Siêu lúa 10cm có thể nuôi sống thuộc địa Mặt Trăng đầu tiên
Bởi Hiệp hội Sinh học Thực nghiệm
Một giống lúa tương lai chỉ cao 10cm có thể nuôi sống các phi hành gia và giúp xây dựng các căn cứ trên Mặt Trăng — và thậm chí có thể thay đổi cả ngành nông nghiệp trên Trái Đất. Nguồn: Shutterstock
Điều gì sẽ xảy ra khi các nhà khoa học cố gắng tái tạo lúa gạo để phục vụ sự sống trên Mặt Trăng? Bạn sẽ có một loại "siêu lúa" nhỏ xíu, cao 10cm, một ngày nào đó có thể nuôi sống các phi hành gia sống trên các căn cứ trên Mặt Trăng.
Dự án Moon-Rice, một sự hợp tác giữa các tổ chức hàng đầu của Ý, đang thực hiện sứ mệnh tạo ra các loại cây trồng di truyền sẵn sàng cho không gian, có thể phát triển trong điều kiện vi trọng lực, cung cấp các chất dinh dưỡng thiết yếu và thậm chí nâng cao tinh thần cho các sứ mệnh dài ngày. Ngoài việc hỗ trợ các thuộc địa trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa trong tương lai, nghiên cứu này còn có thể tạo ra các loại cây trồng cứng cáp thích nghi với môi trường khắc nghiệt ngay tại Trái Đất — từ sa mạc đến các trạm cực.
Tương lai của Thực phẩm trong Không gian
Sự tồn tại lâu dài trong không gian sẽ đòi hỏi nhiều hơn là công nghệ tiên tiến — nó sẽ phụ thuộc vào khả năng trồng trọt thực phẩm tươi sống ở xa Trái Đất của chúng ta. Một nỗ lực đột phá mang tên Dự án Moon-Rice đang khám phá cách khoa học thực vật thực nghiệm có thể giúp tạo ra một giống lúa có khả năng thích nghi cao, phù hợp với sự sống trên các hành tinh khác. Nghiên cứu này không chỉ hỗ trợ các sứ mệnh không gian trong tương lai mà còn cho việc canh tác trong một số điều kiện khắc nghiệt nhất của Trái Đất.
Hiện tại, các phi hành gia phụ thuộc vào nguồn thực phẩm được vận chuyển từ Trái Đất, chủ yếu là các bữa ăn chế biến sẵn và bảo quản được lâu. Mặc dù tiện lợi, nhưng những lựa chọn này thiếu các thành phần tươi sống thiết yếu để duy trì sức khỏe trong thời gian dài ở trên không gian. Một chế độ ăn uống bao gồm các thực phẩm giàu vitamin, chất chống oxy hóa và chất xơ có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tác động vật lý của du hành vũ trụ.
Thiết kế Cây trồng Không gian Hoàn hảo
Mục tiêu của dự án Moon-Rice là tạo ra một giống lúa có khả năng sinh trưởng tốt trong các sứ mệnh không gian dài hạn, bao gồm cả sự sống trên các căn cứ cố định trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa. "Sống trong không gian là tái chế tài nguyên và sống bền vững", Marta Del Bianco, nhà sinh vật học thực vật tại Cơ quan Vũ trụ Ý, cho biết. "Chúng tôi đang cố gắng giải quyết những vấn đề tương tự mà chúng tôi đang gặp phải trên Trái Đất."
Tiến sĩ Del Bianco giải thích rằng một trong những thách thức lớn nhất là kích thước hiện tại của các loại cây trồng trên Trái Đất. Ngay cả nhiều giống lúa lùn vẫn còn quá lớn để có thể trồng trọt một cách đáng tin cậy trong không gian. "Điều chúng ta cần là một giống lúa siêu lùn, nhưng điều này cũng đi kèm với những thách thức riêng", bà nói. "Các giống lúa lùn thường xuất hiện từ việc biến đổi một loại hormone thực vật gọi là gibberellin, có thể làm giảm chiều cao của cây, nhưng điều này cũng gây ra vấn đề cho sự nảy mầm của hạt. Chúng không phải là một loại cây trồng lý tưởng, bởi vì trong không gian, bạn không chỉ cần phải nhỏ bé mà còn phải năng suất."
