Et lille stykke af staten Washington sprængtes ud i rummet i denne uge

Et lille stykke af Washington-staten - og nogle af dens "indbyggere" - bragede ud i rummet fra Kennedy Space Center i Florida torsdag den 14. juli.

Indbyggerne er bakterier, der lever i jorden i Prosser, Wash. Forskere vil studere, hvad bakterierne gør i et mikrogravitationsmiljø for at lære mere om, hvordan jordens mikrobielle samfund fungerer i rummet. Den information har videnskabsmænd brug for for at dyrke mad enten i rummet eller på et andet himmellegeme.

Eksperimentet, finansieret af NASA, kaldes DynaMoS eller Dynamics of Microbiomes in Space. Undersøgelsen udføres af forskere ved Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory.

Jordens mikrobielle samfund på vej mod den internationale rumstation er sammensat af otte bakteriearter, som PNNL-forskere isolerede fra et videnskabeligt felt i Prosser, der drives af Washington State University. Mikroberne vil være blandt nyttelasten af ​​NASA's SpaceX CRS-25 genforsyningsmission.

Afgrøder i rummet?

PNNL-forskere vil studere, hvordan mikroberne opfører sig i rummet sammenlignet med, hvordan de opfører sig på Jorden. Hvorfor blomstrer nogle arter under visse forhold og kæmper under andre? Hvem har brug for hvilke partnere for at trives, og hvem kan bruges? Vil mikrober arbejde i rummet, som de gør på Jorden, for at hjælpe os med at dyrke mad og omsætte kulstof og andre næringsstoffer?

"Vi har stadig meget at lære om, hvordan mikroorganismer opfører sig på Jorden," sagde Janet Jansson, chefforsker og laboratoriestipendiat ved PNNL og lederen af ​​DynaMoS. "Der er endnu flere spørgsmål at tage fat på, hvis vi skal dyrke mad i rummet, for eksempel på månens overflade eller til en langvarig mission til Mars. Hvordan opfører mikrober sig for eksempel i mikrogravitation?"

Jansson, Ryan McClure og andre PNNL-forskere har brugt flere år på at studere, hvordan samfund af mikroorganismer opfører sig i jorden på Jorden.

"Planter har brug for gavnlige jordmikrober for at hjælpe dem med at vokse. Mikrober kan give næringsstoffer og beskytte planter mod tørke, mod patogener og mod andre former for stress," sagde McClure. "At forstå, hvordan mikrober interagerer, mens de gør dette, er det første skridt til at bygge samfund af mikrober, der kan understøtte plantevækst på steder som månen, Mars eller rumstationen."

Hjemme, selv i rummet

Eksperimentet trækker på noget af den smarteste teknologi, der er tilgængelig til at studere noget så almindeligt som jord. Bare en kop jord indeholder typisk tusindvis af forskellige mikrobielle arter - alt for mange til at forstå på én gang. Fra sine undersøgelser i Prosser har PNNL-holdet udviklet et naturligt interagerende samfund af otte arter, som vil blive brugt til rummissionen.

Bakterierne vil vokse i deres hjemmemiljø, jord indsamlet fra Prosser. Et par dage før lanceringen vil forskerne inokulere jorden med de otte bakterier:Dyadobacter, Ensifer, Neorhizobium, Rhodococcus, Sinorhizobium, S phingopyxis, Streptomyces og Variovorax.

Jorden vil indeholde kitin, en almindelig mikrobefoder, der findes i jord over hele verden. Evnen til at spise kitin eller spise biprodukter afgivet af andre arter, når de nedbryder chitin, er nøglen til, at det mikrobielle samfund kan overleve.

"Det oprindelige jordmikrobiom er meget komplekst, med tusindvis af arter og millioner af interaktioner. Så vi valgte at starte med at fokusere på otte arter fra et naturligt udviklet samfund for at studere," sagde McClure, der kalder grupperingen en "reduceret kompleksitet fællesskab.

Forsøget vil omfatte 104 reagensglas indeholdende jorden og udvalgte mikrober. Halvdelen vil blive sendt til rumstationen, og halvdelen vil vokse under lignende forhold – bortset fra tyngdekraften og atmosfæren – i et laboratorium ved Kennedy Space Center i Florida.

Hvert rør vil indeholde 20 gram jord pakket med kitin og hundredvis af millioner af hver af de otte bakterier. Rørene udtages på fire forskellige tidspunkter over 12 uger. Derefter vil rumprøverne blive returneret til Kennedy Space Center, og alle prøverne og mikroberne vil blive kørt via en kølebil fra Kennedy til PNNL til intensiv analyse.

Tilbage på terra firma

Forskere vil måle antallet af hver art såvel som deres proteiner, andre molekylære budbringere kendt som transkripter og biprodukter kaldet metabolitter. Målinger vil fortælle, hvem der er mest udbredt, hvem der er sjældne, og endnu vigtigere, hvad de hver især laver, og hvordan de interagerer. Målingerne vil blive udført på EMSL, Environmental Molecular Sciences Laboratory, en DOE Office of Science brugerfacilitet på PNNL.

"Vi er nødt til at forstå, hvem der leger godt med hvem, hvem der aldrig vil være sammen med hvem, og så videre. Det kræver en landsby af mikrober at skabe et blomstrende samfund og forbedre afgrødeproduktionen. Det gælder for landbrugsproduktion overalt, uanset om det er i rummet eller på Jorden," sagde Jansson, som er med i et panel af biologer, der deltager i Decadal Survey on Biological and Physical Sciences Research in Space 2023−2032.

Meget af grundlaget for jordmissionen er blevet etableret gennem en undersøgelse af jordens mikrobiome udført af PNNL-forskere, og som er blevet finansieret af DOE.

Andre eksperimenter om bord vil se på sårheling, immunceller, biosensorer, beton og jordens støv. + Udforsk yderligere

Forskere opdager nye jordvirus