2022 m. sukanka 40 metų, kai lietuviai atliko pirmąjį sėkmingą augalo gyvybinio ciklo eksperimentą kosminėje erdvėje, orbitinėje stotyje „Saliut 7“. Tai buvo pirmasis pavykęs tokio pobūdžio eksperimentas mokslo istorijoje. Šių tyrimų pradininkas buvo akademikas Alfonsas Merkys, o patys tyrimai buvo plėtojami Lietuvos mokslų akademijos Botanikos instituto Augalų fiziologijos laboratorijoje. Šių metų vasario pabaigoje minime Alfonso Merkio 95-ąsias gimimo metines. Ta proga dar kartą norėtume prisiminti jo atliktus mokslo darbus ir jų reikšmę mokslui.

Alfonsas Merkys gimė 1927 m. vasario 20 d. Puožo kaime, Rokiškio apskrityje. Būsimojo akademiko tėvai buvo ūkininkai, todėl jo ateitį siejo su žemės ūkio mokslais. Baigęs Salų žemės ūkio mokyklą ir Žemės ūkio technikumą Vilniuje, Alfonsas Merkys pradėjo dirbti agronomu Lazdijų rajone, tačiau jį traukė mokslai. Metus mokėsi Maskvos K. Timiriazevo žemės ūkio akademijoje, vėliau – Vilniaus universiteto Gamtos mokslų fakultete, specializavosi augalų fiziologijos srityje. Augalų anatomijos ir fiziologijos katedros vadovas profesorius Jonas Dagys paskatino Alfonsą Merkį tęsti studijas Maskvos valstybiniame M. Lomonosovo universitete. 1953 m. A. Merkys išvyko į Maskvą, kur Biologijos-dirvožemio fakulteto Augalų fiziologijos katedroje tęsė aspirantūros (doktorantūros) studijas. A. Merkio tyrimai ir būsima disertacija buvo apie javų išgulimo priežastis, dažną reiškinį grūdinių žemės ūkio kultūrų laukuose, dėl ko labai nukentėdavo pasėliai. Ištyręs šį reiškinį, jis padarė išvadą, kad javai išgula dėl stiebų audinių anatominės struktūros ypatybių ir dėl augalo reakcijos į sunkio jėgą. 1956 m. apgynęs šiuos teiginius, A. Merkys grįžo į Lietuvą, buvo priimtas į Lietuvos MA Biologijos instituto Augalų fiziologijos laboratoriją, kurią 1957 m. įkūrė profesorius Jonas Dagys, ir tęsė augalo gravitropinės reakcijos, t. y. augalo reakcijos į sunkio jėgą tyrimus. XX a. viduryje augalo reakcija į sunkio jėgą buvo aiškinama dviem pagrindinėmis teorijomis – hipotezėmis, kurios aiškino, kaip augalo ląstelės pajaučia sunkio jėgą, ir kokiais  fiziologiniais procesais augalas reaguoja į sunkio jėgos poveikį. Šiose reakcijose labai svarbūs specialių šaknies ląstelių darinių judėjimas ir pasiskirstymas bei augalo hormono auksino veikla. Visas Alfonso Merkio ir jo bendradarbių darbas buvo nukreiptas šioms teorijoms-hipotezėms tirti ir patvirtinti. Į šiuos tyrimus kartu įsitraukė daugiau jaunų mokslininkų – Jūratė Darginavičienė, Romas Laurinavičius, Antanas Marčiukaitis, Leonida Novickienė, Albinas Putrimas.  Kai kurie iš šios tematikos apgynė daktaro disertacijas. O pats A. Merkys tyrimų rezultatus apibendrino daktaro disertacijoje (nostrifikuota į habil. dr.), kuri buvo pavadinta „Augalų geotropinė reakcija ir jos reikšmė augalo ašinių organų erdvinei orientacijai“. Šią disertaciją jis apgynė Vilniaus universitete 1966 m. Nuo 1966 m. iki XX a. pabaigos Augalų fiziologijos laboratorijoje, vadovaujamoje A. Merkio, buvo išplėtotos net trys augalo augimo fiziologijos mokslinių tyrimų kryptys, kurios visos tam tikru aspektu aiškina augalų reakciją į sunkio jėgą. T. y. kaip gravitropinės reakcijos metu veikia augalo hormoninės sistemos, kurios atsakingos už augalo augimą ir vystymąsi; kaip augalo organai išsidėsto erdvėje, veikiant sunkio jėgai ir kaip galima sukurti augalų hormonų analogus, kurie geriau nei pats augalo natūralus hormonas sureguliuotų jo augimą ir vystymąsi. Idėjas A. Merkiui įgyvendinti padėjo mokslininkų grupės, kurioms vadovavo tokie žymūs augalų fiziologai kaip Jūratė Darginavičienė, Leonida Novickienė ir Romualdas Laurinavičius. Remiantis visais šiais tyrimais, buvo naujai rastos ir papildytos žinios apie augalų hormoninių sistemų veiklą, sukurta per 20 augalų hormonų fiziologinių analogų, atlikta per 20 eksperimentų kosminiuose laivuose ir stotyse bei analogiškų eksperimentų, imituojant nesvarumo sąlygas žemėje, stengiantis paaiškinti augalų erdvinės orientacijos dėsningumus.

