Космическо биоминиране: Стъпка към човешки селища отвъд Земята

Резултатите от експеримента BioRock показват, че минното дело, подкрепено от бактерии, може да се извършва в космоса . След успеха на проучването BioRock, експериментът BioAsteroid е в ход. В това проучване бактерии и гъбички се отглеждат върху астероиден материал в инкубатор при условия на микрогравитация на космическата станция, за да се изследва образуването на биофилм, биоизлужването и други химични и биологични промени, включително генетичните транскрипционни промени. Космическият биомининг е значимо откритие, което изглежда има голям потенциал в бъдеще.

Човешките селища извън Земята на Луната или на планети като Марс в космоса отдавна са тема на научната фантастика. Въпреки това, през последните две десетилетия се водят сериозни размисли и изследователска дейност в тази посока. Един от ключовите въпроси пред научната общност е как да се получат материалите (като кислород, вода, строителни материали, включително метали и минерали и др.), необходими за установяване на самоподдържащо се присъствие в космоса ⁽¹⁾.

Биоминирането, т.е. извличането на метали от руди чрез биокатализа с помощта на микроорганизми като бактерии и археи, се практикува отдавна на планетата Земя . В момента 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 биоминиране да се използва ефективно при условия на микрогравитация в космоса за извличане на материали, необходими за човешките селища? Могат ли микроорганизмите да помогнат за извличането на метали и материали, използвайки астероидни материали или скали, налични на Луната или Марс ? Познаването на взаимодействията между микробите и минералите в космоса също се счита за важно поради потенциала му в образуването на почва, образуването на биокора в затворени пространства под налягане , използването на реголит (слой от твърд материал върху скалната основа) и производството на строителни материали. Експериментите с космическо биоминиране са проектирани именно по тези причини, за да се разберат ефектите от променената гравитация.

За тази цел, Европейската космическа агенция проведе експеримента BioRock на Международната космическа станция (МКС) през 2019 г. Експериментите бяха предназначени да изследват биоизлужването на редкоземни елементи от базалтова скала в три гравитационни условия, а именно микрогравитация, симулирана гравитация на Марс и симулирана гравитация на Земята . В изследването бяха използвани три бактериални вида: Sphingomonas desiccabilis , Bacillus subtilis и Cupriavidus metallidurans . Тестваната хипотеза беше дали „ различните гравитационни режими могат да повлияят на крайните клетъчни концентрации, постигнати след многоседмичен период в космоса “. Резултатите не показват значителен ефект от различните гравитационни условия върху крайния брой бактериални клетки, което предполага, че ефикасността на процеса на избелване остава същата при различни гравитационни условия. Тези открития от експеримента BioRock показват, че минното дело, поддържано от бактерии, може да се извършва в космоса. Космическият биомининг е значимо откритие, което изглежда има голям потенциал в бъдеще ^(3,4).

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

С тези стъпки човечеството със сигурност се придвижва напред към човешки селища отвъд планетата 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 

***