Навіщо рослини в космосі?

Ведучі Міріам Драгіна та Олена Скирта

 

Міріам Драгіна: Ольго, ви працюєте в Інституті ботаніки і займається космобіологією і фенотипічною пластичністю. Інститут ботаніки — головна установа в Україні й одна з провідних установ Європи з вивчення біорізноманітності на всіх рівнях організації судинних та спорових рослин і грибів. Інститут є головною установою в програмі «Космічна біологія» Національної космічної програми України. Тобто це те, чим ви займаєтесь?

Ольга Артеменко: Так. Це безпосередньо те, чим займається наш відділ. Це розділ «експериментальна ботаніка» –  напрям більш ширший від класичної ботаніки, систематики, морфології, екології. Ми займаємося тим, що вивчаємо безпосередньо процеси метаболізму, які відбуваються в клітинах, ультраструктуру клітин, їх анатомію.

Міріам Драгіна: А які цілі в космічної біології?

Ольга Артеменко: В останні роки програми освоєння космосу, зокрема освоєння Марсу, були прикриті, і ми намагаємося відновити те, що було раніше розроблено. Протягом 40 років було багато досліджень з використання мікроводоростей. Але останні дослідження показали, що це не дуже вдалий об’єкт, тому зараз перейшли вже на вивчення вищих рослин у космосі. Насправді багато країн займається цим питанням.

Міріам Драгіна: А чому невдалими є водорості?

Ольга Артеменко: Тому що вони не перетравлюються організмом людини. А для довготривалих польотів потрібно, щоб об’єкт мав змогу не тільки давати кисень, їжу і воду, а ще й виступати як біорегенеративна система, тобто перероблювати ці відходи: сечу, кал і СО2.

Міріам Драгіна: А щодо ламінарії?

Ольга Артеменко: Ламінарія – це мікроводорість, якраз вона й була об’єктом цих досліджень. Дослідження показали, що ламінарія не містить повного складу тих необхідних мікроелементів, вітамінів, що потрібні космонавту під час тривалих польотів.

Міріам Драгіна: Чи правильно я розумію: ви досліджуєте рослини, які мають виконувати багато функцій, і в тому числі функцію їжі? І обов’язково всі ці функції водночас?

Ольга Артеменко: Планується зробити космічні оранжереї (зараз над цим працюють), тому що потрібно, щоб рослина мала змогу рости в космосі десь біля півтора року, а не в той  короткий час, який раніше досліджувався. У нас не було можливості дослідити в космічному польоті рослину, яка б росла рік. Максимум, що ми маємо, це отримання насіння. Від насіння до насіння – це десь приблизно до 30 днів.

Міріам Драгіна: Першим гостем програми «Цією людиною був Альберт Ейнштейн» був Леонід Каденюк, якій в 1997 році у своїй космічній місії, у шатлі, брав з собою ваші рослини і досліджував їх. Яких результатів він досяг?

Ольга Артеменко: Результати мають більше цінність з наукової точки зору, тому що дійсно такі умови як в космосі ми не можемо відтворити на Землі. Він запилював на орбіті рослини – це був процес від насіння до насіння. І вже потім на Землі проводилися дослідження його матеріалу. Тобто більше це має значення наукове, тому що досліджувалася ультраструктура, саме насіння. Сильного впливу ми не побачили, але для науковців все ж були важливі деталі, яких пізніше ми, можливо, торкнемося. Це дуже важливо для подальших досліджень, оскільки польоти будуть довготривалі, то потрібно знати, як буде реагувати рослина, довгий час перебуваючи в таких умовах.

Міріам Драгіна: Зараз існує думка, що генетика знаходиться на такому ступені як колись була хімія, яка перейшла від алхімії до власне хімії. Чи те саме відбувається з ботанікою завдяки тому, що ми можемо обробляти дані за допомогою комп’ютерів?

Ольга Артеменко: Я не можу сказати, чи це схоже на шлях хімії. Але дійсно сьогодні використовують комп’ютери для дослідження. Є дуже багато програм, особливо з молекулярної біології, які ми використовуємо. Тобто математика теж зробила свій вклад в дослідження ботаніки.

Міріам Драгіна: Але ботанік не обов’язково повинен знати математику?

Ольга Артеменко: Ні. Але, якщо людина хоче займатися наукою, і ботанікою зокрема, то в принципі якихось знань з ботаніки або з біології може вистачити для того, щоб розробляти тему, яка буде на межі двох спеціальностей. Наприклад, у нас є аспірант-фізик, який до ботаніки мав посереднє відношення, але він підучився і зараз займається біофізикою, досліджує вплив магнітних полів на рослини.

Міріам Драгіна: Існує багато міфів щодо рослин. Наприклад, кажуть, що подорожник може загоювати рани. Це правда?

