Forskere forbereder sig på at sende svampe en tur rundt om månen

Mikrobiologer ved U.S. Naval Research Laboratory forbereder eksperimentelle prøver af svampe, der skal sendes til en tur rundt om månen, foreløbigt planlagt til senere i 2021 eller begyndelsen af ​​2022.

Forsøget har til formål at give indsigt i svampes naturlige forsvar mod stråling, et fænomen, der kan vise sig nyttigt for fremtidig rumudforskning og vedvarende liv i rummet.

"I løbet af det sidste år, vi gennemførte den videnskabelige verifikationstest med succes for at sikre, at eksperimentet fungerer i vores laboratorium, som er det første skridt i dette projekt, " sagde Zheng Wang, NRL mikrobiolog og hovedforsker på dette projekt. "Desuden siden oktober 2020 har vi gennemført Experimental Verification Test på Kennedy Space Center, som efterligner flyvemiljøet i omkring to måneder."

Svampe har naturlige mekanismer til at beskytte mod og reparere DNA-skader forårsaget af stråling. Disse mekanismer gør det muligt for svampene at modstå flere hundrede gange mere stråling end mennesker. Dette eksperiment vil studere melanin i svampe (som kan hjælpe med at beskytte dem mod skader), samt DNA-reparationsveje (som reparerer skader, når de først opstår). Svampen brugt til dette eksperiment vil være Aspergillus niger, en sort skimmelsvamp, der almindeligvis bruges i laboratorier og industri og også en af ​​de fremherskende svampe, der er opdaget på den internationale rumstation (ISS).

"Vi kigger på svampe, der er ekstremt modstandsdygtige over for stråling og forsøger at finde ud af hvorfor, " sagde Jillian Romsdahl, en mikrobiolog og NRC postdoc-stipendiat på projektet. "Men vi ser også på et større spørgsmål om, hvordan biologiske systemer tilpasser sig det dybe rum, hvilket har konsekvenser for folk, der forsøger at rejse til Mars eller længere."

Forskerne er ved at forberede fire forskellige prøver af Aspergillus niger - en vildtype-stamme og tre muterede stammer, der blev gensplejset i laboratoriet. En muteret stamme er defekt i fremstillingen af ​​melanin, så det kan sammenlignes med vildtype-stammen, der producerer melanin.

De to andre muterede stammer vil være mangelfulde i DNA-reparationsveje. Wangs gruppe ønsker at vide, hvor vigtige disse DNA-veje er for at beskytte svampecellerne mod skader forårsaget af stråling. De vil også vide, om strålingen stimulerer nye DNA-baner, der endnu ikke er opdaget.

Under selve forsøget, Svampeprøverne vil blive opbevaret i NASAs Orion-kapsel og sendt ud i rummet, hvor den vil rejse rundt om månen i tre uger. Når den er færdig, NASA vil returnere prøverne til NRL til analyse.

Forskere planlægger at sammenligne prøverne for at lede efter ændringer i DNA'et og andre biomolekyler. Svampecellerne vil gennemgå en grundig analyse af morfologiske, fysiologiske, og kemiske ændringer.

Langsigtet, forskere håber at kunne bruge den opnåede viden til at undersøge nye måder at forhindre strålingsskader på mennesker og udstyr i rummet.

NRL-teamet undersøger også disse forskningsspørgsmål fra andre vinkler. Wangs forskningsgruppe blev for nylig udvalgt af NASA til at studere, hvordan melaniserede svampeceller tilpasser sig Mars-lignende forhold ved hjælp af NASAs antarktiske ballonplatform. Holdet samarbejder også med DoD's Space Testing Program og ISS National Laboratory for at sende svampeprøver til den internationale rumstation for at studere, hvordan mikrogravitation og stråling ændrer produktionen af ​​gavnlige biomaterialer og biomolekyler.

"Svampe er gode til at tilpasse sig", sagde Wang. Hvis vi kan udnytte deres naturlige forsvarsmekanismer, vi kunne udnytte biologiske systemer til at udvikle beskyttelsesmekanismer til udstyr eller astronauter. Som et DoD-laboratorium, NRL er i en god position til dette. Vi har faciliteterne og mulighederne."

Zachary Schultzhaus, en tidligere Jerome og Isabella Karle Distinguished Scholar Fellow og en anden forsker på projektet, sagde, at han mener, at det også er muligt at dyrke svamp i rummet for at producere forskellige molekyler til terapeutiske anvendelser, som medicin eller vitaminer. I stedet for at bære al den mad og medicin, der er nødvendig til en mission, astronauter kunne producere det efter behov. Han håber at dykke dybere ned i ideen, når dette nuværende forskningsprojekt afsluttes.

NRL's arbejde med at undersøge rollerne af melanin og DNA-reparation på tilpasning og overlevelse af svampe i det dybe rum er finansieret af NASA, og er planlagt til at fortsætte frem til 2022.