Augalo reakciją į sunkio jėgą A. Merkys pradėjo tirti 1953 m. 1957 m., kai Sovietų Sąjunga paleido pirmąjį dirbtinį Žemės palydovą, istorinė politinė aplinka, kosmoso varžybos skatino tyrimų programas kosmose. Šios srities tyrimus pradėjo įvairių šalių, tokių kaip Jungtinės Amerikos Valstijos, Sovietų Sąjungą, Anglija, Prancūzija ir Japonija, mokslininkai. Ypatingas dėmesys buvo skiriamas tokiems klausimams, ar gali gyvieji organizmai gyventi ir daugintis mikrogravitacijos sąlygomis, ar svarbi jų fiziologiniam gyvenimui yra sunkio jėga. Visose tyrimų programose didelis dėmesys buvo skiriamas augalams kaip maisto ir energijos šaltiniui ilgų kosminių skrydžių metu. Mokslininkai norėjo sužinoti kaip augalas orientuojasi mikrogravitacijos sąlygomis, kai sunkio jėga yra minimali, ar gravitacija yra būtina augalų augimui ir ar mikrogravitacijos sąlygomis augalai gali pasiekti visą biologinio vystymosi ciklą. Todėl kosminėje erdvėje atliekami eksperimentai su augalais buvo labai plataus spektro, įskaitant regeneracijos, žydėjimo, ląstelių dalijimosi, diferenciacijos, chromosomų pasikeitimų, gravitacijos pajautimo, orientacijos erdvėje ir kt. Visi šie klausimai buvo nagrinėjami įvairiais tikslais, pvz., kaip galima būtų panaudoti augalus maistui ilgo kosminio skrydžio sąlygomis, galbūt juos auginti tarpinėse kosminėse stotyse. Tačiau mokslininkai pirmiausia kėlė pažinimo klausimus, siekė geriau suprasti, kaip vienas seniausių ir stabiliausių aplinkos veiksnių – sunkio jėga, veikia gyvus organizmus. Kada organizmų vystymosi raidoje atsirado sistemos, kuriomis ji pajaučiama ir kt.

