Cinta tanaman menjadi aneh tanpa gravitasi

Pengamatan langsung terhadap jenis kelamin tumbuhan di lingkungan yang mensimulasikan gayaberat mikro mengungkapkan bahwa pertanian di luar angkasa menghadapi tantangan.

Studi ini juga menyoroti bagaimana gravitasi bekerja pada transportasi antar sel, sebuah proses penting untuk perkawinan tanaman dan komunikasi sel-sel otak manusia.

Namun, belum ada kabar bagaimana caranya seks manusia di luar angkasa akan berhasil — meskipun hal itu mungkin harus berubah jika rencana pribadi untuk mengirim pasangan suami istri dalam perjalanan mengelilingi Mars berhasil.

Seks di luar angkasa
Meskipun tidak semenarik kesibukan manusia, seks tumbuhan adalah cara yang bagus untuk menyelidiki bagaimana sel mengangkut materi di dalam dindingnya. Ketika sebutir serbuk sari hinggap di kepala putik, bagian betina tanaman berbunga, tumbuhlah tabung serbuk sari yang berfungsi sebagai terowongan bagi sel sperma untuk turun mencapai sel telur. Tabung serbuk sari adalah sel yang tumbuh paling cepat di dunia tumbuhan. (50 fakta penuh nafsu tentang seks)

Pertumbuhan yang cepat adalah kunci untuk mempelajari cara sel bergerak secara real time. Jika Anda menggunakan sel tumbuhan lain, Anda harus menunggu berminggu-minggu untuk melihat respons terhadap gravitasi, kata peneliti studi Anja Geitmann, ahli biologi di Universitas Montreal. Dalam tabung serbuk sari, suatu reaksi hanya membutuhkan waktu beberapa detik.

Tabung serbuk sari juga merupakan model yang baik untuk menyelidiki cara kerja transportasi antar sel karena tidak merasakan gravitasi. Setiap respons yang dimiliki tabung serbuk sari hanya disebabkan oleh efek fisik dari gaya gravitasi, bukan karena sel yang merasakan gravitasi dan mengubah perilakunya.

Beberapa sel tumbuhan memang merasakan gravitasi; struktur kecil yang disebut statolit di sel akar memastikan akar tanaman, misalnya, tumbuh ke bawah. Namun tabung serbuk sari yang tumbuh mengikuti sinyal kimia dari tanaman betina, sehingga tidak memerlukan informasi gravitasi. Dengan cara itu, mereka bekerja seperti sel mana pun yang mempunyai inti, termasuk sel hewan.

Lebih dari 1 gram
Tidak ada tabung serbuk sari yang dicuci tertiup ke luar angkasa dalam membuat penelitian ini. Geitmann dan rekan penelitinya malah memanfaatkan instrumen Badan Antariksa Eropa (ESA). Mereka menggunakan mesin pemisah yang berputar berdiameter 26 kaki untuk mengekspos tabung serbuk sari yang sedang tumbuh terhadap gaya gravitasi hingga 20 kali gravitasi normal Bumi (dikenal sebagai 1 g). Mereka juga menempatkan tabung serbuk sari di Mesin Pemosisian Acak ESA, yang memutar sampel ke segala arah dengan kecepatan tertentu, yang pada dasarnya menghilangkan efek gravitasi dari setiap sisi. Hal ini menciptakan kondisi yang mensimulasikan gayaberat mikro ruang.

“Ini bukan gravitasi nol yang sebenarnya,” kata Geitmann kepada LiveScience. “Ada 1 g sampel secara terus-menerus, tetapi hanya berubah arah.”

Para peneliti menggunakan mikroskop untuk melihat sampel mereka secara real time. Hasilnya menunjukkan bahwa meskipun tabung serbuk sari tidak dapat menentukan arah mana yang naik, namun gravitasi mempengaruhinya. Diameter tabung yang ditumbuhkan dalam simulasi gayaberat mikro adalah 8 persen lebih kecil dari tabung yang ditumbuhkan dalam 1 g. Pada kondisi lima kali gravitasi bumi, tabung tersebut menjadi 8 persen lebih lebar, dan pada kondisi 20 kali gravitasi bumi, tabung tersebut menjadi 38 persen lebih lebar.

Tingkat ekspansi permukaan tabung juga turun 39 persen dalam simulasi gayaberat mikro.

Karena pembentukan tabung serbuk sari pada dasarnya adalah proyek konstruksi seluler kecil, sel mengangkut gelembung kecil, atau vesikel, bahan untuk membangun dinding sel ke arah pertumbuhan tabung. Para peneliti menemukan bahwa distribusi dua bahan tersebut, selulosa dan kalosa, terganggu dalam gayaberat hiper dan mikro.

“Perdagangan antar sel, yang terjadi pada jalur yang ditentukan dengan sangat tepat dalam sel-sel ini, terpengaruh,” kata Geitmann. Dia dan rekan-rekannya melaporkan temuan mereka di jurnal hari ini (13 Maret). PLOT SATU.

Reproduksi hewan tidak cukup mirip dengan reproduksi tanaman untuk menarik kesimpulan mengenai hasilnya seks manusia di luar angkasa dari penelitian ini, kata Geitmann. Kekhawatiran tentang reproduksi manusia di luar angkasa mencakup efek paparan radiasi pada janin yang sedang berkembang serta ketidaktahuan tentang gayaberat mikro, menurut artikel tahun 1996 di jurnal Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica. (Kuis Seks Hewan: Uji kecerdasan Anda)

Namun jangan dulu mengabaikan jenis kelamin tanaman yang bersifat gayaberat mikro. Transportasi antar sel penting dalam berbagai sel manusia, terutama neuron yang panjang, kata Geitmann. Para peneliti yang mempelajari otak ikan melaporkan pada tahun 2002 di jurnal Advanced Space Research bahwa pembentukan sinaptik dipengaruhi oleh gayaberat mikro. Laporan anekdotal dan penelitian kecil terhadap astronot juga menunjukkan bahwa kinerja kognitif menurun di luar angkasa, namun setiap individu sangat bervariasi, menurut laporan NASA tahun 2012.

Penyebab penurunan tersebut bisa berkisar dari kurang tidur dan stres terhadap radiasiNASA menemukannya, namun belum ada yang meneliti apakah transportasi antar sel dalam neuron mungkin berperan, kata Geitmann.

“Banyak penyakit saraf, seperti Huntington atau Parkinson atau Alzheimer, terkait dengan perdagangan manusia,” katanya.

Manusia juga perlu memahami jenis kelamin tumbuhan di luar angkasa jika spesies kita perlu mencari makan sendiri dalam misi jangka panjang atau koloni di planet lain.

“Jika kita ingin melakukan pertanian di luar angkasa, bisa dikatakan – itu adalah visi jangka panjang! – maka kita harus mempertimbangkannya,” tulis Geitmann dalam email. “Untuk benar-benar melakukan pemuliaan tanaman jangka panjang, kita perlu mencari spesies yang benar-benar dapat bereproduksi dalam kondisi gravitasi nol.”

Hak Cipta 2013 Ilmu Hidup, sebuah perusahaan TechMediaNetwork. Seluruh hak cipta. Materi ini tidak boleh dipublikasikan, disiarkan, ditulis ulang, atau didistribusikan ulang.