Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van ZARM-wetenschapper Dr. Cyprien Verseux heeft een ondersoort van cyanobacteriën geïdentificeerd die het meest geschikt lijkt voor gebruik in een biologisch levensondersteunend systeem waarmee mensen op Mars kunnen overleven. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Applied and Environmental Microbiology .

Op het eerste gezicht lijkt de onherbergzame omgeving van de Rode Planeet weinig bruikbare bronnen te bevatten voor een levensondersteunend systeem of voedselproductie. Maar de koolstofrijke (95%), stikstofhoudende atmosfeer en rode regolietbodem, rijk aan ijzer en een schat aan andere metalen en mineralen, zijn geschikt voor dergelijke bioprocessen - en de sleutel zijn cyanobacteriën. Terwijl ze op aarde vaak verschijnen als vervelende blauwalgen en ons zomers zwemplezier bederven, kunnen ze in de context van Mars worden omschreven als meesters in het overleven. Gevoed met Marsstof en atmosfeer, en met het vermogen tot fotosynthese, zouden sommige micro-organismen in deze stam zuurstof kunnen produceren en biomassa kunnen vormen, die verschillende doelen kan dienen, waaronder voedselproductie.

"Als mensen naar Mars gaan, zullen we ze moeten voorzien van grote hoeveelheden verbruiksgoederen:voedsel, water, zuurstof en soms medicijnen. En als onze aanwezigheid daar duurzaam moet zijn, kunnen de kosten en risico's van de aarde niet van de aarde komen. zou te hoog zijn", zegt Dr. Cyprien Verseux, hoofd van het Laboratorium voor Toegepaste Ruimtemicrobiologie van het Centrum voor Toegepaste Ruimtetechnologie en Microzwaartekracht van de Universiteit van Bremen.

Wat maakt de modelbacterie zo speciaal?

De benadering van het ontwerpen van een levensondersteunend systeem op basis van cyanobacteriën is niet nieuw voor onderzoek naar ruimteverkenning, maar de vooruitgang in het veld is vertraagd door het ontbreken van een gedeelde modelbacterie - de Cyanobacteria-stam telt duizenden soorten. Cyprien Verseux en zijn collega's hebben nu de cyanobacteriestam Anabaena sp. PCC 7938 als een veelbelovend exemplaar voor een levensondersteunend systeem op Mars. Ze suggereren dat dit het gedeelde model zou kunnen zijn dat het veld nodig heeft.

Verseux legt uit hoe ze tot de resultaten zijn gekomen:"We hebben eerst een paar cyanobacteriestammen voorgeselecteerd op basis van reeds beschikbare kennis. Vervolgens hebben we gekeken naar inzichten in het genomische DNA van deze stammen en hebben we ze uiteindelijk vergeleken via een reeks experimenten in het laboratorium. In het kort , hadden we twee reeksen criteria:de eerste had betrekking op het vermogen van de cyanobacteriën om zich te voeden met hulpbronnen die op Mars beschikbaar zijn. De tweede had betrekking op hun vermogen om de groei van andere organismen te ondersteunen, zoals eetbare planten en andere bacteriën, die zeer waardevol zouden zijn maar kon de bronnen van Mars niet direct gebruiken."

Voor dat laatste is het team er onder meer in geslaagd eendenkroos te kweken als een hogere, voedselrijke plant, met als enige grondstof extracten van de cyanobacteriebiomassa.

"Deze plant groeit extreem snel en is volledig eetbaar, waardoor het een uitstekende kandidaat is voor landbouw op Mars. Als leuk feit hebben we ons eendenkroos zelfs geïsoleerd van een beek in het landschapspark van Bremen", zegt Tiago Ramalho, ook een wetenschapper bij ZARM en eerste auteur van de studie.

Met deze bevindingen hoopt het wetenschappelijke team het onderzoek naar de zogenaamde in-situ processen voor het gebruik van hulpbronnen voor Mars te stimuleren, wat betekent het gebruik van hulpbronnen die inheems zijn in de Rode Planeet. Voor Cyprien Verseux is het perspectief duidelijk:"Ons werk, en dat van collega's op dit gebied, heeft veelbelovende proof-of-concept opgeleverd. Het lijkt erop dat cyanobacteriën inderdaad kunnen worden gevoed met Martiaanse hulpbronnen en vervolgens kunnen worden gebruikt om andere bioprocessen te voeden van belangen. Maar weten dat dit systeem überhaupt zou kunnen werken, is niet genoeg. We moeten het verbeteren, beoordelen of het efficiënt genoeg kan zijn om te worden geïntegreerd in missies naar Mars en, zo ja, praktische oplossingen ontwikkelen, inclusief hardware en processen ."

Ze willen ook de biologische mechanismen beter begrijpen die ervoor zorgen dat de geselecteerde stam van Anabaena sp. PCC 7938 zo waardevol. "De dingen beginnen net en de hoeveelheid onderzoekswerk die nog over is, kan ontmoedigend zijn. Gelukkig neemt het de richting van een zeer gezamenlijke inspanning:het aantal teams dat bijdraagt ​​​​aan op cyanobacterie gebaseerde levensondersteunende systemen neemt snel toe," zei Verseux. Het ZARM-team hoopt dat zijn modelstam het gemakkelijker zal maken om resultaten te vergelijken en voort te bouwen op elkaars werk. + Verder verkennen

Biotech geschikt voor de rode planeet:nieuwe methode voor het kweken van cyanobacteriën onder Marsachtige omstandigheden