Gasztronauták

in-focus-scott-kellys-year-in-space.jpgKinek mi jut eszébe az űrhajós ételekről? Nekem elsőre az, hogy természetesen tubusból szipkázzák ki a különböző izű tápláló zseléket. Pedig a tubusos űrkoszt már jócskán a múlté, manapság a liofilizált készétel divik (úgy a hatvanas évek óta). Az elkészült sült illetve főtt ételeket fagyasztva száritják, és adagonként műanyag tasakokban tárolják. Ezeket az ételeket nem kell hűteni, viszonylag sokáig elállnak, és elég csak egy kis vizet önteni a zacskóba, hogy elkészüljön a vacsora. De friss zöldséghez nem nagyon jutnak az űrhajósok, az biztos. Akkor mi az ott Scott Kelly kezében?  Az kérem szépen a nemzetközi űrállomáson termesztett saláta.

Igen, ehető növényeket termesztenek az űrállomáson. A NASA és az ESA hidegháborút idéző versenyt folytat egymással e téren. Mig a NASA salátája már kézzel fogható (és ehető), az ESA mer nagyot álmodni. Az ESA  MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative) projektje a mentőexpedició (The Martian) cimű Ridley Scott film tematikáját idézi: hosszabb távú űrexpediciókat (Hold- illetve Mars-projekt) szeretnének megkönnyiteni illetve egyáltalán lehetővé tenni azzal, hogy különféle növényeket termesztenek az űrállomásokon és az űrhajókon étkezési és egyéb (potenciálisan oxigén-nyerési) céllal.

Hogy erre miért is van igény? Egyrészt az űrhajón magukkal vihető készletek (ételek, viz, oxigén) végesek, a liofizált ételek eltarthatósága is véges, valamint az űrhajósok bélflórájának sem tesz jót az űrutazás illetve az űrkoszt. A mikroorganizmusok, illetve még speciálisabban a bél mikrobiótájának űrutazások alatt történő változása régóta foglalkoztatja az űrutazást kutatókat. Az Apollo 14 és 15 Hold-expediciójának 6 tagjának utazás előtti illetve utáni mikrobiológiai vizsgálata alapján az űrutazás 3 hete során a bőrről, torokból illetve ürülékből izolált mikroorganizmusok sokfélesége a felére csökkent. A legújabb, mikrobiómra kiterjedő vizsgálatok szerint az űrutazás alatt az űrhajósok belében a baktériumközösség összetétele is megváltozik. Ugyanezt a változást tapasztalták azokon a vizsgált egyéneken, akiket földi körülmények között izolálva tartottak ugyanennyi ideig, és ugyanolyan liofizált űrételt fogyasztottak, mint az asztronauták. Ez azért potenciális veszélyforrás, mert mig a beredezéseket lehet sterilizálni, addig az asztronauták baktériumait nem lehet, de nem is célszerű kiirtani. Viszont ha az ártalmatlan baktériumok mennyisége és sokfélesége lecsökken, nagyobb esélyt kapnak a patogén baktériumok a térnyerésre, és egy űrbeli bélrendszeri fertőzést igencsak jó lenne elkerülni, mondjuk növényi rostokkal, mint prebiotikumokkal. És ha már a bélrendszernél tartunk, az emésztés és kiválasztás során képződő végterméket is jó lenne lebontani és újrahasznositani, főleg, ha földön túli kolóniákról álmodoznak egyesek.

