Selada dan sayuran berdaun hijau lainnya adalah bagian dari pola makan yang sehat dan seimbang — bahkan untuk astronot yang sedang menjalankan misi.
Sudah lebih dari tiga tahun sejak Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional menjadikan selada yang ditanam di luar angkasa sebagai menu bagi para astronot di Stasiun Luar Angkasa Internasional. Selain makanan pokok luar angkasa berupa tortilla tepung dan kopi bubuk, para astronot juga dapat mengunyah salad, yang ditanam dari ruang kendali di ISS yang memperhitungkan suhu ideal, jumlah air, dan cahaya yang dibutuhkan tanaman untuk tumbuh dewasa.
Tapi ada masalah. Stasiun Luar Angkasa Internasional memiliki banyak bakteri dan jamur patogen. Banyak mikroba penyebab penyakit di ISS yang sangat agresif dan dapat dengan mudah menjajah jaringan selada dan tanaman lainnya. Begitu orang makan selada yang sudah banyak terserang E. coli atau Salmonella, mereka bisa sakit.
Dengan miliaran dolar yang dikucurkan untuk eksplorasi ruang angkasa setiap tahun oleh NASA dan perusahaan swasta seperti SpaceX, beberapa peneliti khawatir bahwa wabah penyakit bawaan makanan di Stasiun Luar Angkasa Internasional dapat menggagalkan misi tersebut.
Dalam penelitian baru yang diterbitkan di Laporan Ilmiah dan masuk npj Gayaberat Mikro, Peneliti Universitas Delaware menanam selada dalam kondisi yang meniru lingkungan tanpa bobot di Stasiun Luar Angkasa Internasional. Tumbuhan ahli dalam merasakan gravitasi, dan mereka menggunakan akar untuk menemukannya. Tanaman yang ditanam di UD terkena simulasi gayaberat mikro melalui rotasi. Para peneliti menemukan tanaman yang berada dalam kondisi gayaberat mikro yang diproduksi sebenarnya lebih rentan terhadap infeksi patogen manusia, Salmonella.
Stomata, pori-pori kecil pada daun dan batang yang digunakan tanaman untuk bernapas, biasanya menutup untuk melindungi tanaman ketika merasakan adanya pemicu stres, seperti bakteri, di dekatnya, kata Noah Totsline, alumnus Departemen Ilmu Tanaman dan Tanah UD yang menyelesaikan gelar sarjananya. program pada bulan Desember. Ketika para peneliti menambahkan bakteri ke selada di bawah simulasi gayaberat mikro, mereka menemukan sayuran berdaun hijau membuka stomata lebar-lebar alih-alih menutupnya.
“Fakta bahwa mereka tetap terbuka ketika kami memberikan mereka sesuatu yang tampak seperti stres sungguh tidak terduga,” kata Totsline.
Totsline, penulis utama kedua makalah tersebut, bekerja dengan profesor biologi tanaman Harsh Bais serta profesor keamanan pangan mikroba Kali Kniel dan Chandran Sabanayagam dari Delaware Biotechnology Institute. Tim peneliti menggunakan alat yang disebut klinostat untuk memutar tanaman dengan kecepatan ayam rotisserie pada alat pemintal.
“Akibatnya, pabrik tidak akan tahu mana yang naik atau turun,” kata Totsline. “Kami agak mengacaukan respons mereka terhadap gravitasi.”
Itu bukan gayaberat mikro yang sebenarnya, kata Totsline, tetapi hal itu membantu tanaman kehilangan arah. Pada akhirnya, para peneliti menemukan bahwa Salmonella dapat menyerang jaringan daun dengan lebih mudah dalam simulasi kondisi gayaberat mikro dibandingkan dalam kondisi umum di Bumi.
Selain itu, Bais dan peneliti UD lainnya telah menunjukkan penggunaan bakteri pembantu yang disebut B. subtilis UD1022 dalam mendorong pertumbuhan dan kebugaran tanaman melawan patogen atau pemicu stres lainnya seperti kekeringan.
Mereka menambahkan UD1022 ke dalam simulasi gayaberat mikro yang di Bumi dapat melindungi tanaman terhadap Salmonella, dan berpikir bahwa hal ini dapat membantu tanaman menangkis Salmonella dalam gayaberat mikro.
Sebaliknya, mereka menemukan bahwa bakteri tersebut justru gagal melindungi tanaman dalam kondisi seperti di luar angkasa, hal ini mungkin disebabkan oleh ketidakmampuan bakteri tersebut untuk memicu respons biokimia yang akan memaksa tanaman menutup stomatanya.
“Kegagalan UD1022 untuk menutup stomata di bawah simulasi gayaberat mikro mengejutkan sekaligus menarik dan membuka peluang baru bagi cacing,” kata Bais. “Saya menduga kemampuan UD1022 untuk meniadakan penutupan stomata dalam simulasi gayaberat mikro dapat membuat tanaman kewalahan dan membuat tanaman dan UD1022 tidak dapat berkomunikasi satu sama lain, sehingga membantu Salmonella menyerang tanaman.”
