어느 시점에 인류는 새로운 지평, 화성에 도달할 가능성이 높습니다. 그곳에 도달하려면 지속 가능한 식량, 의약품, 그리고 원자재 공급원이 필요합니다. 우주에서 이러한 자원을 생산하는 식물을 개발하는 연구자로서 우리는 때때로 "왜?"라는 질문을 받습니다. 기후 변화, 불평등, 세계적 유행병, 환경 파괴와 같은 문제들을 고려할 때, 우리는 화성이 아닌 지구에 집중해야 하지 않을까요? 하지만 과학은 두 가지 모두를 할 수 있습니다. 우주 연구는 인간의 탐험 본능을 충족시킬 뿐만 아니라, 그 과정에서 발견을 거듭하며 혁신적인 새로운 발명품을 제공해 온 오랜 역사를 가지고 있습니다. 공간만을 위한 식물이 아닙니다. 과학 연구 결과가 실제적인 방식으로 현실 세계로 흘러 들어가는 것을 '연구 전환'이라고 합니다. 이러한 번역은 종종 예상치 못하고 예측할 수 없습니다. 예를 들어 나사는 우주에서 작고 가벼운 이미징 기술을 필요로 했고, 그 결과 현재 스마트폰, 웹캠, 의료 기기 등에 사용되는 소형 카메라 센서가 발명 되었습니다. 건물, 가전제품, 심지어 자동차 앞 유리창의 열을 반사하는 데 사용되는 반짝이는 반사 소재는 무엇일까요? 우주선과 우주인을 우주의 온도 변화로부터 보호하기 위해 개발한 단열 기술입니다. 우리는 "우주 식물"이 지구 생명체의 삶을 직간접적으로 개선하는 모습을 보게 될 것입니다. 그렇다면 우주에서 사용할 수 있는 식물은 어떤 모습일까요. 그리고 지구를 떠나지 못하는 우리에게 어떤 도움을 줄 수 있다고 생각하시나요.식물은 우리에게 영양을 공급하고 정신적 웰빙을 지원하지만, 이것만으로는 장기적인 우주 여행을 유지할 수 없습니다. 현대 우주식 메뉴는 대부분 우주 왕복선이나 국제 우주 정거장에 화물로 실어 나르는 가공식품, 즉 장기보관 식품으로 구성됩니다. 신선한 식품은 무엇이든 현장에서 생산해야 하며, 가축 사육은 불가능합니다. 식이 보충제 섭취 없이 균형 잡힌 우주 식단을 만들기 위해, 연구자들은 고품질 단백질을 다량 함유한 영양적으로 완벽한 식물성 식품을 개발해 왔습니다. 이는 우주에서 재배 및 가공이 가능한, 즉석에서 섭취 가능한 식물로, 필수 아미노산의 최적 균형을 제공할 것입니다. 타우린과 크레아틴처럼 동물에게서 흔히 발견되는 비필수 아미노산도 포함되어 있습니다. 이런 방식으로 식물을 개량하면 지구 농업을 재편하는 데 도움이 될 수 있습니다. 식물성 식단은 기후 위기에 직면한 지구에 더 지속 가능하며 전 세계적인 영양소 불평등을 줄일 수 있기 때문 입니다. 과학자들은 우주비행사들이 흔히 호소하는 "메뉴 피로"를 해결하기 위해 식물성 식품의 맛과 질감을 연구하고 있습니다. 수십 년 동안 우주비행사들은 우주에서 미각이 둔화되어 매운 음식이 우주 정거장에서 가장 인기 있는 음식이 되었다고 보고해 왔습니다. 우주비행사들이 실험의 일환으로 고추를 재배했을 때, 수확물 중 일부를 먹을 수 있어서 기뻤고 나머지는 분석을 위해 지구로 보내졌습니다. 우주 식물은 낯선 환경에서도 잘 자라야 합니다. 지구에서 식물은 뿌리와 새싹이 어느 방향으로 자랄지 알기 위해 중력에 의존합니다. 우주에서는 중력성이 혼란스러워 미세 중력이 호르몬 신호 전달에 미치는 영향으로 뿌리가 무작위 방향으로 자라게 됩니다. 미세 중력이 식물 생장에 미치는 영향을 규명하기 위한 연구가 진행 중입니다. 우주에 있는 식물은 뿌리가 무작위로 뻗어 있는 반면, 땅에서 자란 식물은 뿌리가 똑바로 뻗어 있는 것을 보여주는 두 개의 차트입니다. 예를 들어 물은 "끈적끈적"합니다. 물 분자들이 웅덩이로 아래로 끌려 내려가는 것이 아니라 서로 끌어당기기 때문에 뭉쳐집니다. 중력이 없으면, 이로 인해 식물 뿌리와 같은 표면에 달라붙는 끈적끈적한 물덩어리가 생성되고, 표면 장력에 의해 서로 연결되어 있기 때문에 아무 데도 흐르지 않습니다. 더욱이 중력 부족은 대류를 방해하여 기체가 물속에서 자연스럽게 섞이는 것을 방해합니다. 이는 식물 뿌리의 산소 공급을 제한하여 저산소증 스트레스라고도 하는 산소 부족 현상을 초래합니다. 식물 저산소증은 강우량이 많을 때나 토양이 침수될 때 홍수로 인해 발생합니다. 무중력으로 유발되는 저산소증을 견디도록 식물을 설계하면 지구 작물의 홍수 저항성을 향상시켜 농업 손실을 줄이는 데 도움이 될 것입니다. 달이나 화성 기지에서는 식민지 주민들이 의약품이나 건축 자재와 같은 필수 자원을 재공급하기 위해 몇 달이나 몇 년씩 기다릴 수 없습니다. 따라서 우주 식물은 단순한 식량 공급 이상의 기능을 제공하도록 설계되고 있습니다. 식물은 면역 반응을 유발하고 식용 백신 역할을 하는 단백질을 생산하도록 설계되었습니다. 지구상에서는 많은 의약품이 미생물에서 생산되고 추출됩니다. 식물도 이와 유사한 방식으로 약용 화합물이나 건축 자재 전구체를 생산하도록 조작될 수 있지만, 이러한 화합물은 식물 생장에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 높습니다. 환경 신호에 따라 다양한 화학 물질을 생산하도록 식물을 조작하는 능력이 있다면, 우주인은 식물이 음식을 만드는 것에서 약을 만드는 것으로 전환할 수 있을 것입니다. 아마도 문자 그대로 스위치를 켜는 것만으로 가능할 것입니다. 빛과 화학 신호에 반응하는 유전 "회로" 또한 개발되고 있습니다. 이러한 회로는 작물이 변화하는 기후의 스트레스에 더욱 쉽게 적응할 수 있도록 하는 잠재력을 가지고 있습니다. 혁신이 우주 환경과 같은 극한의 한계를 극복해야 할 때, 혁신은 더욱 가속화되어 우리가 그렇지 않으면 생각해낼 수 없는 해결책을 찾아낼 수 있습니다. 달 착륙 경쟁은 수많은 일상용품 의 개발로 이어졌습니다 . 이제 우리는 새로운 생명공학 혁명의 문턱에 서 있으며, 이전에는 어떤 식물도 자라지 않았던 곳에서 과감하게 성장할 준비를 하고 있습니다.
