De Romeinse staatsman Marcus Tullius Cicero zei:"Als je een tuin en een bibliotheek hebt, je hebt alles wat je nodig hebt."

Mensen die op een dag proberen om van Mars hun thuis te maken, delen misschien de gevoelens die door de redenaar uit het oude Rome werden geuit. Wat de bibliotheek betreft:boeken kunnen nu digitaal worden opgeslagen. Maar hoe groeit jouw tuin in de ruimte?

Er achter komen, wetenschappers hebben de plantengroei bestudeerd op het International Space Station (ISS). De resultaten kunnen de productiviteit van zowel buitenaardse als aardse tuinen helpen verhogen.

Onlangs, het ISS heeft een aantal indrukwekkende oogsten opgeleverd, lekkere hapjes opleveren voor bemanningsleden! Echter, wetenschappers zijn er niet in geslaagd om de geheimen te ontrafelen van hoe planten ver van huis groeien.

"Toekomstige bewoners van buitenposten in de ruimte zullen planten moeten verbouwen voor voedsel en voor het recyclen van lucht en water, ", zegt Anna-Lisa Paul van de Universiteit van Florida. "Dus we bestuderen hoe planten zich aanpassen aan de ruimtevluchtomgeving. Onze bevindingen zullen ons ook helpen begrijpen hoe planten kunnen reageren op nieuwe en uitdagende omgevingen hier op aarde."

Paul en haar collega Robert Ferl kweken sinds 1999 planten in de ruimte, toen ze hun eerste experiment op Space Shuttle Columbia lanceerden. Er volgden verschillende experimenten met ruimtestations. Een van hun meest overtuigende ontdekkingen was dat bepaalde wortelgroeistrategieën waarvan wordt aangenomen dat ze zwaartekracht vereisen, dat niet echt doen.

Plantenwortels zoeken water en voedingsstoffen door weg te groeien van waar ze zijn geplant. Om te bepalen in welke richting te groeien, terrestrische planten gebruiken de zwaartekracht als richtsnoer. En ze gebruiken aanraking om rond obstakels te manoeuvreren. In de late jaren 1800, Charles Darwin toonde aan dat planten die langs een schuin oppervlak groeien, hun wortels niet direct wegsturen van het zaad, maar ze in plaats daarvan naar rechts of links sturen. Hij veronderstelde dat dit groeipatroon - "scheeftrekken" genoemd - werd veroorzaakt door een combinatie van de wortels die hun weg over het schuine oppervlak raken en de zwaartekracht die recht naar beneden trekt.

Bij een proef in 2010 Paul en Ferl ontdekten, echter, dat wortels van planten die in microzwaartekracht op het station groeien, scheef als hun aardse tegenhangers.

"Het ISS heeft ons iets laten zien dat we anders nooit hadden geweten, " merkt Paul op. "Zwaartekracht is niet essentieel in worteloriëntatie."

Goed nieuws. Dat is een belemmering minder voor het kweken van planten in de ruimte. Planten zullen efficiënt de voedingsstoffen zoeken die ze nodig hebben zonder de zwaartekracht als richtsnoer.

Het experiment bestudeerde ook de patronen van genetische expressie. Ruimteplanten veranderden de manier waarop ze hun genen tot expressie brachten om specifieke eiwitten te produceren die nuttig zijn bij gewichtloosheid.

Paulus legt uit, "Als levende organismen worden geconfronteerd met veranderingen in het milieu, hun reactie omvat bijna altijd een verandering in genetische expressie. Omgaan met, ze 'zetten aan en uit' bepaalde genen."

Planten zijn hier pro's in.

Paulus zegt, "De celwanden van planten ondergaan een soort hermodellering in de ruimte. De genen die bij de celwand horen, bevinden zich vaak in de tegenovergestelde 'schakelposities' dan op aarde."

De onderzoekers weten nog niet zeker welk doel dit dient, maar ze zijn van plan om erachter te komen met aanvullende experimenten.

Paul en Ferl zijn niet alleen. Veel andere wetenschappers hebben ook de plantengroei op het ruimtestation bestudeerd om de geheimen te ontrafelen van het succesvol kweken van planten in deze nieuwe omgeving. De kern van al het onderzoek is de zoektocht om mensen te voorzien van 'alles' wat ze nodig hebben, waar ze ook mogen zijn.