萬事萬物

太空農業的細菌汙染

研究發現，在微重力環境下，萵苣更容易感染沙門氏菌，生物防治效果也不如預期。圖／柯欽耀

　人類正如火如荼的準備進軍太空，如果真的能夠大量移民到月球、火星或是太空殖民地的話，或許就可以紓解地球面臨的汙染、資源枯竭、氣候變遷等壓力。

建移居太空的基礎

　目前在太空中生活的只有為數不多的太空人，所有食物都用太空船從地球運上去。不過地球與太空間的運費非常昂貴，當人數大幅增加，勢必得想辦法就地生產才行，所以「太空農業」是人類移居太空時不可或缺的：不只能讓太空人填飽肚子，而且農作物進行光合作用產生氧氣，還能利用部分廢水或排泄物來成長。我們可能藉此在太空中建立一個可循環，自給自足的生態系，太讚了！

作物生理反應不同

　要順利的推行太空農業，必須克服很多問題，其中一個是：在微重力環境下，如何預防植物被細菌汙染。如人類一樣，地球上的植物隨時面臨微生物入侵的威脅，但也與許多微生物互利共生。

　最近科學家研究發現，在微重力的環境下，萵苣這種常出現在沙拉中的蔬菜，對沙門氏菌的抵抗能力變差了。

　沙門氏菌是經常汙染食物的病原體，是造成許多食物中毒事件的元凶，這次被科學家用來「攻擊」萵苣。植物對抗細菌的第一道防線是葉子上用來調節氣體與水分的氣孔，當有害的細菌靠近時，氣孔會關閉，讓病原體無法入侵。

　然而在微重力環境下，萵苣葉上的氣孔隨時保持門戶洞開狀態，讓沙門氏菌透過氣孔侵入萵苣內部，在它內部大量生長。也就是說，相較於正常重力的地球環境，在太空中種出來的萵苣比較容易受到沙門氏菌的汙染。太空人要是把受汙染的萵苣做成沙拉吞下肚，可能就廁所跑不停了！

益生菌的效果減弱

　有一種枯草桿菌的菌株「UD1022」可促進植物氣孔關閉機能，以抵抗微生物入侵免於病害，因此常作為農業中的生物防治劑。不過很可惜，這種菌株在微重力的環境下，抵抗微生物入侵農作物的效果也大打折扣。

　所以要在太空進行農業活動來提供糧食，必須克服的問題還有很多，我們還需要更多類似的研究，找出解決的方法。

美國太空總署在祕魯模擬火星的大氣及微重力狀態，栽種馬鈴薯，也在佛州的太空站研究微重力下植物如何順利生長。

如何在地球上模擬微重力環境？

　本文介紹的研究，是在地球上進行的。科學家把植物橫放並且固定，讓植物的中心軸與地面平行，然後緩慢旋轉。在這個研究中，轉速是每分鐘四圈，這就是「模擬的」微重力環境。

　由於植物特定細胞內有「澱粉體」，它會受重力影響而沉澱到細胞底部，植物則藉以感知重力的方向，但細胞內部阻力很大，所以當植物被橫放並旋轉，澱粉體一方面受重力影響往下沉，另一方面又被旋轉中的細胞質往上帶，就無法順利往下方沉澱，植物的「重力感」因此錯亂，雖然在重力正常的環境中，但是植物「感受」到的，是像在太空中一樣的微重力。只要用這個簡單的方式，就可以用很低的成本，模擬太空中的微重力環境了。