melissa_lake_node_full_image_2.jpg

A MELiSSA projekt résztvevői már a munka legelején megállapodtak abban, hogy csak olyan rendszert hajlandóak elfogadni végeredményképpen, amelyik a (növényi és emberi) végtermékeket 100%-ig újrahasznositja, akárcsak egy jól működő tavi ökoszisztéma. A CRLSS (closed regenerative life support systems) névre hallgató rendszer terve a következően néz ki: az űrhajó különboző kamrái a tavi ökoszisztéma különbőző fázisainak felelnek majd meg. A növényi hulladékok és az emberi végtermékek az első külön helységben alkótóelemeikre lebontódnak (különböző anaerob erjesztők végzik a lebontást ásványi anyagokig, zsirsavakig, ammóniumionig és szén-dioxidig). A következő kamrában, a fotoheterotróf helységben a Rhodospirillium rhubrum baktérium segitségével a zsirsavak kerülnek további lebontásra. Innen “az anyag” a nitrifikációs kamrába kerül, ahol a növények számára felvehető állapotú nitrogén-vegyületeket, nitrátokat állitjanak elő ammóniából a nitrogénfixáló Nitrosomonas és Nitrobacter baktrériumok. Az utolsó kamrában, a fotoautotróf kompartmentben történik majd a klasszikus növénytermesztés: a nitrogénben gazdag tápanyagot étkezési célra felhasználható növények és oxigén-termelő kékalgák termesztésére használják majd.

melissa_loop_diagram_node_full_image_2.png

Az űrbéli növénytermesztés ötlete már igencsak korán megfogalmazódott a kutatókban. Először 1960-ban, a Szputnyik 4-gyel vittek fel az űrbe búza-, borsó- és kukoricamagokat, hogy utána megvizsgálják, ki tudnak-e csirázni. Azóta több űrkisérlet is zajlott élő növényekkel, például a Szaljut-7 űrállomáson sikeresen felneveltek lúdfüvet (Arabidopsis thaliana), ami magot is hozott. Több kisérlet is bizonyitotta, hogy a növények képesek az űrben, csökkent gravitáció mellett is növekedni és szaporodni, bár az irodalom szerint kisebb hatékonysággal. Az ok a következő: a súlytalanság hatással van a növények viz- és tápanyagszállitására és a gázcserére. A legnagyobb problémát a gyökérzóna oxigénhiánya okozza, mert ez kihat a tápanyagfelvételre is, és ventillátorral kevésbé hatékonyan orvosolható. Érdekes módon a gravitáció hiánya nem befolyásolja a növények fejlődését, alakját. Hosszútávú problémát jelenthet viszont az űrben a kozmikus sugárzás magasabb szintje, ami a növényi genom gyorsabb változását okozhatja.

Mivel a termőföld, mint termesztési közeg túlságosan nehéz, hogy nagy mennyiségben szállitani lehessen, és túlságosan komplex ahhoz, hogy szabályozni lehessen, vizkultúrás termesztési módszert választottak a projekt kutatói. Az, hogy milyen növények kerülnek majd a gasztronauták negyedik kamrájába illetve tányérjára, még vita tárgya. Minden egyes növénynek megvannak az előnyei és hátrányai. A rizs például hihetetlen vizigényű, és bár a termése nagyon tápláló, de nyersen nem fogasztható, és elkészitése idő- és eszközigényes, a rostban gazdag hulladék pedig igencsak ellenáll a lebontásnak. Mig a paradicsom nyersen fogysztható, a növény a termésén kivül nem ehető, tehát ez esetben is viszonylag sok hulladék keletkezik. A termesztést tekintve a legideálisabb növények a salátafélék: nyersen majdnem az egész növény elfogyasztható, minimális maradék képződik, cserébe viszont nem tápláló. Nem csoda, hogy a NASA pont salátát termesztett a nemzetközi űrállomáson (A NASA Veggie projektje, aminek a keretein belül a salátát termesztették, bár céljaiban megegyezik MELiSSA projekttel, nagyban eltér tőle, ugyanis egyáltalán nem foglalkozik a hulladék és az emberi végtermék hasznositásával).

A projektben olyan növények vesznek részt, amelyeknek

  • rövid az életciklusa
  • nagy a terméshozama
  • patogénekkel szemben ellenálló
  • az űrbéli körülményekhez könnyen adaptálódik
  • nagy a stressztűrő képessége
  • magas a tápanyagtartalma
  • kevés a “nem ehető” része.

Az ezeknek a feltételeknek megfelelő növények közül kisérleteznek a búza, durum búza, krumpli és a szójabab termesztésével földi, ún. “űrszimulációs” közegben, ahol folyamatosan alacsony kozmikus sugárzásnak teszik ki a növényeket és különböző módszerekkel szimulálják a mikrogravitációt, ám legutóbb két francia séfet arra kértek meg, hogy állitsanak össze egy hosszútávú Mars-menüt a következő hozzávalókból: rizs, hagyma, paradicsom, krumpli, saláta, spenót és spirulina alga.

