Le mois dernier, une fusée a tonné sur une rampe de lancement de la NASA en Virginie, à destination de la Station spatiale internationale. Niché parmi les 7, 400 livres. des fournitures était une poignée de graines conçues pour ouvrir de nouvelles fenêtres sur notre connaissance de la façon dont les plantes poussent dans l'espace - des informations qui pourraient conduire à la culture d'aliments frais dans l'espace pour les personnes à bord de la station spatiale ou à la production de biocarburant sur notre propre planète.

Les graines designer ont été créées dans le laboratoire de Norman Lewis, un scientifique de l'Université de l'État de Washington qui a dirigé l'effort de plusieurs années pour envoyer les graines dans l'espace. Les efforts de Lewis ont finalement porté leurs fruits lorsqu'un vaisseau spatial a décollé de l'installation de vol Wallops de la NASA aux petites heures du 21 mai. C'est la toute première expérience à être menée dans l'habitat végétal avancé de la NASA - la chambre de croissance environnementale la plus avancée jamais dans l'espace Station spatiale.

Les graines pousseront dans la plante Arabidopsis, plus communément appelé thale cresson. L'expérience met l'herbe commune, trouvé souvent le long du bord de la route ou dans les fissures du trottoir, carrément à la pointe de la colonisation spatiale. Car si les gens s'embarquent pour une mission de plusieurs années vers Mars, ils devront faire pousser des aliments frais en cours de route. Pour faire ça, nous devons comprendre comment les plantes poussent dans l'espace.

Lewis travaille avec des chercheurs de l'EMSL, le Laboratoire des sciences moléculaires de l'environnement, une installation utilisateur du Bureau des sciences du ministère de l'Énergie au Pacific Northwest National Laboratory. Mary Lipton, scientifique de l'EMSL, dirigera l'analyse de milliers de protéines végétales pour comprendre comment les plantes cultivées dans l'espace se comparent à leurs homologues cultivées dans des conditions identiques - à l'exception de la force de gravité - au Centre spatial Kennedy à Cap Canaveral, Floride

Le projet compte plus de 180 capteurs formés sur les plantes, prendre des mesures détaillées de la température, éclairage, oxygène, gaz carbonique, l'humidité et d'autres variables comme la station spatiale dévale plus de 17, 000 miles par heure autour de la Terre, 254 milles au-dessus de nos têtes.

La gravité terrestre est toujours formidable à cette altitude, il n'est donc pas tout à fait juste d'appeler l'environnement "gravité zéro". Les plantes seront dans un état continu de chute libre, un environnement que les scientifiques appellent « microgravité ».

C'est la première fois que des plantes seront cultivées dans l'espace dans des conditions contrôlées avec précision, et comparés à des homologues identiques cultivés dans des conditions de précision similaire. Sur la station spatiale, une série de données sera collectée toutes les cinq secondes, et trois caméras prendront deux photos par jour pour surveiller la croissance.

Au cœur de l'expérience se trouvent six types d'Arabidopsis :un type sauvage, un avec un mécanisme de capture du carbone amélioré et quatre avec une synthèse de lignine compromise.

L'accent est mis sur la lignine, la substance résistante de la paroi végétale qui permet aux plantes de défier la gravité et de pousser debout. Les scientifiques étudieront comment les plantes réagissent aux conditions d'apesanteur de la station spatiale. Par exemple, les plantes pousseront-elles toujours « jusqu'à » même dans un environnement de microgravité ?

La lignine sert bien les plantes à bien des égards. Il rend les plantes difficiles à manger, les protéger des herbivores. Il protège le système qui transporte les nutriments et l'eau dans toute la plante. Et cela leur permet de défier la gravité et de grandir vers le haut au lieu d'être des taches amorphes liées au sol.

Mais le matériel, un mur littéral dans une plante, est également un obstacle pour les chercheurs de l'EMSL et d'ailleurs qui tentent de créer de nouveaux biocarburants à base de plantes. La lignine rend les plantes résistantes aux manipulations chimiques, à la transformation en biocarburants d'origine végétale. D'où l'intérêt d'explorer le comportement des plantes déficientes en lignine pour les terriens, vie quotidienne.

