آیا کاهوی فضایی برای فضانوردان مناسب است؟ یافته‌های جدید ناسا

1

یک پژوهش وابسته به ناسا ترکیب معدنی کاهوی پرورش‌یافته در ایستگاه فضایی بین‌المللی و ایستگاه تیانگونگ ۲ چین را بررسی کرد. نتیجه نشان داد که این محصول حدود ۳۰ درصد کلسیم کمتر از کاهوی زمینی دارد.

این موضوع اهمیت دارد چون خدمه مأموریت‌های مریخ قرار است سال‌ها با غذاهای ذخیره‌شده و برداشت‌های تازه زنده بمانند. استخوان‌ها در ریزگرانش کلسیم از دست می‌دهند چون در محیط بی‌وزنی مایعات جابه‌جا می‌شوند و سلول‌ها کشش طبیعی گرانش را احساس نمی‌کنند.

چه بر سر کاهوی فضایی آمد؟

این پژوهش برگ‌های فضایی را با نمونه‌های زمینی که زیر نور و زمان‌بندی یکسان رشد کرده بودند مقایسه کرد. آزمایش‌های معدنی تفاوت‌های آشکاری میان دو گروه نشان داد.

این تحقیق به رهبری «ب. باربرو بارسنیا» از دانشگاه تگزاس A&M انجام شد که بر تغذیه فضایی و تغییرات زیست‌شناسی انسان و گیاه در مدار تمرکز دارد.

کلسیم و منیزیم در مدار کاهش یافتند، پتاسیم بیشتر شد، آهن نوسان داشت. این تغییرات در تحلیل کاهوی ISS ثبت شد که مینرال‌ها و آنتی‌اکسیدان‌های گیاهی را اندازه‌گیری می‌کرد.

پروژه Plant Habitat 07 ناسا هم‌اکنون در حال بررسی تأثیر میزان آب بر رشد، مواد مغذی و میکروبیوم گیاهی است. تیم زمینی هم‌زمان کاهوی رُمانی Outredgeous را برای نمونه‌های کنترل برداشت کرد.

چرا ریزگرانش تغذیه گیاه را تغییر می‌دهد؟

فضا نحوه حرکت آب در ریشه‌ها و جذب مواد معدنی را دگرگون می‌کند چون شیمی سلولی دچار بی‌نظمی می‌شود. یکی از نتایج مهم افت «فنولیک‌ها» است؛ مولکول‌های آنتی‌اکسیدان که به گیاه در مقابله با استرس اکسیداتیو کمک می‌کنند.

در یکی از دوره‌های کشت گیاهی در ایستگاه، مقدار کل فنولیک‌ها کاهش یافت اما ظرفیت آنتی‌اکسیدانی کلی ثابت ماند. این الگو نشان می‌دهد که پاسخ‌های استرسی فعال شده‌اند نه اینکه کیفیت غذایی به سادگی کاهش یافته باشد.

گروه تحقیقاتی همچنین به کمبود «کاروتنوئیدها» اشاره کرد؛ رنگدانه‌هایی که از بینایی و ایمنی پشتیبانی می‌کنند. افت کاروتنوئیدها یعنی برگ‌ها در مقابل پرتوها و نور شدید محافظت کمتری دارند.

با این حال کاهوی فضایی در همه شاخص‌ها ضعیف‌تر نیست. پتاسیم در ISS پایدار ماند و در تیانگونگ ۲ حتی افزایش داشت. این یعنی الگوی مواد مغذی دستخوش تغییر می‌شود نه کاهش کامل.

سلامت فضانوردان در همان چرخه قرار دارد

همین تحلیل ۱۶۳ ژن مرتبط با کلسیم را بررسی کرد و نشان داد چند مورد در طول پرواز تغییر کرده‌اند. این الگو با افزایش شاخص‌های تحلیل استخوان در سفرهای فضایی هم‌راستا بود.

شواهد جدید نشان می‌دهد که احتمال «نشت روده» در فضا بیشتر است؛ شرایطی که دیواره روده نفوذپذیرتر می‌شود و مواد تحریک‌کننده وارد خون می‌شوند. یک مرور پژوهشی اخیر داده‌های فضانوردان و جوندگان را به اختلال سد روده مرتبط دانست.

در مطالعه دو قلوی ناسا، پژوهشگران دانشگاه نورث‌وسترن تغییراتی در میکروبیوم روده دیدند که پس از بازگشت به زمین دوباره متعادل شد.

دانشمندان تأکید کردند که مأموریت‌های مریخ بدون درک عمیق از اثرات زیستی فضا بر بدن انسان و میکروب‌های همسفر امکان‌پذیر نیست.

