Выращивание культур на Марсе: как цианобактерии прокормят астронавтов в космосе
Немецкие ученые доказали, что цианобактерии могут интенсивно размножаться, используя газ марсианской атмосферы при низком общем давлении и употребляя в качестве источника питания углерод и азот. Исследование поможет в ближайшее время начать культивацию организмов в условиях безжизненной планеты.
Фото с telegra.ph
Цианобактерии – это одноклеточные организмы, которые распространены по всему миру и могут жить практически в любых условиях. Известно, что в большом количестве сине-зеленые водоросли выделяют токсины, пагубно влияющие на водные организмы, но без них жизнь на Земле была бы невозможной. Именно благодаря расселению цианобактерий на нашей планете и их фотосинтезу накопился необходимый для жизни уровень кислорода.
Теперь, после новых исследований ученых Бременского университета (Германия), появились все шансы культивирования этих растений и на Красной планете. В чем же заключается важность данного процесса?
Фото с biomolecula.ru
Дело в том, что в ближайшее десятилетие космические агентства нацелены на частые выезды на Марс. И чтобы обеспечить рабочую команду астронавтов нужными ресурсами в достаточных объемах, большую их часть необходимо производить на месте пребывания. Поэтому ученые вплотную начали заниматься разведением цианобактерий в условиях безжизненной планеты, чтобы создать «почву» для выращивания других продуктов.
В эксперименте в качестве субстрата для выращивания была выбрана культура Anabaena sp., а Escherichia coli (кишечная палочка) была вторичным потребителем. В фотобиореакторе ученые организовали среду с 96% азота, газовой смесью 4% углекислого газа, атмосферным давлением в 100 Гектопаскаль и реголитом (смесь земных минералов, по составу схожих с марсианскими). Туда же поставлялась вода, которую можно добыть на Марсе из ледников.
На изображении ниже представлен Atmos – фотобиореактор низкого давления, который разработали и использовали в данном исследовании. С английского название оборудования переводится как «Тестер атмосферы для органических систем, связанных с Марсом».
Общий вид установки Atmos. C – схема. A – нижняя левая часть C. B – внутренняя часть одного из девяти отсеков сосуда C.
Фото с frontiersin.org
Азот и углекислый газ – все, что можно найти на Марсе, правда в противоположных пропорциях, нежели в эксперименте ученых (95% углекислого газа и 3% азота). Атмосферное давление здесь тоже разнится, так как на Марсе оно составляет 1% от земного, а в реакторе было целых 10%. Несмотря на такую разницу условий, методика все же считается результативной.
Сам эксперимент включал два разветвления. В одних камерах биореактора осуществлялся рост цианобактерий на питательной среде, в других – на имитаторе марсианской пыли (реголите). В ходе работы в биореакторе менялись показатели давления и температуры.
В результате оба метода показали свою эффективность. Рост Anabaena sp. в искусственно созданных условиях оказался быстрым, как и рост вторичных потребителей E. coli. В питательной среде бактерии росли интенсивнее. Однако факт того, что они начали размножаться на обычном минерале, является удивительным.
«В этих условиях цианобактерии сохранили свою способность расти в воде, содержащей только марсианскую пыль, так что их можно было использовать для кормления других микробов. Это поможет сделать долгосрочные миссии на Марс более стабильными». – объясняет астробиолог Сиприен Версо из Бременского университета в Германии.
Хоть исследование ученых и открыло новые возможности роста цианобактерий, в их эксперименте есть множество неточностей, которые необходимо будет доработать. Для дальнейших работ будут рассмотрены другие виды цианобактерий и минералов, изменены параметры среды и многое другое. Все силы будут направлены на оптимизацию биореактора до тех пор, пока не будет выработано высокоэффективное выращивание продуктов на Марсе.
