Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе генетически модифицировали салат-латук, чтобы получить препарат на основе человеческого гормона, который сохраняет кости крепкими. Ученые заявили, что это будущее продуктов питания и лекарств в космосе.
Салат-латук можно есть, делать из него лекарства и материалы — все эти свойства помогут космическим путешественникам.
В космосе есть проблема с едой?
Сейчас астронавты на борту МКС в основном питаются сухпайками, время от времени им доставляют свежие продукты, когда прибывает новый космический корабль. Это означает, что человек быстро привыкает к меню, сказал Мэтью Гиллиам, директор Исследовательского института Уэйта при Университете Аделаиды.
«Астронавты теряют 10% массы тела в течение первых нескольких недель жизни на космической станции, отчасти из-за однообразной диеты», — заявил профессор Гиллиам, который занимается исследованием продуктов будущего.
Поэтому НАСА экспериментирует с выращиванием на МКС таких растений, как салат-латук.
«Салат-латук идеален, потому что он растет довольно быстро», — говорит Дженни Мортимер, она также изучает продукты будущего в Исследовательском институте Уэйта.
Почему выращивать растения в космосе сложно и дорого?
Но вырастить что-то в условиях микрогравитации — непростая задача. Некоторые растения растут в неправильном направлении, также вода может прилипать к корням и листьям растений, убивая их.
Поэтому НАСА использует систему вентиляторов и светодиодных ламп, чтобы поддерживать жизнь в мини-саду на МКС. Наряду с салатом-латуком в космосе выращивают ячмень, редис и совсем недавно начали выращивать перец чили.
Стоимость отправки продуктов питания на МКС оценивается в $20 000–40 000 за килограмм, при этом каждый член экипажа съедает около 1,8 кг в день. Экипаж, который будет лететь до Марса три года, съест около 10 000–11 000 кг пищи. Наряду с затратами на транспортировку и хранение этих тонн еды большинство необходимых витаминов годны только 12 месяцев, например, витамины В и С.
Доктор Мортимер сказал, что небольшие овощные грядки не только обеспечат космических путешественников свежими продуктами и питательными веществами в краткосрочной перспективе, но и помогут при длительном путешествии.
Зачем в космосе лекарства?
Астронавты теряют в среднем около 1% своей костной массы в месяц. Обычно они находятся на станции не более шести месяцев.
«У астронавтов на МКС есть свой режим упражнений, который нужен, чтобы попытаться сохранить костную массу», — сказал Кевин Йейтс, представитель проекта.
Путешествие на Марс туда и обратно займет около трех лет. Чтобы предотвратить потерю костной массы в течение этого периода времени, нужно не только серьезно тренироваться, но и каждый день вводить себе паратиреоидный гормон (ПТГ).
Как сделать из салата лекарство?
Еще растения можно модифицировать, чтобы они стали источником лекарств и материалов, таких как пластмассы. По словам профессора Гиллиама, за последние несколько лет произошел серьезный прогресс в производстве молекул, лекарств и даже пластмасс из биологических организмов. Кроме этого, растения легче выращивать и модифицировать, чем одноклеточные организмы, такие как бактерии и дрожжи.
«Можно поместить молекулу в разные части растительной ткани и хранить ее там, где это не мешает растению развиваться», — считает Мэтью Гиллиам, директор Исследовательского института Уэйта при Университете Аделаиды.
Некоторые лекарства, такие как дофамин — его используют при болезни Паркинсона — и инсулин — его используют при диабете — можно произвести с помощью модификации, например, помидора. Дальше нужно только извлечь и очистить препарат. Но подход авторов работы был другим. Они генетически модифицируют растение, чтобы оно производило нужные молекулы, а дальше люди едят его листья.
Исследователи прикрепили молекулу к генетическому коду паратиреоидного гормона, чтобы сохранить его стабильным, а затем перенесли ее в салат с помощью бактерии. Идея состоит в том, что астронавты могут затем съесть лекарство, а не вводить его.
Салату добавили гены, которые превратили его в съедобное лекарственное средство, поэтому он классифицируется как генетически модифицированный. Это означает, что его можно выращивать только в контролируемых условиях в соответствии с действующими правилами.
Предварительные результаты показывают, что в среднем растения производят около 10–12 миллиграмм модифицированного гормона на килограмм свежего салата. Это означает, что астронавту нужно съедать восемь чашек салата в день, чтобы получить достаточное количество гормона для поддержания своих костей.
Салат точно появится на МКС или миссии на Марс?
Пока что однозначного ответа нет. Сейчас команда планирует улучшить свойства салата, чтобы сделать его более эффективным при производстве препарата — астронавтам не придется есть его так много. Ученые также хотели бы посмотреть, как он растет на МКС.
Но пока что еще никто не знает, каков салат на вкус, потому что его не тестировали на безопасность ни на животных, ни на людях.
Еще важный вопрос — какова дозировка лекарственного препарата на каждый лист салата. Можно ли сделать ее одинаковой, чтобы контролировать количество во время приема.
Какие еще есть перспективные растения?
Ряска. Это растение, которое делится каждые два-три дня и растет на поверхности водоемов. В Австралии насчитывается 35 видов.
Это означает, что производство ряски можно очень быстро увеличить. Это водное растение, но его ближайшие родственники — пшеница и ячмень. Поэтому в ряске много питательных веществ. В ней хороший баланс белка, крахмала и жиров, а также она довольно легко усваивается. Также для выращивания требуется гораздо меньше времени, чем для зерновых культур.
Профессор Гиллиам сказал, что исследования таких растений, как салат и ряска, могут не только помочь астронавтам, но и обеспечат более устойчивые источники продовольствия, лекарств и других материалов на Земле.
Читать далее
Ученые доказали, что на Земле «запущено» шестое вымирание
Стандартная модель физики уже не актуальна? Главное о новой работе ученых на коллайдере
Белорусский физик работает над квантовым интернетом: это первый шаг к телепортации