Ольга Артеменко: Ви пам’ятаєте, що його ще потрібно було змочити слиною. Тут відіграє більше роль саме слина, котра має регенеративну функцію. Але останні дослідження показали, що це все ж більше ефект плацебо.

Міріам Драгіна: В інституті Ви займаєтесь фенотипічною пластичністю. Що це таке?

Ольга Артеменко: Це властивість генотипу рослини змінювати експресію своїх генів таким чином, що вони потім виражають в різних фенотипах у відповідь на зовнішні чинники. Наприклад, ми беремо рослини, які належать до одного виду, але вони зростають в різних умовах (у воді чи на суходолі, для прикладу) і мають різний вигляд зовні. Це їхній фенотип. Але генотип їх однаковий, тобто вони належать до одного виду. Зараз ми вивчаємо очерет: на суходолі він менший, а у воді більший, до того ж у них різна коренева система, тому що у водних і суходільних вона має бути різною, аби вижити в тих умовах, де вони знаходяться.

Міріам Драгіна: А навіщо змінювати рослини? Для чого це робиться?

Ольга Артеменко: Це адаптивна реакція рослини на зміну умов. Ми вивчаємо ці механізми для того, щоб можна було спрогнозувати. Адже зараз говорять про зміну клімату, про вплив антропогенного фактору – рослина ж пристосовується до тих умов, де зростає. Ми вивчаємо ці механізми, аби на майбутнє можна було попередити. Наприклад, якщо ми вивчаємо, як змінюється рослина в умовах посухи, то коли будуть зміни клімату, можна буде спрогнозувати, як буде себе вести та чи інша рослина, і що можна зробити, для того щоб вона не зменшилася і давала такий самий урожай, як за нормальних умов.

Міріам Драгіна: Чи звертаються до ваших досліджень представники агрохолдингів?

Ольга Артеменко: Іноді буває. Наскільки я знаю, в нашому Інституті є відділ фітогормонології, які переважно працюють з агросектором. Вони досліджують гормони, і для сільськогосподарських дисциплін це більш цікаво.

Міріам Драгіна: А з експериментами космосу до вас мають звертатися космічні агентства?

Ольга Артеменко: Так, ми працюємо з ними напряму, ми єдині в Україні, хто займається космічною біологією, точніше не єдині, але основні.

Міріам Драгіна: Чи існують приватні структури, які займаються космічною біологією?

Ольга Артеменко: В Україні немає. У світі, знаю, що є міжнародна група, у яку входить 8 країн, яка займається дослідженням життя в космосі. Туди входить і Україна, і NASA, і Європейське космічне агентство. Останнім часом багато інформації йде з боку Китаю, тому що вони почали займатися цим дуже активно, вони також планують запустити космічний корабель і хочуть досліджувати рослини, адже без цього неможливо, тому що біосистема необхідна.

Міріам Драгіна: Чула, що ви вирощуєте рослини також, аби космонавти знімали стрес?

Ольга Артеменко: Можливо. Однак я все ж таки думаю, що найперше, що людину турбує – це їсти, пити і дихати. Це на рівні інстинктів. Хоча зелений колір дійсно розслабляє.

Міріам Драгіна: До речі, ми говоримо про рослини не випадково, тому що сьогодні День рослин. А де ви берете рослини для дослідження?

Ольга Артеменко: Для фенотипічної пластичності ми беремо рослини з природи, у нас для цього є експедиції. Раніше ми їздили в Полтавську область, а тепер у нас новий об’єкт у Київській області. Є також лабораторні рослини – це кукурудза і класичний арапідопсис, рослина, на якій працюють всі вчені, тому що вона дуже зручна для досліджень. Вона дає насіння протягом 30 днів, тому можна відслідкувати повний життєвий цикл.

Міріам Драгіна: А чи існують якісь тренди в дослідженнях? Чи існують прогнози, куди прямує космологія? З чим вона, можливо, поєднається остаточно? Яких вона досягне результатів?

Ольга Артеменко: Сподіваємося, що будуть створені міжнародні космічні станції, на яких буде виділено і сегмент для України, для того щоб ми могли розмістити там свої зразки. Тому що відтворення космічних умов польоту на Землі часткові.

Олена Скирта: Я б хотіла поговорити про Міжнародний День рослин, його відзначають завтра. Минулого року Україна посіла друге місце у світі за кількістю подій під час Дня рослин. Загалом цей день проходить у понад 50 країнах. У вашому інституті якось долучаються до цього дня?

Ольга Артеменко: У нас є вчена рада, на якій оголошують, що є такий день, і ми знаємо, що він є. До цього дня можуть приурочити якісь урочистості, які безпосередньо пов’язані з нашим інститутом. У нас раніше були ярмарки у цей день. Однак зараз святкування немає. До речі, у цей день проводять спеціальні екскурсії у Ботанічному саду.