Зараз Марс являє собою величезну мляву пустелю, але ця картина одного разу може змінитися завдяки земним мікроорганізмам.
Коли людство нарешті зробить спробу колонізації Марса, йому будуть потрібні стабільні системи життєзабезпечення, розробка яких ведеться вже в наші дні. Одне з найбільш перспективних рішень полягає в системі на основі ціанобактерій, що створюють середовище для комфортного проживання людини.
«Ми показали, що ціанобактерії можуть використовувати гази, наявні в марсіанській атмосфері, при низькому загальному тиску, як джерело вуглецю і азоту», – розповів астробіолог Сипрієн Версо з Бременського університету в Німеччині. «У цих умовах ціанобактерії зберегли свою здатність рости в воді, що містить тільки марсіанський пил, так що їх можна було використовувати для годування інших мікробів. Це допоможе зробити довгострокові місії на Марс більш стабільними ».
Тут, на Землі, ціанобактерії не завжди сумісні з іншим життям. Їх можна знайти практично в кожному середовищі проживання на планеті, і іноді вони виробляють сильні токсини, які можуть вбити інші організми. Вони відомі як «синьо-зелені водорості», і часто стають причиною отруєнь серед любителів сирої риби, в м’ясі якої з часом накопичується занадто багато отруйних речовин.
Але без цих крихітних створінь нас би тут не було. Вчені вважають, що бум ціанобактерій 2,4 мільярда років тому багато в чому став причиною появи придатної для дихання атмосфери. Ціанобактерії, які розмножилися в неймовірних кількостях, накачали атмосферу киснем, різко змінивши всю планету.
Всі види ціанобактерій виробляють кисень як побічний продукт фотосинтезу, і навіть сьогодні вони є його безцінним джерелом. Протягом декількох років учені міркували, чи можемо ми використовувати здатність ціанобактерій виробляти кисень, щоб жити на Марсі (і просто в космосі), і як саме це здійснити.
У довгостроковій перспективі це принесе додаткові вигоди. Атмосфера Марса складається в основному з вуглекислого газу (на 95%) і азоту (на 3%), які захоплюються ціанобактеріями й перетворюються в органічні сполуки і поживні речовини відповідно.
Однак атмосферний тиск на Марсі – це серйозна перешкода. Це всього лише 1% атмосферного тиску Землі, чого занадто мало для присутності води в рідкій формі. А без неї ціанобактерії не можуть рости або витягувати досить азоту. Тиск можна нагнітати в штучних умовах, але це дуже складно і витратно по ресурсам.
Тому Версо і його команда шукали золоту середину. Вони розробили біореактор під назвою Atmos, який володіє атмосферним тиском на рівні близько 10% від земного, але використовує тільки те, що можна знайти на Марсі, хоч і у зворотних пропорціях: 96% азоту і 4% вуглекислого газу. У біореактор також входить вода, яку можна отримати на Марсі з розталого льоду, і імітатор марсіанського реголіту – суміш мінералів, створених на Землі, але з використанням тільки тих речовин і мінералів, що зустрічаються на Марсі.
В результаті вийшла система, що складається з дев’яти посудин зі скла і сталі, яку постійно контролювали на предмет зміни тиску і температури.
Команда вибрала вид азотфіксуючих ціанобактерій, який, як показали попередні тести, з найбільшою ймовірністю будуть процвітати в подібному середовищі – Anabaena sp. PCC 7938 – і протестувала його в різних умовах.
В одних камерах використовувалася живильне середовище для вирощування ціанобактерій, в інших – змодельований марсіанський реголіт. Деякі піддалися атмосферному тиску Землі, а інші існували при «марсіанському» рівні тиску.
- Забруднення повітря і проживання в квартирі підвищують ризик розвитку артеріальної гіпертензії
- Алкоголь в раціоні приматів став еволюційною перевагою
Вчені виявили, що їх Anabaena не тільки розмножувалася, але робила це «вельми енергійно». Очевидно, що на культуральному середовищі вона росла краще, ніж на марсіанському реголіті, але той факт, що бактерії взагалі виросли на простій породі, являє собою величезний успіх, вказуючи на те, що зростання ціанобактерій на Марсі не повинно залежати від імпортних інгредієнтів з Землі.
Потім, щоб оцінити, чи можуть ціанобактерії, вирощені в марсіанських умовах, залишатися корисними для людини, дослідники висушили їх і використовували в якості субстрату для вирощування кишкової палички. Це увінчалося успіхом, а значить за допомогою ціанобактерій можна отримати цукри, амінокислоти та інші поживні речовини для годування різних культур, які потім можна використовувати для інших цілей – наприклад, для виробництва ліків.
Тепер, коли концепція була доведена, команда може приступити до роботи по оптимізації біореакторної системи, яка одного разу може зберегти нам життя на Марсі. «Наш біореактор Atmos – це не та система культивування, яку ми б використовували в реальних умовах Червоної планети: він призначений для тестування на Землі. Але результати нашої роботи допоможуть направити дизайн марсіанської системи культивування … Ми хочемо перейти від експериментальної концепції до системи, яка може бути ефективно використана на Марсі », – пояснив Версо.
Натхнення: www.popmech.ru