Az ételek és a termesztendő növények kiválasztásába az iz és kedvelhetőség faktort is belevették: az űrhajósoknak ugyanis ezeket az ételeket kell sokszor egymás után enniük, tehát nem mindegy, mit is találnak ki az űrgasztrológusok. A kóstolást is speciális, zéró-gravitációt szimuláló körülmények között végzik, ugyanis súlytalanság állapotában a vérkeringés megváltozik, és a fejben, nyakban, nyelvtájékon töb nyirok és vér található, mint a földi körülmények között, igy az izérzékelés is potenciálisan más az űrben, mint a földön. Az eddig kipróbált űrételek közül a toplistát a gnocchi vezeti.

Az ételek elkészitése is kihivás pár esetben, ugyanis az űrjárművek sztenderd felszereltségébe általában egy mikrohullámú sütő tartozik, bár a nemzetközi űrállomás fedélzetén már van hűtő is. Képzeljük el, hogy mennyi mindenre lesz szüksége egy űrhajónak ahhoz, hogy a helyben termesztett búzából pizzát tudjon egy lelkes vállalkozó sütni. Az űri közönség főzöcskézése amúgy is sok egyéb érdekes kérdést vet fel: legyen-e plusz személyzet, akik az ételek termesztésével és főzésével lesznek csak megbizva, vagy az alapvetően kutatói feladatokat ellátó legénység főzzön-e. A hogyant már Sandy Magnus úgy-ahogy kipróbálta (nejon zacskóban mikrozta az olajjal összekevert hagymát), de ettől még kihivás számba mehet majd egy olyan egyszerű feladat isa súlytalanságban, mint lisztből és vizből tésztát gyúrni anélkül, hogy a szellőzőrendszer eldugulna.

                                                                                                                                                                     

Saei, Amir Ata, and Abolfazl Barzegari. “The microbiome: the forgotten organ of the astronaut’s body–probiotics beyond terrestrial limits.” Future microbiology 7.9 (2012): 1037-1046.
Mardanov, A. V., et al. “Metagenomic analysis of the dynamic changes in the gut microbiome of the participants of the mars-500 experiment, simulating long term space flight.” Acta Naturae (англоязычная версия) 5.3 (18) (2013).
Wolff, Silje A., et al. “Effects of the extraterrestrial environment on plants: Recommendations for future space experiments for the MELiSSA Higher Plant Compartment.” Life 4.2 (2014): 189-204.

 

 

Mik azok a GMOk? Reloaded

Már régebben pedzegettem, hogy a GMO vita résztvevőinek túlnyomó többsége egyszerűen nem tudja, mik is azok a GMOk amiről szó van. Éppen ezért írtam egy felvilágosító jellegű összefoglalót, de kicsit hosszú lett, úgyhogy nem fogom blogbejegyzésként kirakni. Ellenben pdf állományként iderakom, ha esetleg van, aki művelődni szeretne, annak jó olvasgatást!

Mik azok a GMOK?

Mire jó a GMO? 24. – Gümőkór

tbc00.jpgA Mycobacterium bovis mint neve is mutatja egy baktérium, eredetileg marhakórokozó, a marhatuberkulózist kiváltó mikróba. Jelentőségét egyrészt az adja, hogy a marhák között komoly károkat okoz, másrészt emberekre is átterjedve ritkán bennük is tuberkulózist, vagy közismertebb nevén TBC -t okozhat (az emberi TBCs megbetegedésekért általában a M. tuberculosis, az emberi TBC kórokozója felelős). A marhatuberkulózis az egész világon elterjedt, igazából még senkinek sem sikerült hatékony módszert találni a kiirtására. Ellenben ismert egy fehérje az egerekben, amit az egér SP110 gén kódol, amely korlátozza az M. bovis baktériumok növekedését a falósejteken belül és a fertőzött sejteket apoptózisba kergetve is gátolja a fertőzés terjedését.

