Mars-støv som grundlag for liv? Intet problem for visse bakterier

Et internationalt forskerhold ledet af ZARM-videnskabsmanden Dr. Cyprien Verseux har identificeret en cyanobakterie-underart, der ser ud til at være bedst egnet til brug i et biologisk livstøttesystem, der ville gøre det muligt for mennesker at overleve på Mars. Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Applied and Environmental Microbiology .

Ved første øjekast ser det ugæstfrie miljø på Den Røde Planet ud til at rumme få brugbare ressourcer til et livsvarende system eller fødevareproduktion. Men atmosfæren med højt kulstofindhold (95%), nitrogenholdig og rød regolitjord, rig på jern og et væld af andre metaller og mineraler, er velegnede til sådanne bioprocesser - og nøglen er cyanobakterier. Mens de på Jorden ofte fremstår som irriterende blågrønalger og ødelægger vores sommerbadeglæde, kan de i sammenhæng med Mars beskrives som mestre i overlevelse. Fodret med marsstøv og atmosfære, og med evnen til fotosyntese, kunne nogle mikroorganismer i denne filum producere ilt og danne biomasse, som kunne tjene forskellige formål – inklusive fødevareproduktion.

"Når mennesker tager til Mars, bliver vi nødt til at forsyne dem med store mængder forbrugsvarer:mad, vand, ilt og nogle gange medicin. Og hvis vores tilstedeværelse der skal være bæredygtig, alt det, der ikke kan komme fra Jorden, omkostningerne og risiciene ville være for høj," sagde Dr. Cyprien Verseux, leder af Laboratory of Applied Space Microbiology ved Center for Applied Space Technology and Microgravity ved Bremens Universitet.

Hvad gør modelbakterien så speciel?

Tilgangen til at designe et livsstøttesystem baseret på cyanobakterier er ikke ny for forskning i rumforskning, men alligevel er fremskridt på området blevet bremset af manglen på en delt modelbakterie - Cyanobacteria-filumet tæller tusindvis af arter. Cyprien Verseux og hans kolleger har nu identificeret cyanobakterie-stammen Anabaena sp. PCC 7938 som en meget lovende en til et livsstøttesystem på Mars. De foreslår, at det kunne være den fælles model, feltet har brug for.

Verseux forklarer, hvordan de kom til resultaterne:"Vi forvalgte først nogle få cyanobakteriestammer baseret på viden, der allerede var tilgængelig. Vi ledte derefter efter indsigt i disse stammers genomiske DNA og sammenlignede dem til sidst gennem en række eksperimenter i laboratoriet. Kort sagt , havde vi to sæt kriterier:Det første vedrørte cyanobakteriernes evner til at brødføde ressourcer, der var tilgængelige på Mars. Det andet omhandlede deres evner til at understøtte væksten af ​​andre organismer, såsom spiselige planter og andre bakterier, som ville være yderst værdifulde men kunne ikke bruge Mars ressourcer som direkte."

For sidstnævnte punkt opnåede holdet blandt andet at dyrke andemad som en højere, næringsrig plante ved at bruge ekstrakter fra cyanobakteriebiomassen som det eneste råmateriale.

"Denne plante vokser ekstremt hurtigt og er fuldstændig spiselig, hvilket gør den til en førsteklasses kandidat til landbrug på Mars. Som en sjov kendsgerning isolerede vi faktisk vores andemad fra en å i landskabsparken i Bremen," sagde Tiago Ramalho, også en videnskabsmand. på ZARM og førsteforfatter af undersøgelsen.

Med disse resultater håber videnskabsholdet at styrke forskningen i de såkaldte in situ ressourceudnyttelsesprocesser for Mars - hvilket betyder udnyttelsen af ​​ressourcer, der er hjemmehørende på den røde planet. For Cyprien Verseux er perspektivet klart:"Vores og kollegers arbejde på dette felt har bragt lovende proofs-of-concept. Det ser ud til, at cyanobakterier faktisk kunne fodres fra marsressourcer og derefter bruges til at fodre andre bioprocesser af interesser. Men at vide, at dette system overhovedet kunne fungere, er ikke nok. Vi skal forbedre det, vurdere, om det kunne være effektivt nok til at være værd at integrere i missioner til Mars og i givet fald udvikle praktiske løsninger – inklusive hardware og processer ."

De ønsker også bedre at forstå de biologiske mekanismer, der gør den udvalgte stamme af Anabaena sp. PCC 7938 så værdifuld. "Tingene er lige begyndt, og mængden af ​​forskningsarbejde, der er tilbage, kan være skræmmende. Heldigvis tager det retningen af ​​en meget samarbejdende indsats:Antallet af teams, der bidrager til cyanobakterie-baserede livsunderstøttende systemer, stiger hurtigt," sagde Verseux. ZARM-teamet håber, at deres modelstamme vil gøre det lettere at sammenligne resultater og bygge videre på hinandens arbejde. + Udforsk yderligere

Bioteknologisk egnet til den røde planet:Ny metode til dyrkning af cyanobakterier under Mars-lignende forhold