화성 조건에서 시아 노 박테리아를 성장시키는 새로운 방법이 개발되었습니다.

NASA는 다른 주요 우주 기관과 협력하여 2030 년대 초에 첫 번째 승무원 임무를 화성에 보낼 계획이며 SpaceX와 같은 회사는 더 일찍 그렇게 할 수 있습니다.

화성에 사는 사람들은 산소, 물, 식량 및 기타 물품이 필요합니다. 지구에서 수입하는 것은 장기적으로 비현실적이기 때문에 화성에서 온 것이어야합니다. 과학자들은 시아 노 박테리아 아나바에 나가 지역 가스, 물 및 기타 영양소를 사용하고 저압 상태에서만 자랄 수 있음을 처음으로 보여주었습니다. 이것은 지속 가능한 생물 생명 지원 시스템의 개발을 크게 촉진합니다.

“우리는 시아 노 박테리아가 탄소와 질소의 공급원으로 낮은 총 압력에서 화성 대기의 가스를 사용할 수 있음을 보여줍니다. 이러한 조건에서 시아 노 박테리아는 화성 먼지 만 포함 된 물에서 성장할 수있는 능력을 유지했으며 여전히 다른 미생물을 먹이는 데 사용될 수 있습니다. 이것은 화성에 대한 장기적인 임무를 지속 가능하게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.”라고 독일 브레멘 대학교의 우주 생물학자인 사이 프리 엔 베르 세 박사는 말합니다.

저압 분위기

시아 노 박테리아는 모든 종이 광합성을 통해 산소를 생산하는 반면 일부는 영양분을 위해 대기 질소를 고정 할 수 있기 때문에 우주 여행에서 생물학적 생명체의 후보로 오랫동안 고려되어 왔습니다.

어려움은 화성 대기에서 직접 성장할 수 없다는 사실에 있습니다. 총 압력은 지구 압력의 1 % 미만 (액체가 존재하기에는 너무 작은 6 ~ 11GPa) 기체 질소의 압력은 0입니다. 2에서 0.3 GPa는 신진 대사에 너무 적습니다.

그러나 지구와 같은 대기를 재현하는 것은 비용이 많이 드는 노력이 될 것입니다. 가스를 수입해야하는 반면 재배 시스템은 신뢰할 수 있어야합니다. 따라서 압력 변화를 견디기 위해 운반하는 데 무거워 야합니다. 따라서 연구원들은 시아 노 박테리아가 잘 자랄 수있는 화성에 가까운 대기라는 중간 지대를 찾고있었습니다.

적절한 대기 조건을 찾으려면 과학자들. 시아 노 박테리아는 저압의 인공 대기에서 성장할 수있는 Atmos (“화성과 관련된 유기 시스템을위한 대기 시험기”용)라는 생물 반응기를 개발했습니다.

모든 물질은 화성 자체에서 나와야합니다. 질소와 이산화탄소, 화성의 대기에 풍부한 가스, 얼음에서 얻을 수있는 물 외에도 영양분은 행성을 덮는 먼지 인 "레골리스"에서 나와야합니다. . 화성 레골리스는 인, 황 및 칼슘과 같은 영양소가 풍부합니다.

Anabaena : 화성의 먼지에서 자란 다재다능한 시아 노 박테리아

Atmos에는 9 개의 1 리터 유리 및 강철 용기가 있으며, 각 용기는 멸균, 가열, 압력 제어 및 디지털 방식으로 제어되며 배양 물은 내부에서 지속적으로 교반됩니다.

저자는 질소 고정 시아 노 박테리아 Anabaena sp. PCC 7938, 예비 테스트 결과 화성 자원을 특히 잘 활용하고 다른 유기체를 성장시키는 데 도움이 될 것으로 나타났기 때문입니다. 밀접하게 관련된 종은 식용 가능하고 유 전적으로 조작되었으며 열악한 환경에서 생존하기 위해 특수한 휴면 세포를 형성 할 수있는 것으로 나타났습니다.

과학자들은 지구보다 10 배 낮은 100 GPa의 압력에서 96 % 질소와 4 % 이산화탄소의 혼합물에서 10 일 동안 처음으로 Anabaena를 재배했습니다. 시아 노 박테리아는 정상적인 조건에서도 잘 자랐습니다.

그런 다음 수정 된 대기와 레골리스의 조합을 테스트했습니다. 화성에서 레골리스를 가져 오지 않았기 때문에 그들은 중부 플로리다 대학 (“화성 글로벌 시뮬레이터”라고 함)에서 개발 한 기질을 사용하여 성장 환경을 만들었습니다. 대조군으로서 anabaenae는 주변 공기 또는 동일한 인공 저압 분위기의 표준 환경에서 재배되었습니다.

시아 노 박테리아는 저압에서 질소와 이산화탄소가 풍부한 혼합물에서 레골리스를 포함한 모든 조건에서 잘 자랐습니다. 예상대로, 그들은 어떤 대기에서든 Martian Global Simulator보다 표준 시아 노 박테리아에 최적화 된 배지에서 더 빠르게 성장했습니다. 하지만 여전히 큰 성공을 거두었습니다. 표준 매체는 지구에서 가져와야하지만, regolith는 화성 어디에나 있습니다. 연구원들은“우리는 화성에서 사용할 수있는 자원을 영양분으로 만 사용하고 싶습니다.”라고 말합니다.

건조 된 아나바 에나 바이오 매스를 분쇄하고 멸균 수에 현탁하고 여과 한 후 대장균 성장을위한 기질로 성공적으로 사용하여 당, 아미노산 및 기타 영양소를 추출하여 덜 단단한 다른 박테리아를 공급할 수 있음을 입증했습니다. 입증 된 생명 공학 도구.

예를 들어, E. coli는 Anabaena가 제공 할 수없는 화성에서 일부 음식과 의약품을 생산하기 위해 Anabaena보다 더 쉽게 설계 할 수 있습니다.

연구진은 질소 고정, 산소 생성 시아 노 박테리아가 지역 성분만을 사용하여 통제 된 조건 하에서 저압에서 화성에서 효율적으로 성장할 수 있다고 결론지었습니다.

이러한 결과는 중요한 진전입니다. 그러나 저자들은 추가 연구가 필요하다고 경고합니다.“우리는이 개념 증명에서 화성에서 효과적으로 사용할 수있는 시스템으로 이동하고 싶습니다.”라고 Cyprien Versay는 말합니다.

과학자들은 성장에 최적 인 압력, 이산화탄소 및 질소의 조합을 미세 조정하고 다른 유형의 시아 노 박테리아를 테스트 할 것을 제안합니다. 화성을위한 재배 시스템을 개발하는 것도 필요합니다.

“우리의 대기 생물 반응기는 화성에서 사용하는 재배 시스템이 아닙니다. 우리가 그곳에서 제공 할 지구상의 조건을 테스트하도록 설계되었습니다. 그러나 우리의 결과는 화성 문화 시스템의 발전에 도움이 될 것입니다. 예를 들어, 낮은 압력은 실내와 실외 공간의 큰 차이를 견딜 필요가 없기 때문에 운반하기 쉬운 더 가벼운 구조를 개발할 수 있음을 의미합니다.”라고 Cyprien Verse는 결론을 내립니다.