A mai cikkünk szerzői kifejlesztettek egy viszonylag egyszerű módszert, amivel a marha genom egy előre pontosan meghatározott helyére lehet géneket beültetni, ezt felhasználva elsőként az SP110 gént ültették a marha genomba.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mire jó a GMO? 23.B – Arctic Apple – Neal Carter válaszol

yhkhgd9.jpgLegutóbb az Arctic Apple nevű almáról írtunk, amihez sok kérdés érkezett, de egészen váratlanul a reddit oldalán lakossági fórumot tartott Neal Carter, az Arctic Apple készítője is, úgyhogy inkább a hozzá intézett kérdésekből és a rájuk adott válaszokból fordítanék le párat, hogy igazán tiszta forrásból olthassátok tudásszomjatokat.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mire jó a GMO? 23. – Arctic alma

arctic_granny_and_golden-300x250.pngAz USA Földművelésügyi Minisztériuma (USDA – US Department of Agriculture) pénteken nagy jelentőségű bejelentést tett: Két új, GM-almafajtát teljesen szabadon termeszthetővé nyilvánított, ezek Arctic Granny és Arctic Golden néven kerülnek majd forgalomba. Számunkra ez a hír több okból is érdekes, ugyanis elég jól rávilágít a jelenlegi GM-szabályozás idióta voltára.

Az Arctic találmány pofonegyszerű, ha megsértesz egy almát, egy polifenol oxidáz (PPO) nevű enzim elbontja a sérülés helyén található polifenolokat, így védekezik a növény a sérülésen keresztül bejutó mikróbák ellen, de közben megbarnul. Ezzel egyetlen probléma akad, a barna almát már a kutya sem veszi meg, így évente jelentős mennyiségű almát egyszerűen kidobunk, mert ugyebár a fogyasztók fehéret szeretnének, senki sem vesz pénzért csökkent minőségű almát. Ezen elég könnyű segíteni, az alma barnulását okozó polifenol oxidázt kódoló gén ismert, egy egyszerű eljárással a genomba juttatható egy új gén, ami ennek a génnek egy szakaszáról termel kettősszálú RNSt a sejtben, ami csökkenti az almában eleve meglővő gén kifejeződését is, PPO hiányában pedig nem barnul meg az alma, tovább eladható, vagyis kevesebbet kell belőle kidobni, csökken az álelmiszerpazarlás, ezzel az almatermelés környezeti terhelése, nő a fenntarthatósága. Ezt géncsendesítésnek, vagy RNS inhibíciónak nevezik, teljesen általános jelenség az élővilágban. Mondhatni a tudományos oldala egyszerű, unalmas.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mire jó a GMO? 12.B – Omega-3 zsírsavak újratöltve

faroese_fishfarm.jpg

Régebben már írtunk egy omega-3 zsírsavakat termelő GM-növényről, most újabb közlemény jelent meg erről a találmányról, így megint visszatérünk hozzá. Legutóbb ott fejeztük be, hogy egy magvas gomborka nevű növényből olyan génmódosított fajtát készítettek, amelyik omega-3 zsírsavakat, DHA -t és EPÁ -t termelt. Na de miért fontos ez? Ezekről a zsírsavakról a közvélekedés úgy tartja, hogy igen egészségesek, a Zsírsvakat és Lipideket Tanulmányozó Nemzetközi Társaság (én is meglepődtem, hogy létezik ilyen) ajánlása szerint a tökéletesen egészséges szív-érrendszerhez naponta és fejenként fél gram DHA+EPA szükséges. Ha ezt fölszorozzuk hétmilliárddal, évi 1,25 millió tonna DHA+EPA -t igényelne a Föld népessége. Mi ezzel a probléma?

