Eksperyment sugeruje że sinice mogą pomóc w utrzymaniu ludzi przy życiu na Marsie!

Na Marsie może w tej chwili niewiele się dzieje, jeśli chodzi o życie, ale zakurzona czerwona planeta może nie być tak niegościnna, jak się wydaje.

Nowe eksperymenty wykazały, że cyjanobakterie (inaczej sinice) mogą z powodzeniem rosnąć w marsjańskich warunkach atmosferycznych. Oczywiście potrzeba jeszcze kilku innych składników, ale jest to znaczący krok w kierunku systemów podtrzymywania życia opartych na sinicach dla ludzkich siedlisk, kiedy w końcu tam dotrzemy.

“Tutaj pokazujemy, że cyjanobakterie mogą wykorzystywać gazy dostępne w marsjańskiej atmosferze pod niskim ciśnieniem całkowitym jako źródło węgla i azotu” – powiedział astrobiolog Cyprien Verseux z Uniwersytetu w Bremie w Niemczech.

“W tych warunkach cyjanobakterie zachowały zdolność do wzrostu w wodzie zawierającej tylko pył podobny do marsjańskiego i nadal mogły być wykorzystywane do karmienia innych drobnoustrojów. Może to pomóc w zrównoważeniu długoterminowych misji na Marsa”.

Tutaj na Ziemi cyjanobakterie nie zawsze są najbardziej kompatybilne z innym życiem. Występują w prawie każdym środowisku na naszej planecie i czasami wytwarzają silne toksyny, które mogą zabić inne organizmy. Jednak bez nich moglibyśmy nie dotrzeć do miejsca, w którym się obecnie znajdujemy. Naukowcy uważają, że wzrost liczby sinic 2,4 miliarda lat temu był w dużej mierze odpowiedzialny za naszą umożliwiającą oddychanie atmosferę. Kiedy się pojawiły i rozprzestrzeniły po Ziemi, napompowały ​​atmosfere tlenem, radykalnie zmieniając całą planetę.

Wszystkie gatunki cyjanobakterii wytwarzają tlen jako produkt uboczny fotosyntezy i są jego nieocenionym źródłem nawet w dzisiejszych czasach. Od kilku lat naukowcy zastanawiali się, czy i jak moglibyśmy wykorzystać zdolność cyjanobakterii do wytwarzania tlenu, aby żyć na Marsie (i w kosmosie). Przyniosłoby to dodatkowe korzyści. Atmosfera Marsa składa się głównie z dwutlenku węgla (95 procent) i azotu (3 procent), z których oba są wiązane przez cyjanobakterie, przekształcając je odpowiednio w związki organiczne i składniki odżywcze.

Jednak ciśnienie atmosferyczne Marsa jest znaczącym ograniczeniem, to tylko 1 procent ziemskiego ciśnienia atmosferycznego. Jest ono za niskie na obecność wody w stanie ciekłym, a cyjanobakterie nie mogą w nim bezpośrednio rosnąć ani wydobywać wystarczających ilości azotu. To kolejne wyzwanie, z którym w przyszłości będą się musieli zmierzyć naukowcy.

Verseux i jego zespół zaczęli szukać więc jakiegoś kompromisu. Opracowali bioreaktor o nazwie Atmos, który wytwarza ciśnienie atmosferyczne około 10 procent ciśnienia ziemskiego, ale wykorzystuje tylko to, co można znaleźć na Marsie, chociaż w odwróconych proporcjach: 96 procent azotu i 4 procent dwutlenku węgla. W bioreaktorze znalazła się również woda – którą można uzyskać na Marsie ze stopionego lodu, który w niektórych miejscach na powierzchni jest bardzo obfity – oraz imitator marsjańskiego regolitu, mieszankę minerałów powstałych tutaj na Ziemi przy użyciu tylko tego, co można znaleźć na Marsie.

System, składający się z dziewięciu szklano-stalowych zbiorników, był dokładnie kontrolowany pod względem temperatury i ciśnienia oraz był stale monitorowany.

Bioreaktor Atmos. (C. Verseux/ZARM)

Zespół wybrał gatunek cyjanobakterii wiążących azot, który według wstępnych testów powinien rozwijać się najlepiej w tych trudnych warunkach, Anabaena sp. PCC 7938 i przetestował go. Niektóre komory wykorzystywały pożywkę do hodowli cyjanobakterii, podczas gdy inne wykorzystywały symulowany regolit Marsa. Niektóre były narażone na ciśnienie atmosferyczne Ziemi, podczas gdy inne zostały poddane niskiemu ciśnieniu Marsa.

Naukowcy odkryli, że ich Anabaena nie tylko rosły, ale rosły “energicznie”. Oczywiście lepiej radziły sobie na pożywce niż na regolicie marsjańskim, ale fakt, że w ogóle wyrósł na regolicie, stanowi ogromny sukces – wskazując, że wzrost cyjanobakterii na Marsie nie musiałby polegać na składnikach importowanych z Ziemi.

Następnie, aby ocenić, czy cyjanobakterie wyhodowane w warunkach marsjańskich mogą nadal być użyteczne, naukowcy wysuszyli je i wykorzystali jako substrat do hodowli pałeczek okrężnicy. To pokazało, że cukry, aminokwasy i inne składniki odżywcze mogą być pozyskiwane z cyjanobakterii do karmienia innych kultur, które można następnie wykorzystać do innych celów, takich jak wytwarzanie leków.

Oczywiście przed wyruszeniem na kolonizacje Marsa należy sprawdzić jeszcze wiele rzeczy.

Atmos został zaprojektowany w celu sprawdzenia, czy cyjanobakterie mogą być hodowane w określonych warunkach atmosferycznych, a nie w celu maksymalizacji wydajności, a parametry bioreaktora będą zależały od wielu czynników misji Marsa, w tym od ładunku i architektury misji. Anabaena może nawet nie być najlepszym gatunkiem cyjanobakterii do tego zadania. Jednak teraz, gdy koncepcja została sprawdzona, zespół może przystąpić do pracy nad optymalizacją systemu bioreaktorów, które może pewnego dnia będą w stanie utrzymać nas przy życiu na Marsie.

“Nasz bioreaktor, Atmos, nie jest systemem uprawy, którego używalibyśmy na Marsie: jest przeznaczony do testowania na Ziemi warunków, które byśmy tam zapewnili” – powiedział Verseux.

“Ale nasze wyniki pomogą pokierować projektowaniem marsjańskiego systemu uprawy … Chcemy przejść od tego sprawdzonego projektu do systemu, który może być efektywnie używany na Marsie”.

 

Źródła: Michelle Starr / Science Alert

A Low-Pressure, N2/CO2 Atmosphere Is Suitable for Cyanobacterium-Based Life-Support Systems on Mars

Cyanobacteria

Biotech fit for the Red Planet

New Model Suggests We May Have Been Wrong About Earth’s First Major Bursts of Oxygen

Sustainable life support on Mars – the potential roles of cyanobacteria

On the Way to Mars—Flagellated Algae in Bioregenerative Life Support Systems Under Microgravity Conditions

Zdjęcia: iStock

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x