Dự án “Lúa Mặt trăng” (Moon-Rice), một công trình hợp tác giữa các viện nghiên cứu hàng đầu của Ý, đang hướng đến mục tiêu tạo ra giống cây trồng phù hợp với không gian, có thể phát triển trong điều kiện vi trọng lực, cung cấp dưỡng chất thiết yếu, và thậm chí nâng cao tinh thần trong các sứ mệnh dài ngày cho các phi hành gia.
Ngoài việc hỗ trợ cho các “khu định cư” tương lai trên Mặt trăng hoặc sao Hỏa, nghiên cứu này còn có thể tạo ra giống cây chịu đựng tốt trong môi trường khắc nghiệt ngay trên Trái đất — từ sa mạc đến các trạm nghiên cứu ở vùng cực.
Tương lai của thực phẩm trong không gian
Để sinh tồn lâu dài trong không gian, con người không chỉ cần công nghệ tiên tiến mà còn phải tự trồng được thực phẩm tươi cách xa Trái đất. Dự án Moon-Rice là nỗ lực tiên phong trong ngành sinh học thực vật thử nghiệm, nhằm phát triển giống lúa thích nghi cao để trồng trên các hành tinh khác. Nghiên cứu này không chỉ phục vụ các sứ mệnh vũ trụ trong tương lai mà còn giúp cải thiện nông nghiệp tại những nơi khắc nghiệt nhất trên Trái đất.
Hiện tại, các phi hành gia phụ thuộc vào thực phẩm được chuyển từ Trái đất, chủ yếu là các món đã qua chế biến hoặc có thời hạn sử dụng dài. Dù tiện lợi, nhưng những bữa ăn này thiếu nguyên liệu tươi — điều rất quan trọng để duy trì sức khỏe trong các chuyến đi kéo dài. Một chế độ ăn giàu vitamin, chất chống oxy hóa và chất xơ có thể giúp giảm bớt tác động tiêu cực của du hành vũ trụ lên cơ thể.
Mục tiêu của dự án là tạo ra giống lúa có thể phát triển tốt trong các sứ mệnh dài ngày, kể cả tại các căn cứ cố định trên Mặt trăng hoặc sao Hỏa. “Sống trong không gian là học cách tái sử dụng tài nguyên và sống bền vững,” theo bà Marta Del Bianco, nhà sinh học thực vật tại Cơ quan Vũ trụ Ý. “Chúng tôi đang cố gắng giải quyết những vấn đề tương tự mà con người đang đối mặt ngay trên Trái đất.”
Bà Del Bianco cho biết một trong những thách thức lớn là kích thước của cây trồng hiện tại. Ngay cả những giống lúa lùn cũng vẫn quá lớn để trồng ổn định trong không gian. “Chúng tôi cần một giống siêu lùn, nhưng điều này cũng đi kèm khó khăn,” bà nói. “Nhiều giống lùn hiện có được tạo ra bằng cách điều chỉnh hormone gibberellin, giúp giảm chiều cao cây nhưng lại ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm. Trong không gian, cây không chỉ cần nhỏ mà còn phải hiệu quả.”
Dự án Moon-Rice do Cơ quan Vũ trụ Ý triển khai với sự hợp tác của ba trường đại học lớn: Đại học Milan có thế mạnh về di truyền học lúa, Đại học Rome “Sapienza” chuyên về sinh lý học cây trồng, còn Đại học Naples “Federico II” có truyền thống nghiên cứu cây trồng không gian. “Chúng tôi đã khởi động dự án kéo dài 4 năm này được 9 tháng, và kết quả sơ bộ rất khả quan,” bà Del Bianco nói.
Những đột phá ban đầu và chỉnh sửa gene
“Các nhà nghiên cứu tại Đại học Milan đang phân lập các giống lúa đột biến chỉ cao 10 cm — cực kỳ nhỏ gọn và là nền tảng rất tốt,” bà Del Bianco cho biết. “Trong khi đó, nhóm tại Rome đã xác định được những gene có thể thay đổi cấu trúc cây để tối ưu hóa hiệu suất sinh trưởng và năng suất.” Ngoài ra, do sản xuất thịt trong môi trường không gian là không khả thi, nhóm nghiên cứu đang tìm cách tăng hàm lượng protein trong gạo bằng cách nâng tỷ lệ phôi (giàu protein) so với tinh bột.
Bản thân bà Del Bianco tập trung nghiên cứu cách cây lúa thích nghi với môi trường vi trọng lực. “Chúng tôi mô phỏng vi trọng lực bằng cách liên tục xoay cây, để lực hấp dẫn tác động đều từ mọi hướng. Cây không xác định được đâu là trên đâu là dưới,” bà giải thích. “Đây là cách tốt nhất có thể làm trên Trái đất, vì nghiên cứu trong điều kiện vi trọng lực thật — tức trong không gian — rất phức tạp và tốn kém.”
Sức mạnh tinh thần từ thực vật
Thực phẩm tươi không chỉ giàu dinh dưỡng hơn thực phẩm đóng gói mà còn mang lại lợi ích tâm lý đáng kể. “Việc quan sát và chăm sóc cây phát triển có tác dụng rất tốt với con người. Những bữa ăn sẵn tuy tiện lợi trong thời gian ngắn, nhưng về lâu dài sẽ ảnh hưởng đến tinh thần,” bà Del Bianco chia sẻ.
Thám hiểm không gian là công việc cực kỳ căng thẳng, đòi hỏi thể chất và tinh thần đều ở trạng thái tốt nhất. “Nếu chúng ta có thể tạo ra môi trường nuôi dưỡng cả cơ thể và tâm trí, thì sẽ giảm áp lực và hạn chế sai sót. Trong không gian, sai sót nhỏ nhất có thể khiến tổn thất tài chính — còn tệ nhất là mất mạng,” bà nói.
Dự án Moon-Rice không chỉ phục vụ các nhà du hành mà còn có thể ứng dụng vào nông nghiệp trong môi trường được kiểm soát trên Trái đất. “Nếu bạn tạo ra được giống cây vững vàng trong không gian, thì nó cũng có thể trồng được ở Bắc Cực, Nam Cực, sa mạc, hoặc ở nơi có không gian trong nhà hạn chế,” bà Del Bianco nói.
Nghiên cứu này đã được trình bày tại Hội nghị thường niên của Hiệp hội Sinh học Thực nghiệm tổ chức tại Antwerp, Bỉ.
Một cây lúa tương lai chỉ cao 10cm có thể nuôi sống phi hành gia và biến căn cứ trên Mặt trăng thành hiện thực — và thậm chí thay đổi cả nông nghiệp trên Trái đất. Ảnh: Shutterstock.
