Uzayda Büyütülen Bitkiler

Nesnelerin kütleçekimi etkisindeki hareketlerini açıklayan iki temel kuram vardır. Bu kuramlardan daha eski olanı, yani Newton’un kütleçekim kuramı, iki cisim arasında kütleleri ile doğru orantılı, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılı bir kütleçekim kuvveti olduğunu söyler. Bu kuvvet cisimlerin ivmelenmesine (hızlarının değişmesine) neden olur. Albert Einstein tarafından 20. yüzyılın başlarında geliştirilen genel görelilik kuramı ise kütleçekimini çok daha farklı bir bakış açısıyla açıklar. Einstein’ın kuramında bir kütleçekim kuvveti yoktur. Kütleçekimi etkisi ile boş uzayda hareket eden cisimler herhangi bir kuvvet hissetmez. Cisimlerin uzayda takip ettiği rotayı belirleyen, uzayın şeklidir ve bu şekil içinde bulunduğu uzayı büken kütleli cisimler tarafından belirlenir.

Tüm cisimler uzayda hareket ettiği ve uzayın şekli kütle tarafından belirlendiği için kütleçekiminin etkisinden kurtulmak imkânsızdır. Ancak ağırlığımızdan kurtulabiliriz. Örneğin Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki (ISS) astronotlar neredeyse ağırlıksızdır. Dünya’daki ağırlığı 80 kilogram olan bir astronotun ayaklarının altına uzaydayken bir baskül koyarsanız herhangi bir değer göstermez. Bu durumun nedeni, astronot ve baskül aynı biçimde serbestçe hareket ettiği için astronotun baskülü itmemesi, yani basküle herhangi bir kuvvet uygulamamasıdır.

Bilim insanlarını uzun bir süredir meşgul eden bir konu, yeryüzünde gözlemlediğimiz fiziksel ve biyolojik süreçlerin ağırlıksız ortamlarda nasıl değişeceği. Bu konu üzerine uzun zamandır pek çok çalışma yapılıyor. Deneyleri ağırlıksız ortamda yapmak için başvurulan çeşitli yöntemler var. Bu yöntemlerin çoğu -örneğin parabolik hareket yapan uçaklar- çok kısa süreler için ağırlıksız ortamda kalmayı sağlıyor. Ancak ISS’de uzun süreli deneyler yapmak mümkün.

Dünya’nın etrafında dönen bir uzay laboratuvarı olan ISS, çok çeşitli konularda deneyler yapılmasına imkân veriyor. Çalışan astronotların periyodik olarak değiştiği istasyona, deney aletleri ve malzemeleri uzay araçları ile taşınıyor. Bugüne kadar Uluslararası Uzay İstasyonu’nda yapılan çalışmalar sayesinde çok sayıda bilimsel başarı elde edildi.

Yakın zamanlarda ISS’de incelenen konulardan biri, bitkilerin ağırlıksız ortamlarda nasıl büyüdüğü. Uzay istasyonunda büyütülen 1000’den fazla bitki kasım ayının başında Dünya’ya getirildi. Wisconsin-Madison Üniversitesi’nin Botanik Bölümü’ndeki laboratuvarlara götürülen bitkilerin incelenmesiyle ağırlıksız ortamdaki gen etkinlikleri ile ilgili bir veri tabanı oluşturulması planlanıyor. Bitkiler önce birkaç ay derin dondurucuda tutulacak, daha sonra ise RNA örnekleri alınarak yaklaşık 30.000 genin etkinlikleri ölçülecek.

Araştırmayı yürütecek ekibin lideri Dr. S. Gilroy, kütleçekiminin tüm biyolojik süreçleri etkilediğini belirtiyor. Uluslararası Uzay İstasyonu’nda çalışan astronotlar, ağırlıksız ortamlarda büyüyen bitkilerin daha uzun ve daha ince olduğunu gözlemlemiş. Uzun süre uzayda kalan astronotların kemikleri zamanla incelmeye başlar. Çünkü kemiklerin temel görevi, vücudu taşımaktır ve ağırlıksız ortamlarda güçlü kemiklere ihtiyaç kalmaz. Benzer biçimde uzayda büyütülen bitkilerde de gövdeyi taşımak için gerekli güçlü dokular gelişmiyor.

Uzayda büyütülen bitkiler ile ilgili dikkat çekici bir diğer nokta, bu bitkilerin yeryüzünde büyütülen bitkilere göre hastalıklara ve haşerelere karşı daha savunmasız olması. Bu durum hem kütleçekimi gibi mekanik uyaranlara hem de haşerelere karşı aynı uyarı sisteminin kullanıldığına işaret ediyor. Bu uyarı sistemlerinin altında yatan mekanizmaların daha iyi anlaşılmasıyla bitki hastalıklarıyla mücadele konusunda büyük ilerlemeler kaydedilebilir. NASA da gelecekte uzun uzay yolculuklarında besin ve oksijen kaynağı olarak kullanılması planlanan bitkilerin ağırlıksız ortamlardaki davranışlarının incelenmesine büyük önem veriyor.