‘นาซา’ เตรียม ‘ปลูกผัก’ นอกโลก ให้นักบินอวกาศได้กินของสด มีสารอาหาร

“นาซา” มุ่งมั่นที่จะ “ปลูกผัก” บนสถานีอวกาศ เพื่อให้มีนักบินอวกาศมีอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการไว้กินขณะที่ทำภารกิจในอวกาศซึ่งใช้เวลานาน ไม่ว่าจะไปดวงจันทร์หรือดาวอังคาร และใช้ทดแทนอาหารสำเร็จรูปที่อาจสูญเสียรสชาติและวิตามินได้เมื่อเวลาผ่านไป 

การปลูกพืชและทำสวนยังช่วยให้นักบินอวกาศมีสภาพจิตที่ดี และเพิ่มความสุขมากขึ้นอีกด้วย อีกทั้งพืชสามารถเป็นส่วนหนึ่งของระบบช่วยชีวิตที่ให้บริการต่าง ๆ เช่น การผลิตออกซิเจนและลดคาร์บอนไดออกไซด์

แต่ใช่ว่าจะหยิบเอาพืชผักที่มีอยู่บนโลกแล้วไปปลูกได้เลย ต้องผ่านการวิจัยอีกหลายขั้นตอน เพราะนอกจากอวกาศจะมีสภาวะไร้น้ำหนักแล้ว ยังมีสภาพแวดล้อมที่แตกต่างจากโลกอย่างสิ้นเชิง แต่ในตอนนี้ความพยายามของนาซาใกล้ความเป็นจริงไปอีกขั้น เมื่อการวิจัยชิ้นล่าสุดเผยให้เห็นข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ เกี่ยวกับผลกระทบของการบินอวกาศต่อพันธุกรรมพืช การใช้น้ำ และรสชาติ ของพืชผัก เช่น ผักกาดหอม พริก หัวไชเท้า และมะเขือเทศในสภาวะไร้น้ำหนัก

จอยญา มาซซา ผู้เชี่ยวชาญด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพในอวกาศ และทีมของเธอทำการวิจัยถึงผลกระทบที่พืชจะได้รับจากสภาวะไร้น้ำหนักและปัจจัยต่าง ๆ เช่น ความชื้นและการควบคุมแสงที่มีต่อรูปร่างของพืช คุณภาพของสารอาหาร และจำนวนผลผลิต ด้วยการตรวจสอบแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ร่วมกับพืช และติดตามว่าจุลินทรีย์เหล่านี้ยังคงปลอดภัยและเป็นประโยชน์ต่อสุขภาพของมนุษย์หรือไม่

“Plant Habitat-07” เป็นการศึกษาวิจัยที่สำคัญชิ้นหนึ่ง ซึ่งศึกษาว่าผักกาดหอมสามารถทนต่อสภาวะความชื้นที่แตกต่างกันในสภาวะไร้น้ำหนักได้อย่างไร แม้ว่าน้ำจะมีความสำคัญต่อเซลล์พืช แต่การใช้น้ำมากเกินไปอาจจำกัดออกซิเจนที่รากได้ และการใช้น้ำน้อยเกินไปอาจทำให้เหี่ยวเฉาได้

การศึกษานี้ใช้สถานการณ์ความชื้น 4 แบบในห้องเพาะเลี้ยงเฉพาะทาง เพื่อดูว่าพืชปรับการผลิตสารอาหารอย่างไร โดยนักวิจัยตรวจสอบผลผลิต สุขภาพโดยรวมของพืช และตรวจสอบว่าประชากรแบคทีเรียบนใบมีความเสี่ยงหรือไม่ ข้อมูลเบื้องต้นชี้ให้เห็นถึงความสำคัญของการปรับสมดุลน้ำเพื่อรักษาใบที่แข็งแรงและยังคงมีรสชาติดี

ขณะที่ การสำรวจ Veg-04A และ Veg-04B พิจารณาผลกระทบของคุณภาพแสงและปุ๋ยต่อการเจริญเติบโตของพืชในอวกาศ นักวิจัยพบความแตกต่างในด้านผลผลิต ทั้งลักษณะใบ รสชาติและคุณค่าทางโภชนาการ ล้วนขึ้นอยู่กับวิธีปลูก การปรับสูตรสารอาหาร และเก็บเกี่ยวผักใบเขียว รวมถึงการเลือกสเปกตรัมแสง (สีแดงหรือสีน้ำเงิน) ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการออกแบบสถานที่ปลูกพืชในอนาคต

