Få mere ud af mikrober - at studere Shewanella i mikrogravitation

Mens byer, byer, og rumskibe, der udelukkende opererer fra energi genereret af mikrobielle kilder, er stadig science fiction-stof, videnskabelig viden, der er nødvendig for en sådan fremtid, kan bygge på undersøgelser som den seneste mikrobielle undersøgelse for at nå frem til den internationale rumstation. Et eksperiment kaldet Investigating the Physiology and Fitness of a Exoelectrogenic Organism under Microgravity Conditions (Micro-12) blev leveret til det kredsende laboratorium af SpaceX CRS-15. Denne undersøgelse fremmer forskning inden for grundlæggende videnskab og bioteknologiske anvendelser ved at teste ydeevnen af ​​en usædvanlig bakteriel mikroorganisme kendt som Shewanella oneidensis MR-1 (Shewanella) under mikrotyngdekraftsforhold.

Normalt, levende organismer bruger ilt til at overføre elektroner, der driver deres stofskifte. Som navnet antyder, imidlertid, exoelektrogene organismer kan trække fra deres ydre omgivelser efter magt. Shewanella bruger metaller i miljøer med lav eller ingen ilt til at skabe energi til sig selv - en egenskab, der kan være nyttig til rumrejser.

"Til menneskelig brug, Shewanella er ideel til at rense organisk affald og producere elektrisk strøm på samme tid, " sagde John Hogan, hovedefterforsker for Micro-12 ved NASAs Ames Research Center i Californiens Silicon Valley.

Mens NASA ser frem til missioner ud over lavt kredsløb om Jorden, livsstøtte og strømsystemer skal mindskes i størrelse, mens de øges i effektivitet for bedre at udnytte begrænsede ressourcer. En måde at gøre dette på er at bruge affald fra ét system til at drive andre. At piggybacke fra Shewanellas proces kunne være et skridt i retning af at lukke denne løkke.

Pålidelighed, imidlertid, er lige så vigtigt som effektivitet, når man planlægger plads. Mens Shewanellas adfærd på Jorden er veldokumenteret, dets reaktion på og ydeevne i mikrogravitation er stadig ukendt. Til denne ende, Micro-12 vil undersøge organismens brug af biofilm, ekstracellulær elektrontransport, og overordnet kondition og ydeevne i mikrogravitation.

Disse biofilm, som fremstår som en tynd, slimlignende stof, er afgørende for bakteriernes evne til at forbinde og vokse. Når der er knaphed på ilt, kolonier, der vokser på klipper, bruger nanotråde, små vedhæng fra biofilmen, at opsøge metal i klipperne og skifte til deres backup-respirationssystem. Micro-12 tester, om integriteten af ​​organismens biofilm hindres af mikrogravitation.

Hvis bakterierne fungerer godt, Shewanella kunne give et svar på den større søgen efter elegante, selvbærende spild-til-kraft-systemer til efterforskningskøretøjer. På jorden, Shewanella er også en stærk kandidat til energiproduktionssystemer, især i affaldsrige miljøer.

"For at give dig et specifikt eksempel på, hvordan Shewanella kunne bruges, tænk på spildevandsrensningsanlæg, " sagde Hogan. "Der er meget energi i affaldet fra de anlæg, der bare bliver smidt ud som slam. Men hvis elektroder og Shewanella tilføjes som en del af behandlingssystemet, anlæggene kunne så producere en betydelig del af deres egen elektricitet."

Selvom det er den bedst kendte og mest undersøgte organisme af sin art, Shewanella er ikke alene. Micro-12 står til at bane vejen for mange fremtidige mikrogravitationsundersøgelser af lignende organismer.