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Lárvák, férgek, tücskök, sáskák – az igazi paleo diéta?

szocskevees.jpgA tavalyi év többek között azzal a tudományos cikkel zárult, amelyben Ken Sayers és C. Owen Lovejoy tételesen cáfolta a paleo-diéta alapelveit. A szerzőpáros többek között arról számol be a The Quarterly Review of Biology oldalain, hogy az eddigi atropológiai, biológiai és kémiai kutatási eredmények alapján irtózatosan nehéz meghatározni, pontosan mit is ettek a paleolitikumban a hominidák, annyi biztos, hogy az  élőhelyek széles skáláján éltek, és táplálkozásukat elsősorban az élőhely határozta meg. Ergo nem létezik egyetlen, AZ IGAZI paleoit-diéta. Mig a melegebb égtájakon legfőképpen növények képezték az előemberek és ősemberek táplálékát, addig az északabbra élők több állati fehérjét fogyasztottak a könnyen elérhető és tápláló növényi táplálékok (gyümölcsök, tartalék tápanyagban gazdag gumók) mellett. Vagyis a húsevőknek titulált ősemberek sem főként húst fogyasztottak, étrendjük a mai mindenevőkére (vaddisznó, medve) hasonlithatott. Ráadásul őseink valószinűleg a fűfélék magjait is fogyasztották, igy okafogyott a diéta gabonaellenessége is.

caveman.jpgAz általános vélekedés szerint a húsevő őseink főként nagytestű emlősöket fogyasztottak, ám Sayers és Lovejoy szerint a paleolit-korabeli elő- illetve ősemberek még nem voltak túl jó vadászok. William C. McGrew, cambridge-i antropológus szerint őseink gyakrabban fogyasztottak csúszó-mászókat, mint vadászat során elejtett nagyvadakat. Mindez nemcsak puszta spekuláció, az 1938-ban feltárt dél-afrikai, korai paleolitikumi lelőhelyen talált egyik csonteszközről nemrégiben kideritették, hogy azt a Paranthropus robustus arra használta, hogy termeszeket szedjen ki a várukból.

Ez nem annyira meglepő, hiszen a ma élő főemlősök  nagy része ma is előszeretettel fogyaszt rovarokat. Sőt, a nyugati világ kivételével az emberek egy jelentős része is csemegézik belőlük. Mindezek ellenére első hangzásra  eléggé meghökkentőnek tűnhet, hogy a Wageningeni Egyetem növénytani tanszéke a rovarevés népszerűsitését tűzte ki egyik céljaként.  2010-ben az akkori holland mezőgazdasági miniszter, Gerda Verburg, azon túl, hogy kamerák larvas_teszta.jpg előtt rovarlárvákkal teli szendvicset rágcsált, egymillió euróval támogatta az egyetem rovarevést kutató projektjeit. Innen egyenes út vezetett az ENSZ Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezetének (FAO) 2013-as kiadványáig, amit az egyetem kutató irtak, és amely az Edible insects – Future prospects for food and feed security cimet viseli, és az ehető rovarok  népszerűsitésének egyik legrészletesebb propaganda anyaga. Az egyetem ezen felül rendszeresen rendez rovar-tematikájú előadásokat, rovarkostolót, tartanak rovarfőző kurzusokat, sőt megjelent már szakácskönyvük is, telis teli izgalmas recepttel.

evmi-insecta2.jpg

 

Tehát nem minden háttér nélkül kezdett el 2014. novemberében egy holland szupermarket-lánc izesitett kukacot, illetve  rovarlisztből készült különféle ételeket árusitani, és 2015. január elseje óta országszerte kaphatók e termékek. Ezek közül kis városkánkban csak a penészevő gabonabogár lárvájából (angolul buffalo worm) készült hamburger kapható, ezt  rögtön ki is próbáltuk, stilusosan a holland nemzeti eledel, az endiviás stamppot köreteként.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Tűzzel-vassal avagy késsel és villával

Pterois_volitans.jpgAz ember által behurcolt élőlényekre sajnos nagyon sok példát lehetne hozni. Ezek legtöbbje szárazföldi növény vagy állat, amit egy olyan szigetre hurcolt be az ember direkt vagy véletlenül, ahol az eredetileg nem fordult addig elő. Mivel ezeknek az élőlényeknek természetes predátora nem fordul elő az új élőlény-közösségben, egész hamar elszaporodnak, a helyi flóra és/vagy fauna kárára.

