Een klein stukje landelijke staat Washington - en enkele van zijn 'inwoners' - werd op donderdag 14 juli de ruimte ingeschoten vanuit het Kennedy Space Center in Florida.

De bewoners zijn bacteriën die in de bodem leven in Prosser, Wash. Wetenschappers zullen bestuderen wat de bacteriën doen in een microzwaartekrachtomgeving om meer te leren over hoe microbiële bodemgemeenschappen in de ruimte functioneren. Dat is informatie die wetenschappers nodig hebben om voedsel te verbouwen in de ruimte of op een ander hemellichaam.

Het experiment, gefinancierd door NASA, heet DynaMoS, of Dynamics of Microbiomes in Space. De studie wordt uitgevoerd door onderzoekers van het Pacific Northwest National Laboratory van het Department of Energy.

De microbiële gemeenschap in de bodem die op weg is naar het internationale ruimtestation bestaat uit acht soorten bacteriën die wetenschappers van PNNL hebben geïsoleerd uit een wetenschappelijk veld in Prosser dat wordt beheerd door de Washington State University. De microben zullen deel uitmaken van de lading van NASA's SpaceX CRS-25 bevoorradingsmissie.

Gewassen in de ruimte?

Wetenschappers van PNNL zullen bestuderen hoe de microben zich in de ruimte gedragen in vergelijking met hoe ze zich op aarde gedragen. Waarom gedijen sommige soorten onder bepaalde omstandigheden en worstelen ze onder andere? Wie heeft welke partners nodig om te gedijen, en wie kan vervangbaar zijn? Zullen microben in de ruimte werken zoals ze doen op aarde, om ons te helpen voedsel te verbouwen en koolstof en andere voedingsstoffen te laten rondgaan?

"We moeten nog veel leren over hoe micro-organismen zich op aarde gedragen", zegt Janet Jansson, hoofdwetenschapper en laboratoriummedewerker bij PNNL en leider van DynaMoS. "Er zijn nog meer vragen die moeten worden beantwoord als we voedsel in de ruimte willen verbouwen, bijvoorbeeld op het maanoppervlak of voor een langdurige missie naar Mars. Hoe gedragen microben zich bijvoorbeeld in microzwaartekracht?"

Jansson, Ryan McClure en andere PNNL-wetenschappers hebben jarenlang onderzocht hoe gemeenschappen van micro-organismen zich in de bodem op aarde gedragen.

"Planten hebben nuttige bodemmicroben nodig om te groeien. Microben kunnen voedingsstoffen leveren en planten beschermen tegen droogte, ziekteverwekkers en andere soorten stress", zegt McClure. "Begrijpen hoe microben op elkaar inwerken terwijl ze dit doen, is de eerste stap voor het bouwen van gemeenschappen van microben die de plantengroei kunnen ondersteunen op plaatsen zoals de maan, Mars of het ruimtestation."

Thuis, zelfs in de ruimte

Het experiment maakt gebruik van enkele van de meest geavanceerde technologie die beschikbaar is om iets zo gewoons als aarde te bestuderen. Slechts één kopje aarde bevat doorgaans duizenden verschillende microbiële soorten - veel te veel om in één keer te begrijpen. Uit zijn studies in Prosser heeft het PNNL-team een ​​natuurlijk interagerende gemeenschap van acht soorten ontwikkeld die voor de ruimtemissie zullen worden gebruikt.

De bacteriën zullen groeien in hun thuisomgeving, grond verzameld van Prosser. Een paar dagen voor de lancering zullen de wetenschappers de grond inoculeren met de acht bacteriën:Dyadobacter, Ensifer, Neorhizobium, Rhodococcus, Sinorhizobium, S phingopyxis, Streptomyces en Variovorax.

De grond zal chitine bevatten, een veelvoorkomend microbe-voer dat wereldwijd in de bodem wordt aangetroffen. Het vermogen om chitine te eten, of bijproducten te eten die door andere soorten worden afgegeven terwijl ze chitine afbreken, is essentieel voor de microbiële gemeenschap om te overleven.

"Het inheemse bodemmicrobioom is zeer complex, met duizenden soorten en miljoenen interacties. Daarom hebben we ervoor gekozen om ons te concentreren op acht soorten uit een natuurlijk ontwikkelde gemeenschap om te bestuderen," zei McClure, die de groepering een "verminderde complexiteit noemt". gemeenschap.

Het experiment omvat 104 reageerbuizen met de grond en de gekozen microben. De helft wordt naar het ruimtestation gestuurd en de andere helft groeit onder vergelijkbare omstandigheden - behalve zwaartekracht en atmosfeer - in een laboratorium in het Kennedy Space Center in Florida.

Elke buis bevat 20 gram aarde vol met chitine en honderden miljoenen van elk van de acht bacteriën. De buizen worden gedurende 12 weken op vier verschillende tijdstippen bemonsterd. Daarna worden de ruimtemonsters teruggestuurd naar het Kennedy Space Center en worden alle monsters en microben met een gekoelde vrachtwagen van Kennedy naar PNNL gereden voor intensieve analyse.

Terug op vaste grond

Wetenschappers zullen het aantal van elke soort meten, evenals hun eiwitten, andere moleculaire boodschappers die bekend staan ​​​​als transcripten, en bijproducten die metabolieten worden genoemd. Metingen zullen uitwijzen wie het meest voorkomt, wie zeldzaam is en, nog belangrijker, wat elk doet en hoe ze met elkaar omgaan. De metingen zullen worden gedaan bij EMSL, het Environmental Molecular Sciences Laboratory, een DOE Office of Science gebruikersfaciliteit bij PNNL.

"We moeten begrijpen wie goed met wie speelt, wie nooit met wie wil zijn, enzovoort. Er is een dorp van microben nodig om een ​​bloeiende gemeenschap te creëren en de gewasproductie te verbeteren. Dat geldt overal voor landbouwproductie, of het nu in de ruimte is of op aarde", zei Jansson, die deel uitmaakt van een panel van biologen die deelnemen aan de Decadal Survey on Biological and Physical Sciences Research in Space 2023-2032.

Een groot deel van de basis voor de bodemmissie is gelegd door een onderzoek van het bodemmicrobioom door wetenschappers van PNNL en dat is gefinancierd door DOE.

Andere experimenten aan boord zullen kijken naar wondgenezing, immuuncellen, biosensoren, beton en aardstof. + Verder verkennen

Wetenschappers ontdekken nieuwe bodemvirussen