นอกจากนี้ การศึกษาต้นเธลเครสในงานวิจัย APEX-04 ทำนักวิจัยพบความแตกต่างในการแสดงออกของยีนเฉพาะในระบบรากพืช รวมถึงยีน 2 ชนิดที่ไม่เคยทราบมาก่อนว่ามีอิทธิพลต่อการพัฒนาราก แสดงให้เห็นว่าพื้นที่ที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำทำให้การแสดงออกของยีนเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งการค้นพบนี้ช่วยให้สามารถปรับแต่งยีนของพืช เพื่อรับมือกับปัญหาที่เกิดขึ้นจากพื้นที่เพาะปลูก เช่น การเคลื่อนที่ของน้ำที่ผิดปกติหรือพื้นที่จำกัด

ฮอร์โมนเป็นอีกหนึ่งปัจจัยที่สำคัญ นักวิทยาศาสตร์จึงได้ทำการศึกษาวิจัยว่า ฮอร์โมนพืชช่วยควบคุมการเจริญเติบโตในสภาวะไร้น้ำหนักได้อย่างไร พบว่าผลลัพธ์นั้นแตกต่างกันไปตามสายพันธุ์ พืชบางชนิดมีระดับออกซิเจนสูง เมื่อลอยอยู่ในสภาวะไร้น้ำหนัก แต่พืชชนิดที่มีระดับออกซินต่ำกว่าจะไม่สามารถควบคุมทิศทางของรากและยอดได้ จนไม่สามารถลำต้นขึ้นด้านบน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในเคมีของพืช ช่วยให้นาซาออกแบบห้องปลูกพืชที่รองรับความต้องการของพืชแต่ละชนิดได้ดีที่สุด

ขณะที่ โครงสร้างของพืชก็ยังมีปัญหาเช่นกัน เพราะเมื่ออยู่ในสภาวะไร้น้ำหนัก รากและยอดอ่อนจะพัฒนาเนื้อเยื่อรองรับที่อ่อนแอกว่าหรือในบางกรณีสร้างผนังที่หนาขึ้นโดยไม่ทราบสาเหตุ นักวิทยาสตร์จึงทำการทดลองเพื่อระบุการเปลี่ยนแปลงในโมเลกุลที่สร้างผนังเซลล์ของพืช โดยเฉพาะอย่างยิ่งผนังที่ให้ความแข็งแรงเชิงกล

แม้ว่าสายพันธุ์บางสายพันธุ์จะปรับตัวและสร้างผนังที่แข็งแรงได้อย่างรวดเร็ว แต่สายพันธุ์อื่น ๆ ยังคงอ่อนแอ นาซาจึงต้องการปรับปรุงสายพันธุ์ที่เจริญเติบโตได้ในสภาวะไร้น้ำหนัก หรือปรับเปลี่ยนสภาพแวดล้อมเพื่อให้รากมีแนวโน้มที่จะโค้งงอ หรือบางลงน้อยลง

สเตอรอลเป็นสารที่ช่วยให้เยื่อหุ้มเซลล์มีเสถียรภาพและสนับสนุนการตอบสนองต่อการเจริญเติบโตหลายอย่าง รวมถึงเวลาที่พืชจะออกดอก แต่นักวิจัยในภารกิจ Resist Tubule กลับค้นพบว่าต้นอะราบิดอพซิส ที่ปลูกในสภาวะไร้น้ำหนักบางครั้งจะมีระดับสเตอรอลลดลง ซึ่งการลดลงของสเตอรอลในสภาวะไร้น้ำหนักอาจทำให้ขั้นตอนการพัฒนาบางขั้นตอนช้าลง นักวิทยาศาสตร์ต้องหาวิธีต่าง ๆ ให้พืชรักษาระดับสเตอรอลและเป็นไปตามวัฏจักรของพืช

การพัฒนาสายพันธุ์เพื่อปลูกพืชผักสดในอวกาศกำลังดำเนินไปได้ด้วยดี การวิจัยต่าง ๆ ช่วยอุดรอยรั่วปัญหาต่าง ๆ จนนักวิจัยประสบความสำเร็จในการปลูกผักกาดหอม ผักกาดเขียวปลี ผักเคล มะเขือเทศ หัวไชเท้า และพริกชี้ฟ้าในอวกาศได้ 

ขั้นตอนต่อไปจะเป็นการทดสอบรสชาติ คุณค่าทางโภชนาการ และอายุการเก็บรักษาของพืชมากขึ้น ซึ่งจะทำให้มนุษย์มีพืชผักสด ๆ กินได้แม้จะอยู่ห่างไกลจากโลกหลายล้านกิโลเมตร

ที่มา: Earth, NASA