Космическо биоминиране: Стъпка към човешки селища отвъд Земята

The findings of the BioRock experiment indicate that bacterial supported mining can be carried out in the пространство. Following the success of BioRock study, the  BioAsteroid experiment is currently underway now. In this study, bacteria and fungi are being grown on asteroidal material in an incubator under microgravity condition of the пространство station in order to study biofilm formation, bioleaching and other chemical and biological changes including the genetic transcriptional changes. Космос biomining is a significant discovery that seems to have a great potential going forward.

Човешки settlements beyond Земя on Луна или планети като март in пространство have long been the theme of science fiction. However, serious thoughts and research activities towards this have been in progress in the last two decades. One of the key questions before the scientific community has been on how to acquire the materials (such as oxygen, water, building materials including metals and minerals etc.) needed to establish a self-sustaining presence in пространство ⁽¹⁾.  

Биодобив, т.е. извличане на метали от руди чрез био-катализа using microorganisms like bacteria and archaea is in practice for long on планета Земя. Currently, this method is used to leach copper sulfides and pretreat gold ores and also to extract metals from oxidised ores and to recover metals from wastes ⁽²⁾.   

Can the technique of biomining be effectively used under microgravity conditions in outer пространство to extract materials needed for човешки settlements? Can microorganisms help extract metal and materials using asteroid materials or rocks available on Луна or март? Knowledge of microbe–mineral interactions in пространство is also considered important because of its potential in soil formation, formation of biocrusts in enclosed pressurised пространства, use of regolith (layer of solid material over bedrocks) and production of construction materials. Космос biomining experiments were designed exactly for these reasons to understand effects of altered gravity.  

To this end, European Космос Agency carried out the BioRock experiment on the International Космос Station (ISS) in 2019. Experiments were designed to study bioleaching of rare-земя elements from basaltic rock in three gravity conditions viz.  microgravity, simulated март gravity and simulated Земя gravity. Three bacterial species, 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⁾.  

With these stepping stones, the humanity is surely inching forward towards човешки settlements beyond 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 

***