Ezek közé az invaziv élőlények közé tartozik a közönséges és vörös tűzhal (Pterois miles és volitans) is, amelyek eredetileg az Indiai-óceán környékén őshonosak, de valószinűeg egy (vagy több) óvatlan akvarista közbenjárásával 1985 óta az Atlati-óceánt és a Karib-tengert is meghóditották.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Azok a csodálatos gombák – a gombák emesztésére alapuló iparágak

A gombák anyagcseréjéről

 eleszto--kicsi-.jpgA gombák, mint a növények, a tápanyagokat oldott állapotban veszik fel a sejtfalukon keresztül. A növényekkel ellentétben viszont fotoszintézisre nem képesek, vagyis a növekedésükhoz és szaporodásukhoz szükséges anyagokat úgy állitják elő, hogy már meglévő, komplex vegyületeket bontanak le. Ebben amúgy nagyon jók, kevés más élőlény képes például a fák komplex szénhidrátjait, mint pl a lignin és a cellulóz, bontani. Az élő illetve elhalt növényi szöveteken kivül élő és elhalt állati szöveteken, illetve szövetekben és sejtekben telepedhetnek meg gombák. Ahhoz, hogy a tápanyagul szolgáló anyagokat fel tudják venni, az élő vagy elhalt sejtekből, szövetekből különféle enzimekkel fel kell szabaditaniuk ezeket.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A hagyományos növénytermesztés veszélyei 9. – A banán vírusai

banan01.jpgFeltételezem, hogy mindenki evett már banánt, ám a genetikája kevéssé közismert. Az étkezési célokra használt banán, amit mi a boltban veszünk triploid, azaz minden egyes kromoszómájából három példányt tartalmaz minden egyes sejtmagja. Ennek előnye, hogy nem tartalmaz magokat, mivel a számfelező sejtosztódás végén általában életképtelen leánysejtek jönnek létre, így a banán gyakorlatilag képtelen magot hozni, vagyis ivarosan szaporodni. Valamiért senki sem nevezi ezt “terminátor technológiának” és nem is tüntet senki sem a betiltásáért, illetve hogy a gazdák kizárólag termékeny banánt ültessenek.

A termékeny banán látható ugyanis az első képen, telis-teli apró magokkal. Viszont ennek a következménye, hogy a banánt ivartalanul szaporítják, klónozással, így minden egyes banánnövény annyira hasonlít egymásra, amennyire csak lehetséges. Éppen ezért ha valamilyen betegség támadja meg a termesztett banánokat, akkor az egész fajtát letarolja, mivel kicsi a genetikai változékonyság az egyes egyedek között, amit növelni szinte lehetetlen, hiszen nem tudják mivel keresztezni a triploid növényeket. Ezek nem feltételezések, hanem történelmi tapasztalatok, a korábban szinte egyeduralkodó Gros Michel banánfajtát az ötvenes években egy gomba támadta meg (Panama betegség), ami tíz év alatt Thaiföldet kivéve az egész világon kiirtotta. A gyümölcstermesztők az egyetlen rendelkezésre álló megoldással éltek és lecserélték az ültetvényeiket egy másik banánfajtára, a Cavendishre, ami ellenállt a kórokozó gombának, bár állítólag íze meg sem közelíti a Gros Michelét. Ezt ismerjük mi mindannyian banánként, a Cavendish teszi ki a kereskedelmi célú banántermelés nagyját. Azonban a banánnemesítés azóta is folyamatos, egyrészt újabb betegségek bukkannak fel amikre a Cavendish is érzékeny, másrészt nyilván a nemesítők folyamatosan újabb, előnyösebb tulajdonságokkal rendelkező banánfajták létrehozásán ügyködnek. A banánnemesítés egyik módja, hogy termékeny diploid fajtákat, amelyek minden kromoszómából kettőt tartalmaznak tetraploid fajtákkal kereszteznek, amelyek minden kromoszómájukból négyet hordoznak sejtmagonként, így a két termékeny banán utódja minden kromoszómából hármat tartalmaz majd, azaz terméketlenné válik. Viszont időnként ez a módszer nem várt meglepetésekkel szolgál, egy ilyet mesélnék el ma.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….