Bộ sưu tập cây lúa đột biến CRISPR-Cas. Nguồn: Đại học Milan
Dự án Moon-Rice không chỉ là nỗ lực đơn lẻ của Cơ quan Vũ trụ Ý mà còn có sự hợp tác của ba trường đại học Ý. Tiến sĩ Del Bianco cho biết: "Đại học Milan có nền tảng rất vững chắc về di truyền học lúa, Đại học Rome 'Sapienza' chuyên về biến đổi sinh lý cây trồng, và Đại học Naples 'Federico II' có di sản đáng kinh ngạc trong sản xuất cây trồng trong không gian". “Chúng tôi đã bắt đầu dự án kéo dài bốn năm này cách đây chín tháng, vì vậy công việc vẫn đang trong quá trình hoàn thiện, nhưng những kết quả ban đầu mà chúng tôi có được hiện nay thực sự rất hứa hẹn”, Tiến sĩ Del Bianco cho biết.
Những đột phá ban đầu và những thay đổi về gen
“Các nhà nghiên cứu tại Đại học Milan đang phân lập các giống lúa đột biến có thể cao chỉ 10 cm, vì vậy chúng thực sự rất nhỏ và đây là một điểm khởi đầu tuyệt vời”, Tiến sĩ Del Bianco cho biết. “Đồng thời, Rome đã xác định được các gen có thể thay đổi cấu trúc cây trồng để tối đa hóa hiệu quả sản xuất và tăng trưởng.” Ngoài ra, do sản xuất thịt sẽ không hiệu quả đối với các môi trường sống trong không gian hạn chế về tài nguyên và không gian, Tiến sĩ Del Bianco và nhóm của bà đang tìm cách làm giàu hàm lượng protein trong gạo bằng cách tăng tỷ lệ phôi giàu protein so với tinh bột.
Trọng tâm cá nhân của Tiến sĩ Del Bianco là cách cây lúa thích nghi với điều kiện vi trọng lực. “Chúng tôi mô phỏng điều kiện vi trọng lực trên Trái Đất bằng cách liên tục xoay cây sao cho cây chịu lực kéo đều theo mọi hướng của trọng lực. Mỗi bên của cây được kích hoạt liên tục và nó không biết đâu là trên đâu là dưới”, Tiến sĩ Del Bianco nói. “Đây là điều tốt nhất chúng tôi có thể làm trên Trái Đất, bởi vì, thật không may, việc thực hiện các thí nghiệm trong điều kiện vi trọng lực thực tế, tức là trong không gian, rất phức tạp và tốn kém.”
Sức mạnh tâm lý của thực vật
Thực phẩm tươi không chỉ bổ dưỡng hơn các bữa ăn được nấu chín và đóng gói sẵn trên không gian mà còn mang lại những lợi ích tâm lý đáng kể. “Việc quan sát và hướng dẫn cây trồng phát triển rất tốt cho con người, và mặc dù thực phẩm được nấu chín hoặc nhão có thể ổn trong thời gian ngắn, nhưng nó có thể trở thành mối lo ngại đối với các sứ mệnh dài hạn”, Tiến sĩ Del Bianco nói.
Khám phá không gian là một công việc rất khó khăn, đòi hỏi các phi hành gia phải ở trong tình trạng thể chất và tinh thần tốt nhất. “Nếu chúng ta có thể tạo ra một môi trường nuôi dưỡng cả về thể chất lẫn tinh thần giúp các phi hành gia giảm căng thẳng và giảm nguy cơ mắc lỗi. Trong không gian, trường hợp tốt nhất của một sai lầm là lãng phí tiền bạc, và trường hợp xấu nhất là mất mạng người”, Tiến sĩ Del Bianco nói.
Lợi ích của Nông nghiệp Không gian đối với Trái Đất
Dự án Moon-Rice không chỉ mang lại lợi ích cho các nhà thám hiểm không gian mà còn có những ứng dụng hữu ích cho việc trồng trọt trong môi trường được kiểm soát trên Trái Đất. “Nếu bạn có thể phát triển một loại cây trồng khỏe mạnh cho không gian, thì nó có thể được sử dụng ở các cực Bắc và Nam Cực, hoặc ở các sa mạc, hoặc những nơi chỉ có một lượng nhỏ không gian trong nhà”, Tiến sĩ Del Bianco nói.
Nghiên cứu này đã được trình bày tại Hội nghị Thường niên của Hiệp hội Sinh học Thực nghiệm tại Antwerp, Bỉ.
