Öğrencilerin Mikro Yerçekiminde Azot Fiksasyonu Araştırması

Öğrencilerin Mikro Yerçekiminde Azot Fiksasyonu Araştırması

Öğrencilerin Mikro Yerçekiminde Azot Fiksasyonu Araştırması

Yakın zamanda ISS’de NG CRS-13 ile ilgili olarak başlatılan Magnitude.io’nun katkılarıyla yürütülen  ExoLab-7, insanların uzay habitatlarında gıda ürünlerini nasıl sürdürülebilir bir şekilde yetiştirebileceği araştırılmaya çalışılıyor.
Işık, su ve karbondioksite ek olarak, bitkiler büyümelerini desteklemek için sürekli olarak azot bileşikleri ve besin kaynağına gereksinim duyarlar.
Azot sadece proteinlerin yapı taşları olan aminoasitlerin önemli bir bileşeni olduğu için değil, aynı zamanda klorofillerin ışık enerjisini yakalayabilmesi için de gereklidir.
Dünyamızda, toprak tarafından sağlanan zengin ve erişilebilir bir besin kaynağı olmadan, bitkilerin gelişmesi mümkün değildir.
Bunlardan biri olan Regolit, katı kaya üzerine oturan gevşek kaya ve toz tabakası (sentetik substratlar),

Uzay habitatlarında bu durum bitkiler için değiştirilebilir mi?

Dünya’da, bitki büyümesine yeterli azotu sağlamak için amonyak ve kimyasal gübreler kullanıyoruz. Uzayda kapalı sistemli bir habitatta, amonyak iyi bir seçenek değildir, çünkü yer kaplar ayrıca insanlar için öldürücüdür.
Dünyada bile kimyasal gübrelerin üretimi maliyetliyken, uzayda yolculuk yapan uzay araçlarında veya diğer gezegen yüzeyinde kurulan habitatlarda kullanımı için, gübrelerdeki toprak ve besin değişiklikleri daha pahalıya mal olacaktır.
Doğada atmosferdeki azotu bitkilerin köklerine bağlayan çeşitli mikroorganizmalar vardır. Bu mikroorganizmalar azot fiksasyonu yaparak bitkilerle mutualist bir ilişki kurarlar.

Şekil.1 ExoLab-7 görev koleksiyonu yaması

Bu bakterilerden biri olan Rhizobia, Dünya’daki azot döngüsünün kritik bir parçasıdır. Azotun biyolojik olarak bitkilerin kullanabileceği kimyasal bir forma dönüştürülmesinde önemli rol oynar.
Rhizobia, 2019 Haziran ayında Magnitude.io tarafından ExoLab-6 ile uzay ortamında büyümesinin incelenmesi için gönderilmiştir. ExoLab-7’de 2020Şubat ayında Bıldırcın fidelerinin ( Vignaunguiculata) gelişimine katkı sağlaması için ISS’e gönderildi.
Deney için kullanılan fidelerin, köklerine yerleşmesi için bitki içinde özel kök nodüller oluşturmak amacıyla nodülasyon adı verilen bir işlem uygulandı.

ExoLab-7 deneyi

Şekil.2 ExoLab-7 yüzey kontrol kiti

Şekil.3 ExoLab-7 Nitrojen fiksasyonu

ExoLab-7 deneyi aynı zamanda ISS’de yüksek sıcaklıklar ve yüksek karbondioksit seviyeleri ile Dünya’daki iklim değişikliğine analog olarak hizmet edecektir. Vigna gibi baklagiller, Dünya’daki önemli gıda ürünlerinden biri olmasının yanı sıra insan uzay araştırmalarını desteklediği düşünülen gıda ürünlerinden biridir.
Vigna türünün V. Lady çeşidi bu deney için; diğer çeşitleri ile karşılaştırıldığında boyutunun küçük oluşu ile istikrarlı büyümesi, yüksek verimliliğe toleransı göz önüne alınarak seçilmiştir.
Space Tango tarafından inşa edilen, ISS’e gönderilen ExoLab’ın hacmi yaklaşık iki litredir ve üç Vigna fidesi barındırır – iki deneysel tedavi ve bir kontrol tedavisi.

Kuzey Amerika, Avrupa ve Afrika’daki sınıflarda bulunan analog ExoLab’lar; yörüngedeki ExoLabs ile aynı büyüme hacmine sahiptir ve uçuştan deneysel verileri değerlendirmek için gerekli zemin kontrol verilerini sağlayacaktır.
Katılan tüm öğrenciler deneyin ortak araştırmacılardır ve bu simbiyotik ilişkinin mikro yerçekiminde nasıl işlev göreceğinin anlaşılmasına önemli katkılar sağlayacaktır.
Öğrencilerin Mikro Yerçekiminde Azot Fiksasyonu Araştırması

Öğrenciler sınıfta bitkilerin büyümesini ve nodülasyonunu izlerken, sınıf içi ExoLab ile birlikte yörünge içi ExoLab’taki çevre koşulları hakkındaki fotoğrafik görüntüleri ve verileri karşılaştırabilirler.
Deney sonunda, kök nodüllerinin boyutu, bolluk ve azotu sabitleme (dinitrojen gazını nitrata dönüştürme) yeteneğini geliştirip geliştirmedikleri açısından değerlendirilecektir. Uçuş ve yeryüzündeki bitkilerin RNA analizi ve mikroskopik karşılaştırmaları da planlanmaktadır.
ExoLab, aynı deneyi yürüten ve yörüngedeki tek bir ExoLab’a erişimi paylaşan birden fazla sınıf arasındaki işbirliğini destekleyerek öğrencilerin alan tabanlı araştırmalara erişimini büyük ölçüde artırır.
Yazar: Fatma Betül Özdemir
Kaynak: February 25, 2020, ByMıchael Wılkınson, Engaging Students İn Research On Nitrogen Fixation İn Microgravity ( https://www.issnationallab.org/blog/magnitude-io-exolab-7-research-ngcrs13 )

Virüs Nedir, Neden Zarar Verir ve Virüsler Silah Olarak Kullanılabilirler Mi?

İnsan Kök Hücreleriyle Yapılan Yeni Deney, Farelerde Diyabeti Hızla İyileştirdi!