Космическо биоминиране: Стъпка към човешки селища отвъд Земята

Резултатите от експеримента BioRock показват, че добивът, поддържан от бактерии, може да се извършва в пространство. След успеха на проучването BioRock, експериментът BioAsteroid е в ход. В това изследване бактериите и гъбичките се отглеждат върху астероиден материал в инкубатор при условия на микрогравитация на пространство станция, за да изследва образуването на биофилм, биоизлужването и други химични и биологични промени, включително промените в генетичната транскрипция. Космос биодобивът е значително откритие, което изглежда има голям потенциал занапред.

Човешки селища отвъд Земя on Луна или планети като март in пространство отдавна са тема на научната фантастика. Въпреки това през последните две десетилетия има сериозни мисли и изследователски дейности в тази насока. Един от ключовите въпроси пред научната общност е как да се придобият материалите (като кислород, вода, строителни материали, включително метали и минерали и т.н.), необходими за установяване на самоподдържащо се присъствие в пространство ⁽¹⁾.  

Биодобив, т.е. извличане на метали от руди чрез био-катализа използването на микроорганизми като бактерии и археи е на практика от дълго време планета Земя. Понастоящем този метод се използва за извличане на медни сулфиди и предварителна обработка на златни руди, както и за извличане на метали от окислени руди и за възстановяване на метали от отпадъци ⁽²⁾.   

Може ли техниката на биодобив да се използва ефективно при условия на микрогравитация във външния вид пространство за извличане на необходимите материали за човешки селища? Могат ли микроорганизмите да помогнат за извличането на метали и материали, използвайки налични астероидни материали или скали Луна or март? Познаване на взаимодействията между микроби и минерали в пространство също се счита за важен поради потенциала си при формирането на почвата, образуването на биокори в затворени помещения под налягане пространства, използване на реголит (слой от твърд материал върху скална основа) и производство на строителни материали. Космос експериментите за биодобив са проектирани точно поради тези причини, за да разберат ефектите от променената гравитация.  

За тази цел европ Космос Агенцията проведе експеримента BioRock на International Космос Станция (ISS) през 2019 г. Експериментите са предназначени за изследване на биоизлугването на редкиземя елементи от базалтова скала в три гравитационни условия, а именно. микрогравитация, симулирана март гравитация и симулирани Земя земно притегляне. Три вида бактерии, Sphingomonas desiccabilis, Бацилус субтилис, и Cupriavidus metallidurans са използвани в изследването. Тестваната хипотеза беше, ако "различните гравитационни режими могат да повлияят на крайните клетъчни концентрации, постигнати след многоседмичен период в космоса''. Резултатите не предполагат значителен ефект от различни условия на гравитация върху крайния брой бактериални клетки, което предполага, че ефикасността на процеса на избелване остава същата при различни гравитационни условия. Тези констатации от експеримента BioRock показват, че бактериално поддържано копаене може да се извършва в пространството. Космическият биодобив е важно откритие, което изглежда има голям потенциал занапред ^(3,4).  

След успеха на проучването BioRock, експериментът BioAsteroid в момента е в ход. В това проучване бактерии и гъбички се отглеждат върху астероиден материал в инкубатор в условия на микрогравитация на космическата станция, за да се изследва образуването на биофилм, биоизлугването и други химични и биологични промени, включително генетичните промени в транскрипцията⁽⁵⁾.  

С тези стъпала човечеството със сигурност върви напред към човешки селища отвъд планета Земя.

***

Литература:

1. НАСА 2007. Доклад от семинара за биоминиране на лунен реголит. Предлага се онлайн на https://core.ac.uk/download/pdf/10547528.pdf  

2. Johnson DB., 2014. Биодобив — биотехнологии за извличане и извличане на метали от руди и отпадъчни материали. Текущо мнение в областта на биотехнологиите. Том 30, декември 2014 г., стр. 24-31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2014.04.008  

3. Cockell, CS, Santomartino, R., Finster, K. et al., 2020 г. Експериментът за биоминиране на космическа станция демонстрира извличане на редкоземни елементи в микрогравитацията и гравитацията на Марс. Публикувано: 10 ноември 2020 г. Nature Communication 11, 5523 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19276-w 

4. Santomartino R., Waajen A., et al 2020. Без ефект на микрогравитацията и симулираната гравитация на Марс върху крайните концентрации на бактериални клетки на Международната космическа станция: приложения за космическо биопроизводство. Граници в микробиологията., 14 октомври 2020 г. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.579156  

5. Космическа агенция на Обединеното кралство 2020. Съобщение за пресата – Проучването на биодобива може да отключи бъдещи селища в други светове. Публикувано на 5 декември 2020 г. Предлага се онлайн на адрес https://www.gov.uk/government/news/biomining-study-could-unlock-future-settlements-on-other-worlds 

***