkilerin, uzayda yetişmeyen veya yerçekimi simülasyonları altında yetiştirilmeyen bitkilerle karşılaştırıldığında Salmonella enfeksiyonlarına nasıl daha yatkın olduğunu araştırıyorlar. Katkıda bulunanlar: Evan Krape/ Delaware Üniversitesi
Araştırma ekibi, marul ve diğer bitkilerin uzaydaki bakteriyel enfeksiyonlara Dünya’dakinden daha duyarlı olduğunu buldu.
Marul ve diğer yeşil yapraklı sebzeler, görevdeki astronotlar için bile sağlıklı ve dengeli beslenmenin bir parçasıdır.
Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi’nin kuruluşundan bu yana üç yıldan fazla zaman geçti (NASA) uzayda yetiştirilen marulları gemideki astronotların menüsünde yer aldı. Uluslararası Uzay istasyonu. Astronotlar, un ekmeği ve toz kahveden oluşan uzay diyetinin temel öğelerinin yanı sıra, bitkilerin olgunlaşması için ihtiyaç duyduğu ideal sıcaklığı, su miktarını ve ışığı sağlayan, ISS’deki kontrol odalarından yetiştirilen bir salatayı da yiyebilirler.
Patojenlerin Uzaydaki Mücadelesi
Ama bir problem var. Uluslararası Uzay İstasyonunda çok sayıda patojen bakteri ve mantar bulunmaktadır. ISS’deki hastalığa neden olan bu mikropların çoğu çok agresiftir ve marul ve diğer bitkilerin dokularında kolayca kolonileşebilirler. İnsanlar E. coli veya Salmonella’nın istila ettiği marulu yedikten sonra hastalanabilirler.
NASA ve benzeri özel şirketler tarafından her yıl uzay araştırmalarına milyarlarca dolar akıtılıyor SpaceXBazı araştırmacılar, Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki gıda kaynaklı hastalık salgınının görevi raydan çıkarabileceğinden endişe ediyor.
Yayınlanan yeni araştırmada Bilimsel Raporlar ve npj Mikro YerçekimiDelaware Üniversitesi araştırmacıları, Uluslararası Uzay İstasyonundaki ağırlıksız ortamı taklit eden koşullar altında marul yetiştirdiler. Bitkiler yer çekimini hissetme konusunda ustadırlar ve bunu bulmak için kökleri kullanırlar. UD’de yetiştirilen bitkiler, rotasyon yoluyla simüle edilmiş mikro yerçekimine maruz bırakıldı. Araştırmacılar, üretilen mikro yerçekimi altındaki bitkilerin aslında bir insan patojeni olan Salmonella’nın neden olduğu enfeksiyonlara daha yatkın olduğunu buldu.
UD’nin Bitki ve Toprak Bilimleri Bölümü mezunu ve mezununu bitiren Noah Totsline, bitkilerin nefes almak için kullandığı, yapraklardaki ve gövdelerdeki küçük gözenekler olan Stomata’nın, normalde bitki bakteri gibi bir stres etkenini algıladığında savunmak için yakınında olduğunu söyledi. Aralık ayındaki program. Araştırmacılar, mikro yerçekimi simülasyonu altında marullara bakteri eklediğinde, yeşil yapraklı sebzelerin stomalarını kapatmak yerine geniş açtığını buldular.
Totsline, “Onlara stres gibi görünen bir şey sunarken açık kalmaları gerçekten beklenmedik bir durumdu” dedi.
Her iki makalenin baş yazarı Totsline, bitki biyolojisi profesörü Harsh Bais’in yanı sıra Delaware Biyoteknoloji Enstitüsü’nden mikrobiyal gıda güvenliği profesörü Kali Kniel ve Chandran Sabanayagam ile çalıştı. Araştırma ekibi, bitkileri bir döndürücü üzerindeki et lokantası tavuğu hızında döndürmek için klinostat adı verilen bir cihaz kullandı.
