Bu yazımızda sizlere bitki yaşamının ve uzay ortamlarındaki etkileşimlerinin inceleyen bilim dalı olan Astrobotanik’ten bahsedeceğiz. Astrobotanik, Dünya benzeri gezegenler için bitkinin ortama duyacağı tepkiyi ve yaşama olasılığını araştıran, gelişmekte olan bir bilim dalıdır.

Astrobotanik , ilk olarak 1880 yılında Percy Greg adlı yazarın Zodiac’a karşı kitabındaki tasvirleri ile, “uzayda bitki yetiştirilebilir mi, eğer yetiştilirse nasıl olur?”  gibi sorular ile gündeme gelmiştir. Kostantin Tsiolkovski, 15 yıl sonra Dünya yörüngesinde kurulabilecek seralarla ilgili fikirlerini öne sürmüştür. [1]

Resim 1. 1880’de yazar Percy Greg, Zodiac’a karşı kitabında çeşitli sorulara yönelik tasvirlere yer vermiştir.
Resim 2. İlk spekülasyon, Rus bilgin Konstantin Tsiolkovski tarafından dünya yörüngesinde kurulabilecek seralarla ilgili olmuştur.

Astrobotanik ile ilgili ilk ciddi anlamdaki çalışma 45 yıl sonra yine Rus bilim insanı Gavril Adrianovich Tikhov tarafından başladı ve ilk kez SSCB‘de “asrobotanik” terimi ortaya çıktı. ABD tarafından V-2 roketleri ile uzaya tohum gönderme çalışmaları, ABD’nin bu alanda yapılan ilk girişim olarak tarihe geçmiştir. [1]

Resim 3. V-2 roketleri ile uzaya mısır tohumları gönderildi. Amaç, uzaydaki radyasyondan etkilenen tohumların; çimlenme, metabolizma faaliyeti, genetik yapısı, biyokimyasal ve tohum üretimi üzerindeki etkilerinin incelenmesidir. Deney sonucunda çiçekli bitkilerde bulunan flavonoidler, DNA’yı UV radyasyondan koruma özelliği olduğu tespit edilmiştir.
Resim 4 Gavriil Adrianovich Tikhov, ‘Astrobiyoloji’ ve ‘Astrobotanik’ terimini ilk kullanan bilim insanıdır. 1947’de, öğrenciler, biyologlar ve botanikçiler tarafından Alma-Ata Gözlemevi’nde bir astrobotanik birimi kuruldu. Bu birimde astrofizikçiler Mars görüntülerinde spektrum çizgilerinden bitki indeksi araştırmaları yapmışlardır.

1947 ile 48 yılları arasında Chicago-Illinois Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bir dizi insansız balon denemesinde 65000-100.000 feet arasında değişen yüksekliklerde atmosferin üst tabakalarına zambak, hardal ve turp tohumu gönderdi. Yaşam destek ünitelerinde bitkilerden faydalanmak amaçlı yapılan ilk girişim, Jack Myers tarafından NASA’da biyolojik yaşam destek sistemlerinde algleri yetiştirerek başlamıştır. [1]

 

Şema 1. Uzayda Hayvanlar ve İnsan başlıklı 1962 raporundan bir grafik, 1960 yılından itibaren açıklamalı kronolojik çizelge

1973’de Nebraska ve Kaliforniya’daki öğrenciler, Skylab Öğrenci Deneyi ED-61/62 Bitki Büyüme / Bitki Fototropizminin bir parçası olarak uzayda pirinç yetiştirilmesi için NASA ile işbirliği yaptı. [1]

Resim 5.Bitki Büyüme / Bitki Fototropizmi-Skylab Öğrenci Deneyi (REF # MSFC-73-SL-7200-224) (MIX FILE)

1971 ile 1986 yılları arasında sovyet araştırmacılar tarafından istasyon içerisinde devamlı hareket eden ilk biyolojik yaşam destek ünitelerin olduğu deneyler gerçekleştirildi.

1973’de Epidendrum orkideleri, 110 gün boyunca Salyut 6’da uçan küçük bir büyüme odası olan Malakit’te yetiştirildi. Deney esnasında çiçekler açtıktan kısa bir süre sonra solduğu için tohum üretilemedi.

Oasis serisini desteklemek amacıyla 1979’da üretilmiş bir bitki yetiştirme ünitesidir. Yumru kökü olan bitkiler (lale, soğan, vs.) için tasarlanan sistemde Oasis serisinden farklı olarak aydınlatma ve havalandırma sistemi yoktur.

Kalanchoe çiceği yetiştirilmiştir.

 

Sovyet Salyut uzay istasyonunda 1982 yılında ilk olarak araştırma bitkileri kategorisinde Arabidopsis sp bitkisi yetiştirilmiştir. ABD’nin ilk bitki yetiştirme girişimi, 7 yıl sonra ISS için özel tasarlanan BRIC (Biological Research in Canisters) ünitelerinde yine Arabidopsis sp. yetiştirerek olmuştur.[1]

Resim 6. Uluslararası Uzay İstasyonu’nda özel tasarlanan BRIC (Biological Research in Canisters) üniteleri.

2008’de EXPOSE-E denemesi gerçekleştirildi. 558 gün süren bu deneyde ISS’in dışında ve ISS içinde sadece 110-400 nm dalgaboyu ışığı geçiren camların arkasında Arabidopsis sp. tohum ve tütün tohumları ile yapılan çalışmada, dışarda kalan bitkilerin sadece %3’ü çimlenirken, içeride olanların %60’ı çimlenmiştir. [2]

Resim 7.Expose-E deneyi

2010 yılında kabak bitkisi sürdürücü bitki olarak yetiştirilmiştir. Kabak farklı olarak aeroponik sistem içinde yetiştirilen ilk bitkidir. Bitkilerin gen düzeyinde uzayda yaşama karşı verdikleri tepkiler 2014 yılında, ISIC Kenedy Uzay Merkezi’nde yer alan BRIC19’da Arabidopsis Thalianan üzerinde, tam RNA dizilişi elde edilmesidir.

Resim 8.Aeroponik Sistem içinde kabak

2016’da ise süs bitkisi olarak ISS (uluslararası uzay istasyonu)’de Zinya bitkisi yetiştirildi. 2019’da Ay’ın karanlık yüzünde Chang deneyi yapıldı. Yetiştirilen pamuk filizlerinin soğuktan ölmesi sonucu deney kısa sürmüş olsa da Ay yüzeyinde yapılan ilk astrobotanik deneyidir. [1]

Resim 9.ISS’de Zinya çiçeği yetiştirildi.
Resim 10. Chang görevindeki pamuk filizi

“Uzay araştırmalarını takip ederken, nesillerimiz bitki yetiştirerek geçimini sürdürmeye devam edecek. İnsanlık mirasımız yıldızlarda devam edebilir; bahçıvan olarak çalışabiliriz.”
-Astrobotanikçi Kai Rasmussen

Hazırlayan: Fatma Betül Özdemir

Kaynaklar
1-Astrobotany.com, Timeline of Astrobotany (https://astrobotany.com/timeline-of-astrobotany/)
2-theconversation.com, seeds in space how well can they survive harsh non earth conditions (http://theconversation.com/seeds-in-space-how-well-can-they-survive-harsh-non-earth-conditions-81803)