Pois poussant à bord de la Station spatiale internationale. Crédit d'image: L'équipage de l'ISS Expedition 6, NASA. Cliquez pour agrandir
L'anxiété peut être une bonne chose. Il vous avertit que quelque chose ne va pas, que le danger est proche. Il aide à lancer des signaux qui vous préparent à agir. Mais, si un peu d'anxiété occasionnelle peut vous sauver la vie, une anxiété constante cause un grand tort. Les hormones qui poussent votre corps à une alerte élevée endommagent également votre cerveau, votre système immunitaire et plus si elles inondent votre corps tout le temps.
Les plantes ne s'inquiètent pas de la même manière que les humains. Mais ils souffrent de stress et ils le gèrent de la même manière. Ils produisent un signal chimique - le superoxyde (O2-) - qui met le reste de la plante en état d'alerte élevé. Le superoxyde, cependant, est toxique; une trop grande quantité finira par endommager la plante.
Cela pourrait être un problème pour les plantes sur Mars.
Selon la Vision for Space Exploration, les humains visiteront et exploreront Mars dans les décennies à venir. Inévitablement, ils voudront emporter des plantes avec eux. Les plantes fournissent de la nourriture, de l'oxygène, de la compagnie et une parcelle de verdure loin de chez soi.
Sur Mars, les plantes devraient tolérer des conditions qui leur causent généralement beaucoup de stress - froid rigoureux, sécheresse, basse pression atmosphérique, sols pour lesquels elles n'ont pas évolué. Mais la physiologiste des plantes Wendy Boss et la microbiologiste Amy Grunden de la North Carolina State University pensent qu'elles peuvent développer des plantes capables de vivre dans ces conditions. Leur travail est soutenu par le NASA Institute for Advanced Concepts.
La gestion du stress est la clé: Curieusement, il existe déjà des créatures terrestres qui prospèrent dans des conditions similaires à Mars. Mais ce ne sont pas des plantes. Ce sont quelques-unes des premières formes de vie de la Terre - d'anciens microbes qui vivent au fond de l'océan ou au cœur des glaces de l'Arctique. Boss et Grunden espèrent produire des plantes favorables à Mars en empruntant des gènes à ces microbes extrêmement aimants. Et les premiers gènes qu’ils prennent sont ceux qui renforceront la capacité des plantes à faire face au stress.
Les plantes ordinaires possèdent déjà un moyen de détoxifier le superoxyde, mais les chercheurs pensent qu'un microbe appelé Pyrococcus furiosus en utilise un qui pourrait mieux fonctionner. P. furiosus vit dans un évent surchauffé au fond de l'océan, mais il est périodiquement répandu dans l'eau de mer froide. Ainsi, contrairement aux voies de détoxication des plantes, celles de P. furiosus fonctionnent sur une étonnante plage de température de plus de 100 degrés Celsius. C'est une balançoire qui pourrait correspondre à ce que vivent les plantes dans une serre sur Mars.
Les chercheurs ont déjà introduit un gène de P. furiosus dans une petite plante à croissance rapide appelée arabidopsis. «Nous avons nos premiers petits plants», explique Boss. "Nous les cultiverons et récolterons des graines pour produire une deuxième puis une troisième génération." Dans environ un an et demi à deux ans, ils espèrent avoir des plantes qui possèdent chacune deux copies des nouveaux gènes. À ce stade, ils seront en mesure d'étudier comment les gènes fonctionnent: s'ils produisent des enzymes fonctionnelles, s'ils aident effectivement la plante à survivre ou s'ils la blessent d'une manière ou d'une autre, à la place.
Finalement, ils espèrent arracher les gènes d'autres microbes extrémophiles - des gènes qui permettront aux plantes de résister à la sécheresse, au froid, à la basse pression atmosphérique, etc.
Le but, bien sûr, n'est pas de développer des plantes qui peuvent simplement survivre aux conditions martiennes. Pour être vraiment utiles, les plantes devront prospérer: pour produire des récoltes, recycler les déchets, etc. "Ce que vous voulez dans une serre sur Mars", dit Boss, "est quelque chose qui va croître et être robuste dans un environnement marginal."
Dans des conditions stressantes, note Grunden, les plantes s'arrêtent souvent partiellement. Ils arrêtent de croître et de se reproduire et concentrent plutôt leurs efforts sur leur survie - et rien de plus. En insérant des gènes microbiens dans les plantes, Boss et Grunden espèrent changer cela.
"En utilisant des gènes provenant d'autres sources", explique Grunden, "vous trompez la plante, car elle ne peut pas réguler ces gènes comme elle réglementerait les siens. Nous espérons [court-circuiter] la capacité de la plante à arrêter son propre métabolisme en réponse au stress. "
Si Boss et Grunden réussissent, leur travail pourrait faire une énorme différence pour les humains vivant dans des environnements marginaux ici sur Terre. Dans de nombreux pays du tiers-monde, dit Boss, «prolonger la récolte d'une semaine ou deux lorsque la sécheresse arrive pourrait vous donner la récolte finale dont vous avez besoin pour passer l'hiver. Si nous pouvions augmenter la résistance à la sécheresse ou la tolérance au froid et prolonger la saison de croissance, cela pourrait faire une grande différence dans la vie de beaucoup de gens. »
Leur projet est à long terme, soulignent les scientifiques. «Il faudra un an et demi avant que nous ayons réellement [le premier gène] dans une plante que nous pouvons tester», souligne Grunden. Il faudra encore plus de temps avant qu'il y ait un plant de tomates qui aime le froid et la sécheresse sur Mars - ou même dans le Dakota du Nord. Mais Grunden et Boss restent convaincus qu'ils réussiront.
"Il y a un trésor d'extrémophiles là-bas", explique Grunden. "Donc, si l'un ne fonctionne pas, vous pouvez simplement passer au prochain organisme qui produit une variante légèrement différente de ce que vous voulez."
"Amy a raison", reconnaît Boss. «C'est un trésor. Et c'est tellement excitant. "
Source d'origine: communiqué de presse de la NASA