Totsline, “Aslında tesis hangi yönün yukarı veya aşağı olduğunu bilemez” dedi. “Yer çekimine verdikleri tepkiyi biraz karıştırıyorduk.”
Totsline bunun gerçek bir mikro yerçekimi olmadığını, ancak bitkilerin yön duygusunu kaybetmelerine yardımcı olmak için iş yaptığını söyledi. Sonuçta araştırmacılar, Salmonella’nın, simüle edilmiş mikro yerçekimi koşulları altında yaprak dokusunu, Dünya’daki tipik koşullara göre daha kolay istila edebildiğini keşfettiler.
Bunlara ek olarak, Bais ve diğer UD araştırmacıları şunu gösterdi: bir kullanımı B. subtilis UD1022 adı verilen yardımcı bakteri bitki büyümesinin ve patojenlere veya kuraklık gibi diğer stres faktörlerine karşı dayanıklılığın teşvik edilmesinde.
Bitkilerin mikro yerçekiminde Salmonella’yı savuşturmasına yardımcı olabileceğini düşünerek, Dünya’daki bitkileri Salmonella’ya karşı koruyabilen mikro yerçekimi simülasyonuna UD1022’yi eklediler.
Bunun yerine, bakterinin aslında uzay benzeri koşullarda bitkileri korumada başarısız olduğunu buldular; bu durum, bakterinin, bir bitkiyi stomalarını kapatmaya zorlayacak biyokimyasal bir tepkiyi tetikleyememesinden kaynaklanabiliyordu.
Bais, “UD1022’nin simüle edilmiş mikro yerçekimi altında stomaları kapatmadaki başarısızlığı hem şaşırtıcı hem de ilginçtir ve başka bir solucan kutusunun açılmasını sağlar” dedi. “UD1022’nin mikro yerçekimi simülasyonu altında stoma kapanmasını engelleme yeteneğinin bitkiyi bunaltabileceğinden ve bitki ile UD1022’nin birbirleriyle iletişim kuramaz hale getirerek Salmonella’nın bir bitkiyi istila etmesine yardımcı olabileceğinden şüpheleniyorum.”
Uluslararası Uzay İstasyonundaki Gıda Kaynaklı Patojenler
Mikroplar her yerdedir. Bu mikroplar bizim üzerimizde, hayvanlarda, yediğimiz yiyeceklerde ve çevrede bulunmaktadır.
Doğal olarak UD mikrobiyal gıda güvenliği profesörü Kali Kniel, insanların olduğu her yerde bakteriyel patojenlerin bir arada var olma potansiyelinin bulunduğunu söyledi.
NASA’ya göre aynı anda yaklaşık yedi kişi yaşıyor ve çalışıyor. Uluslararası Uzay istasyonu.
Altı yatak odalı bir ev kadar büyük olan çok dar bir ortam olmasa da yine de mikropların ortalığı kasıp kavurabileceği türden bir yer.
Kniel, “Şu anda Uluslararası Uzay İstasyonunda yaşayanlar ve gelecekte orada yaşama ihtimali olan kişiler için hazırlıklı olmalı ve uzaydaki riskleri azaltmalıyız” dedi. “Uygun hafifletme stratejileri geliştirmek için bakteriyel patojenlerin mikro yerçekimine nasıl tepki verdiğini daha iyi anlamak önemlidir.”
Kniel ve Bais’in, bitkiler üzerindeki insan patojenlerini incelemek için mikrobiyal gıda güvenliği ve bitki biyolojisi konu alanlarını bir araya getirme konusunda uzun bir geçmişi var.
Kniel, “Yapraklı yeşilliklerin ve diğer üretim ürünlerinin kirlenmesiyle ilişkili riskleri en iyi şekilde azaltmanın yollarını geliştirmek için, uzayda yetişen bitkiler üzerindeki insan patojenleri arasındaki etkileşimleri daha iyi anlamamız gerekiyor” dedi. “Ve bunu yapmanın en iyi yolu multidisipliner bir yaklaşımdır.”