اگر محصولات تازه کلسیم کمتر و آنتی‌اکسیدان‌های ضعیف‌تر داشته باشند، رژیم غذایی به تنهایی نمی‌تواند از تحلیل استخوان جلوگیری کند. این چالشی جدی برای مأموریت‌هایی است که ماه‌ها فراتر از مدار زمین ادامه دارند.

ناسا در مرحله بعد چه چیز را آزمایش می‌کند؟

یکی از راه‌ها «زیست‌تقویت» است؛ یعنی اصلاح ژنتیکی یا انتخابی گیاهان برای افزایش مواد معدنی کلیدی. پژوهشگران همچنین مکمل‌های هدفمند برای جبران کمبودهای احتمالی پیشنهاد می‌دهند.

راه دیگر کشت گیاهانی است که به طور طبیعی سرشار از «فلاونوئید» هستند. جوانه سویا، جعفری و سیر از گزینه‌های اولیه برای آزمایش در گلخانه‌های ایستگاه هستند.

ناسا همچنین به دنبال رفع نوسان‌های غذایی است که موجب تغییر مواد معدنی می‌شود. پروژه Plant Habitat 07 نقشه‌ای از مدیریت رطوبت ارائه می‌دهد تا ریشه‌ها بتوانند بدون افزایش استرس مواد لازم را جذب کنند.

فضانوردان فقط برگ نمی‌خورند. غذاهای تخمیرشده می‌توانند ویتامین‌ها، اسیدهای آمینه و میکروب‌های مفید را منتقل کنند.

میکروب‌ها هم می‌توانند کمک کنند

در یک آزمایش ۳۰ روزه، محققان «میزو» را در فضا تخمیر کردند و خمیری سالم با طعم آجیل‌گونه به زمین بازگرداندند. این محصول امضای میکروبی و ژنتیکی منحصربه‌فردی داشت که نشان داد باکتری‌های دوست‌دار انسان در بی‌وزنی نیز کار می‌کنند.

تخمیر در فضا فقط یک طعم‌دهنده نیست. این روش ثابت می‌کند که میکروب‌های مفید در ریزگرانش فعال می‌مانند، یعنی امکان تولید ماست، کیمچی یا میزو در سفینه‌ها وجود دارد.

غذاهای تخمیرشده ممکن است از سد روده هم محافظت کنند و ریسک‌های ناشی از نفوذپذیری بالا را کاهش دهند.

مجموعه‌ای از محصولات گیاهی و تخمیرشده روشی منعطف برای افزودن مواد مغذی بدون حمل بار اضافی ارائه می‌دهند. هر گرم غذایی که در فضا تولید شود، یک گرم وزن کمتر برای پرتاب از زمین است.

این موضوع برای مأموریت‌های مریخ چه معنایی دارد؟

خدمه‌ای که رهسپار مریخ می‌شوند ماه‌ها غذای ذخیره‌ای می‌خورند سپس به برداشت‌های تازه نیاز دارند. اگر این برداشت‌ها مواد معدنی کمتری داشته باشند، حاشیه ایمنی سلامت کاهش پیدا می‌کند.

کاهش کلسیم در خوراکی‌ها با کاهش کلسیم در استخوان جمع می‌شود. این ضربه دوگانه خطر شکستگی و خستگی را افزایش می‌دهد اگر منوهای غذایی اصلاح نشوند.

پس منوها باید تکرارپذیری و نظارت داشته باشند. پزشکان پرواز و متخصصان باغبانی باید سیستم غذایی را مانند یک سامانه پزشکی مدیریت کنند نه صرفاً یک انبار.

با اصلاح ارقام گیاهی، نوردهی دقیق و تخمیر کنترل‌شده، رژیم غذایی فضانوردان می‌تواند کمبودها را جبران کند. اکنون وظیفه دانشمندان تبدیل برنامه‌های آزمایشگاهی دقیق به وعده‌های عملی روزمره است.

طراحی مزارع مقاوم فضایی

نخست باید «زیست‌فراهمی» تعریف شود؛ یعنی میزانی که بدن می‌تواند مواد مغذی را جذب کند. انتخاب گیاه باید بر اساس قابلیت جذب باشد نه فقط میزان مواد خام.

سنسورها باید مواد معدنی و فنولیک‌ها را در هر برداشت رصد کنند. نظارت لحظه‌ای مشکلات را پیش از رسیدن به بشقاب کشف می‌کند.

سامانه‌های کشت باید آبیاری هدفمند، مدیریت شوری و برداشت مرحله‌ای را تمرین کنند تا تنش ریشه‌ها کاهش یابد و شیمی گیاه پایدار بماند.

این تحقیق در مجله NPJ Microgravity منتشر شده است.