Международная исследовательская группа под руководством ученого ZARM доктора Сиприена Версо определила подвид цианобактерий, который позволит людям дышать на Марсе.
На первый взгляд кажется, что в негостеприимной среде Красной планеты мало полезных ресурсов для системы жизнеобеспечения или производства продуктов питания. Но высокоуглеродистая (95%), азотсодержащая атмосфера и красный реголитовый грунт, богатый железом и множеством других металлов и минералов, подходят для таких биопроцессов – и ключом являются цианобактерии. В то время как на Земле они часто появляются как надоедливые сине-зеленые водоросли и портят нам удовольствие от летнего купания, в контексте Марса их можно назвать мастерами выживания. Питаясь марсианской пылью и атмосферой, а также обладая способностью к фотосинтезу, некоторые микроорганизмы этого типа могут производить кислород и образовывать биомассу, которая может служить различным целям, включая производство продуктов питания.
«Когда люди отправятся на Марс, нам нужно будет обеспечить их большим количеством расходных материалов: продовольствием, водой, кислородом, а иногда и лекарствами», рассказал глава лаборатории прикладной космической микробиологии в Центре прикладных космических технологий и микрогравитации Бременского университета доктор Сиприен Версо.
Что делает модельную бактерию такой особенной? Подход к разработке системы жизнеобеспечения на основе цианобактерий не нов для исследований в области освоения космоса, однако прогресс в этой области замедлился из-за отсутствия общей модели бактерии – тип цианобактерий насчитывает тысячи видов. Сиприен Версо и его коллеги идентифицировали штамм цианобактерий Anabaena sp. PCC 7938 как очень перспективный для системы жизнеобеспечения на Марсе. Они предполагают, что это может быть общая модель, в которой нуждается поле.
Доктор Версо объясняет, как они получили результаты: «Сначала мы предварительно отобрали несколько штаммов цианобактерий на основе уже имеющихся знаний. Затем мы искали информацию о геномной ДНК этих штаммов и, наконец, сравнили их с помощью серии экспериментов в лаборатории. У нас было два набора критериев: первый относился к способности цианобактерий питаться ресурсами, доступными на Марсе, второй касался их способности поддерживать рост других организмов, таких как съедобные растения и другие бактерии, которые были бы очень ценными, но не могут напрямую использовать марсианские ресурсы».
Что касается последнего пункта, команда добилась, среди прочего, выращивания ряски как высшего, богатого питательными веществами растения, используя экстракты из биомассы цианобактерий в качестве единственного сырья.
«Это растение очень быстро растет и полностью съедобно, что делает его главным кандидатом для сельского хозяйства на Марсе. Забавно, что мы фактически выделили нашу ряску из ручья в ландшафтном парке Бремена», сказал первый автор исследования, ученый ZARM Тьяго Рамальо.
С этими выводами научная группа надеется активизировать исследования использования ресурсов на месте для Марса, что означает использование ресурсов, которые являются родными для Красной планеты. Для Сиприена Версо перспектива ясна: «Наша работа и работа коллег в этой области принесли многообещающие доказательства концепции. Похоже, что цианобактерии действительно можно питать марсианскими ресурсами, а затем использовать для питания других биопроцессов. Но знать, что эта система вообще может работать, недостаточно. Нам нужно улучшить ее, оценить, может ли она быть достаточно эффективной, чтобы ее можно было интегрировать в миссии на Марс, и, если да, разработать практические решения, включая оборудование и процессы».
Они также хотят лучше понять биологические механизмы, благодаря которым выбранный штамм Anabaena sp. PCC 7938 так ценен. «Все только начинается, и объем оставшейся исследовательской работы может быть пугающим. К счастью, он идет в направлении тесного сотрудничества: количество команд, работающих над созданием систем жизнеобеспечения на основе цианобактерий, быстро растет», сказал доктор Версо. Команда ZARM надеется, что ее модельная деформация облегчит сравнение результатов и развитие результатов работы друг друга.
Результаты исследования опубликованы в журнале Applied and Environmental Microbiology.