"Les plantes fortement réduites en lignine peuvent encore vivre et pousser, mais ils ne sont pas vraiment assez forts pour prospérer dans la plupart des conditions. Ils ne peuvent pas vraiment se tenir debout tout seuls – c'est comme avoir moins d'os dans votre corps pour vous garder structurellement intact. Mais dans les conditions de microgravité, les plantes pourraient très bien se débrouiller avec moins de lignine, " dit Lewis, un professeur Regents à l'Institut de chimie biologique de WSU.

Les plantes viables avec moins de lignine offrent beaucoup de choses. Sur Terre, moins de lignine se traduit par des méthodes plus faciles pour extraire l'énergie utile de la plante. Dans l'espace, si l'énergie de la plante peut être détournée de la création de lignine amorphe, peut-être qu'une plus grande partie de la plante pourrait être consommée – plus de nourriture pour les astronautes en mission à longue distance et peut-être plus d'oxygène produit pour les astronautes à respirer. Cela faciliterait également le recyclage des plantes cultivées dans l'espace.

Alors que les scientifiques cultivent des choses dans l'espace depuis 30 ans - la laitue, choux, pommes de terre, tournesols, pois – les plantes créées par le laboratoire de Lewis sont les plantes les plus sophistiquées à avoir jamais fait un tour dans la station spatiale.

Ces plantes faisaient partie d'études récentes dans le laboratoire Lewis qui incluaient Kim Hixson, scientifique de l'EMSL, qui a obtenu son doctorat. dans le laboratoire Lewis le mois dernier. Là, Lewis dirige une équipe avec une connaissance extraordinaire de la lignine - quelles molécules contrôlent ses modèles de dépôt et ce qui se passe lorsque des gènes ou des protéines clés sont assommés. En tant qu'étudiant diplômé en laboratoire, Hixson a étudié des formes de molécules connues sous le nom de déshydratases, qui effectuent une grande partie de la magie moléculaire impliquée dans la régulation de la lignine dans les plantes.

"Sur Terre, les plantes ont besoin de lignine; il donne aux plantes la rigidité nécessaire pour résister à la gravité. Mais que se passe-t-il dans une situation de microgravité ? C'est ce que nous explorons, " a déclaré Hixson.

Hixson et ses collègues de WSU ont trouvé des indications qu'un changement dans les niveaux de lignine affecte ce qu'on appelle le « phosphoprotéome, " le sous-ensemble de protéines qui sont activement activées ou désactivées dans certaines conditions.

Alors que Lewis est un agriculteur de l'espace vétéran, ayant fait pousser du douglas, du blé et d'autres plantes sur les navettes spatiales lorsqu'elles étaient utilisées, les ressources d'aujourd'hui à EMSL et ailleurs lui offrent un regard plus approfondi que jamais sur ce qui se passe à l'intérieur des usines.

Lui et Lipton ont une collaboration de longue date, et Lewis s'est appuyé sur les ressources de l'EMSL pour effectuer certains des premiers travaux qui ont préparé le terrain pour l'expérience actuelle. Lipton, qui a un rendez-vous commun à WSU, fait partie du consortium Lewis financé par la NASA, constitué il y a plusieurs années pour poursuivre la recherche. Le projet comprend également des scientifiques de l'Université du Nouveau-Mexique, le Consortium du Nouveau-Mexique et le Laboratoire national de Los Alamos.

La science sur le terrain atteindra son paroxysme à la fin de l'automne, une fois que les plantes de la serre spatiale ont été récoltées et ont pris un vol de retour vers la Terre. Les mauvaises herbes de l'espace seront tranchées et coupées en dés et transportées vers plusieurs laboratoires, dont EMSL, où ils aideront à préparer le terrain pour notre avenir, sur cette planète et ailleurs.