Tokiomis aplinkybėmis, 1971 m. A. Merkys kreipėsi į Sovietų Sąjungos mokslų akademijos Kosmoso tyrinėjimo ir panaudojimo komisiją su pasiūlymais ir planais tirti augalus kosminėje erdvėje. Jau 1971 m. Lietuvos mokslų akademijos Botanikos institutas ir Sovietų Sąjungos MA Kosmoso tyrinėjimo ir panaudojimo komisija pasirašė kelių metų susitarimą dėl prietaisų ir eksperimentų, skirtų aukštesnių augalų tyrimams erdvėlaiviuose ir orbitinėse stotyse projektavimo. Prietaisų schemas kūrė mokslininkai Romas Laurinavičius ir Algirdas Jarošius. Prietaisus gamino gamyklos „Precizika“ inžinieriai. Ir jau 1972–1973 m. buvo atlikti eksperimentai trumpo kosmoso skrydžio sąlygomis kosminiuose laivuose „Sojuz 12“. Pirmuose eksperimentuose buvo stebima ar mikrogravitacijos sąlygomis augalų sėklos sudygsta. Vėliau eksperimentai buvo atlikti kosminiuose laivuose „Sojuz 13“, „Sojuz 15“, kurių metu buvo tiriama augalo erdvinė orientacija mikrogravitacijos sąlygomis. Šiems tyrimams vadovavo akademikas Alfonsas Merkys, o pirminiame etape dirbo visi laboratorijos darbuotojai, be jau minėtų anksčiau: Emilija Savičienė, Onutė Rupainienė, Danguolė Švegždienė, Palmira Kenstavičienė, vėliau prisijungė Danguolė Raklevičienė, Alvidas Stočkus, daug laborantų ir pagalbinio personalo. Nuo 1973 iki 1996 m. kosminėmis mikrogravitacijos sąlygomis laivuose „Sojuz 12, 13, 15“ , OS „Saliut 4“, „Saliut 6“, „Saliut 7“ ir „Mir“ buvo atlikta per 20 eksperimentų su žirniais, salotomis, svogūnais, miežiais ir kt. augalais, kurių trukmė svyravo nuo vienos paros iki trijų mėnesių. Daug tyrimų buvo dubliuojami Žemėje, specialiuose aparatuose klinostatuose, kurie imituodavo mikrogravitacijos sąlygas ir sukurdavo aplinką, panašią į kosminę erdvę.  Orbitinėse stotyse ilgalaikiais eksperimentais buvo siekiama išaiškinti, ar gali augalas praeiti gyvybės ciklą nuo sėklos iki sėklos kosminėje erdvėje. Labai svarbūs eksperimentai buvo atlikti orbitinėse stotyse „Saliut 6“, „Saliut 7“, kur buvo gauti rezultatai, padėję nustatyti slenkstinius gravitacijos dydžius, kuriuos pajaučia augalo šaknys. 1982 m. orbitinėje stotyje „Saliut 7“ pavyko eksperimentas, kurio metu buvo išaugintas sėklas subrandinęs  baltažiedis vairenis, t. y. 8–12 savaičių gyvybinį ciklą turintis augalas. Eksperimentas buvo vykdytas mikrooranžerijoje „Fiton 3“. Tuomet iš OS „Saliut 7“ buvo parskraidinta 200 subrandintų sėklų. Jos buvo gyvybingos. Mokslo prasme eksperimentas buvo labai svarbus, nes patvirtino, kad augalas gali praeiti gyvybinį ciklą nesvarumo sąlygomis, o iki to laiko buvo galvojama, kad mikrogravitacijos sąlygos kažkokiu būdu mažina rezervinių medžiagų, reikalingų augalui vystytis, fondą. Tačiau, kaip teigė akademikas A. Merkys, eksperimentas taip ir liko neužbaigtas, jo nuomone, reikėjo gauti kelių kartų palikuonis, užaugintus iš mikrogravitacijoje subrandintų sėklų mikrogravitacijos sąlygomis. 1982 ir 1983 m. eksperimentas buvo kartojamas, bet dėl techninių kliūčių neįvyko. 1987 m. orbitinėje stotyje „Mir“ jis buvo iš dalies pakartotas – nutrauktas per anksti, kol sėklos dar nebuvo subrendusios. Vėliau, jau nepriklausomos Lietuvos laikotarpiu, eksperimentai buvo tęsiami, bendradarbiaujant su Vokietijos Bonos universitetu. Augalai buvo skraidinami dirbtiniuose palydovuose, panaudojant prietaisus – borto centrifugas. Remdamasis gravitropinės reakcijos tyrimais, A. Merkys publikavo dvi knygas – „Augalų gravitropinė reakcija“  (1973) ir „Sunkio jėga augalų augimo procesuose“ (1990). Pirmoji knyga yra laikoma vienu svarbiausių XX a. šios tematikos kūrinių. Dar šiandienos NASA archyvuose saugoma šios knygos vertimo kopija. Antrojoje knygoje „Sunkio jėga augalų augimo procese“ pateikiami eksperimentų, susijusių su augalo reakcija į sunkio jėgą, t. y. atliktų nesvarume, kosminėje erdvėje ir dirbtinio nesvarumo sąlygomis Žemėje, rezultatai. Kalbant plačiąja prasme, visi kosmose atliekami tyrimai yra svarbūs bendram pasaulio pažinimui, tačiau dažnai sunku įsivaizduoti, kokią realią naudą augalų tyrimai kosmose galėtų turėti žmonėms Žemėje. Labiausiai priimtiną šio klausimo atsakymą pateikia amerikiečių gravitacinės augalų biologijos tyrinėtojai. Jų nuomone, augalų tyrimai mikrogravitacijos sąlygomis visų pirma neša ekonominę naudą, remiantis šiais tyrimais,  būtų tiksliau paaiškinti gravitropiniai augalų reakcijos mechanizmai, sukurti pasėlių augalai, kurie turi stipresnę ir greitesnę reakciją į gravitacijos pasikeitimus, taip užtikrinant kuo mažesnį javų pasėlių išgulimą. Tokie tyrimai galėtų pasitarnauti ir kuriant naujus produktus, tokius kaip vaistiniai preparatai, tikintis, kad dėl gravitacijos pokyčių augaluose keistųsi medžiagų apykaita, kartu susidarytų nauji produktai, kuriuos būtų galima panaudoti įvairiose žmogaus gyvenimo srityse.