Dünyada Artan Nüfus, Uzayda Güvenli Gıdaya Artan İhtiyaç
İnsanların ayda yaşaması biraz zaman alabilir veya Marsancak UD araştırmasının uzayda birlikte yaşama konusunda bazı büyük potansiyel etkileri var.
Bir göre Birleşmiş Milletler raporuDünya 2050’de 9,7 milyar insana, 2100’de ise 10,4 milyar insana ev sahipliği yapabilir.
UD bitki biyolojisi profesörü Bais, bunun da ötesinde, gıda güvenliği ve gıda güvenliği önlemlerinin dünya çapında zaten zirveye ulaştığını söyledi. Gıda yetiştirmek için tarım arazilerinin zamanla kaybedilmesiyle birlikte, “insanlar yakında alternatif yerleşim alanları hakkında ciddi şekilde düşünecek” dedi. “Bunlar artık kurgu değil.”
Görünüşe göre daha sık olarak, Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri veya ABD Gıda ve İlaç İdaresi, Dünya’daki belirli marulları geri çağıracak ve insanlara E. coli veya Salmonella riski nedeniyle bu marulları yememelerini söyleyecektir.
Yapraklı yeşilliklerin birçok astronotun tercih ettiği yiyecek olması ve Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki hidroponik ortam gibi kapalı ortamlarda yetiştirilmesinin kolay olması nedeniyle Bais, bu yeşilliklerin her zaman yemenin güvenli olduğundan emin olmanın önemli olduğunu söyledi.
Bais, “Gıda güvenliğindeki bir salgın nedeniyle tüm görevin başarısız olmasını istemezsiniz” dedi.
Çözümler: sterilize edilmiş tohumlar ve geliştirilmiş genetik
Peki, eğer bitkiler mikro yerçekimi ortamında stomalarını daha geniş açıyorsa ve bakterilerin içeri kolayca girmesine izin veriyorsa ne yapılabilir?
Cevabın o kadar da basit olmadığı ortaya çıktı.
Kniel, “Sterilize edilmiş tohumlarla başlamak, bitkilerde mikrop bulunma riskini azaltmanın bir yoludur” dedi. “Fakat mikroplar uzay ortamında olabilir ve bu şekilde bitkilere bulaşabilir.”
Bais, bilim adamlarının bitkilerin uzayda stomalarını daha geniş açmalarını önlemek için genetiğini değiştirmeleri gerekebileceğini söyledi. Laboratuvarı halihazırda farklı genetiğe sahip farklı marul çeşitlerini alıyor ve bunları simüle edilmiş mikro yerçekimi altında değerlendiriyor.
Bais, “Örneğin, daha önce test ettiğimiz ve stomalarını açan bir başkasıyla karşılaştırıldığında stomalarını kapatan bir çeşit bulursak, o zaman bu iki farklı çeşidin genetiğini karşılaştırmayı deneyebiliriz” dedi. “Bu bize neyin değiştiğine dair birçok soru soracak.”
Bulabilecekleri herhangi bir yanıt, gelecekte roka salatasıyla ilgili sorunların önlenmesine yardımcı olabilir.
Referanslar:
“Simüle edilmiş mikro yerçekimi, stoma girişini kolaylaştırıyor Salmonella marulda bulunur ve bir biyokontrol ajanını baskılar” Yazan: Noah Totsline, Kalmia E. Kniel, Chandran Sabagyanam ve Harsh P. Bais, 9 Ocak 2024, Bilimsel Raporlar.
DOI: 10.1038/s41598-024-51573-y
Noah Totsline, Kalmia E. Kniel ve Harsh P. Bais, 7 Eylül 2023, “Mikro yerçekimi ve bitkide doğuştan gelen bağışıklığın insan bakteriyel patojenleri tarafından kaçırılması”, npj Mikro Yerçekimi.
DOI: 10.1038/s41526-023-00323-x
Araştırma NASA-EPSCoR tarafından finanse edildi.