Patogen bawaan makanan di Stasiun Luar Angkasa Internasional
Mikroba ada dimana-mana. Kuman-kuman ini ada pada kita, pada hewan, pada makanan yang kita makan, dan pada lingkungan.
Maka wajar saja, profesor keamanan pangan mikroba UD Kali Kniel mengatakan di mana pun manusia berada, terdapat potensi bakteri patogen untuk hidup berdampingan.
Menurut NASA, sekitar tujuh orang sekaligus tinggal dan bekerja di Stasiun Luar Angkasa Internasional.
Lingkungan ini bukanlah lingkungan yang paling sempit – kira-kira sebesar rumah dengan enam kamar tidur – namun tetap merupakan tempat di mana kuman dapat mendatangkan malapetaka.
“Kita perlu bersiap dan mengurangi risiko di luar angkasa bagi mereka yang sekarang tinggal di Stasiun Luar Angkasa Internasional dan bagi mereka yang mungkin tinggal di sana di masa depan,” kata Kniel. “Penting untuk lebih memahami bagaimana bakteri patogen bereaksi terhadap gayaberat mikro untuk mengembangkan strategi mitigasi yang tepat.”
Kniel dan Bais memiliki sejarah panjang dalam menyatukan bidang studi keamanan pangan mikroba dan biologi tanaman untuk mempelajari patogen manusia pada tanaman.
“Untuk mengembangkan cara terbaik mengurangi risiko yang terkait dengan kontaminasi sayuran hijau dan komoditas lainnya, kita perlu lebih memahami interaksi antara patogen manusia pada tanaman yang ditanam di luar angkasa,” kata Kniel. “Dan cara terbaik untuk melakukan hal ini adalah dengan pendekatan multidisiplin.”
Semakin bertambahnya populasi di Bumi, semakin besar pula kebutuhan akan makanan yang aman di luar angkasa
Mungkin memerlukan waktu lama sebelum manusia dapat hidup di bulan atau Mars, namun penelitian UD memiliki potensi dampak yang besar terhadap kehidupan bersama di luar angkasa.
Menurut laporan PBB, bumi akan menjadi rumah bagi 9,7 miliar orang pada tahun 2050 dan 10,4 miliar orang pada tahun 2100.
Selain itu, Bais, profesor biologi tanaman di UD, mengatakan langkah-langkah keamanan pangan dan keamanan pangan telah mencapai puncaknya di seluruh dunia. Dengan hilangnya lahan pertanian seiring berjalannya waktu untuk menanam pangan, “orang-orang akan segera berpikir serius tentang tempat tinggal alternatif,” katanya. “Ini bukan fiksi lagi.”
Dan nampaknya lebih sering, Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit atau Badan Pengawas Obat dan Makanan AS (FDA) akan mengeluarkan penarikan kembali selada tertentu di Bumi, memberitahu orang-orang untuk tidak memakannya karena risiko E. coli atau Salmonella.
Karena sayuran hijau menjadi makanan pilihan bagi banyak astronot dan mudah ditanam di lingkungan dalam ruangan seperti lingkungan hidroponik di Stasiun Luar Angkasa Internasional, Bais mengatakan penting untuk memastikan sayuran tersebut selalu aman untuk dimakan.
“Anda tidak ingin seluruh misi gagal hanya karena wabah keamanan pangan,” kata Bais.
Solusi: benih yang disterilkan dan perbaikan genetika
Jadi, jika tanaman membuka stomata lebih lebar di lingkungan gayaberat mikro dan memungkinkan bakteri masuk dengan mudah, apa yang bisa dilakukan?
Ternyata jawabannya tidak sesederhana itu.
“Memulai dengan benih yang disterilkan adalah salah satu cara untuk mengurangi risiko munculnya mikroba pada tanaman,” kata Kniel. “Tapi mikroba mungkin berada di lingkungan luar angkasa dan bisa masuk ke tanaman melalui sana.”
Bais mengatakan para ilmuwan mungkin perlu mengubah genetika tanaman untuk mencegah stomata mereka terbuka lebih lebar di ruang angkasa. Laboratoriumnya telah mengambil varietas selada berbeda yang memiliki genetika berbeda dan mengevaluasinya dalam simulasi gayaberat mikro.
“Jika, misalnya, kami menemukan satu kultivar yang menutup stomatanya dibandingkan dengan kultivar lain yang telah kami uji yang membuka stomatanya, maka kami dapat mencoba membandingkan genetika dari dua kultivar berbeda ini,” kata Bais. “Hal ini akan memberi kita banyak pertanyaan mengenai apa yang berubah.”
Jawaban apa pun yang mereka temukan dapat membantu mencegah masalah salad roket di masa depan.