Augalų augimo ir erdvinės orientacijos tyrimai buvo tik viena tyrimų kryptis, kuriai vadovavo A. Merkys.

Augalo augimo ir vystymosi metu ypatingą reikšmę užima hormoninė reguliacija. Unikalius tyrimus, paaiškinančius augalo augimo hormono auksino veikimo būdą, jo transporto sistemų veiklą ir kt. atliko kita A. Merkio vadovaujama mokslininkų grupė. Sintetinių auksino analogų paieška ir sintezė – tai dar viena originali augalų fiziologijos eksperimentų kryptis, papildanti ir paaiškinanti augalo hormoninės sistemos veiklą bei duodanti praktinę naudą žemės ūkio augalų augimo ir vystymosi reguliacijos srityje. Šiomis temomis A. Merkys publikavo knygą „Auksinas ir augalo augimas“ (1982).

Žvelgiant plačiau, unikalūs yra ne tik A. Merkio pradėti ir plėtoti mokslo darbai, bet ir jo sukurta laboratorija. Lietuvos MA Botanikos instituto, vėliau Botanikos instituto Augalų fiziologijos laboratorijai jis vadovavo nuo 1961 iki 2001 m. XX a. pabaigoje joje dirbo per 40 žmonių, kurie iš daug perspektyvų tyrė vieną reiškinį – augalo reakciją į sunkio jėgą. Šių darbų pagrindu buvo apginta per 30 daktaro disertacijų. Apie laboratorijos darbuotojus akademikas atsiliepdavo labai šiltai „…manau, kad laboratorijos darbuotojai, būdami aukštos kvalifikacijos, paliko ryškų pėdsaką mokslo tiriamojo darbo veikloje… Linkiu laboratorijos auklėtiniams rūpintis tolesne augalų augimo fiziologijos mokslo plėtra Lietuvoje“. Už unikalius darbus, kurių rezultatai papildė augalų augimo ir erdvinės orientacijos tyrimų duomenis, A. Merkys du kartus – 1974 ir 2001 m., o jo bendradarbiai J. Darginavičienė, R. Laurinavičius, ir L. Novickienė vieną kartą – 2001 m. buvo įvertinti Lietuvos mokslo premija. Šiuo metu Augalų fiziologijos laboratorija skaičiuoja 65 metus ir priklauso Gamtos tyrimų centrui.

Ryški, be galo įspūdinga, didelės mokslinės vertės akademiko veikla ir šiandien įkvepia jo buvusius mokinius.

Dr. Aurika Ričkienė