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Las cianobacterias serán nuestra mejor compañera para vivir en Marte

Científicos, futuristas y fanáticos de la ciencia ficción soñaban con poner un día un pie en Marte. Con las docenas de orbitadores robóticos, módulos de aterrizaje, vehículos aéreos y vehículos aéreos que hemos enviado allí desde el cambio de siglo (y las misiones tripuladas que seguirán en la próxima década), la posibilidad de que los humanos se establezcan en el Planeta Rojo es una vez más una idea popular. Es cierto que los desafíos de llegar a las personas son enormes, sin mencionar los desafíos (y riesgos) asociados con vivir allí.

No importa cuántas personas deseen hacer un viaje de ida y comprometerse a vivir en Marte, ¡crear un puesto de avanzada para la humanidad requerirá una innovación seria y un pensamiento creativo! Según un nuevo estudio realizado por un equipo de investigación internacional dirigido por el Dr. Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad (ZARM), las cianobacterias pueden resistir condiciones desafiantes e incluso prosperar en el suelo marciano. Esta investigación sugiere que los astronautas podrían crear biomasa en Marte que crearía un ciclo biológico.

El estudio que describe sus hallazgos apareció recientemente en la revista Microbiología Aplicada y Ambiental. La investigación fue dirigida por Cyprien Verseux, presidente de ZARM Laboratorio de Microbiología Aplicada en el Espacio En la Universidad de Bremen, Alemania. A él se unieron sus compañeros científicos del ZARM Thiago Ramalho y Guillaume Chopin. Nicolás Tromas Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N) y la Universidad de Montreal; y Olga M. Pérez-Carrascal de la Universidad de California, Berkeley Departamento de Biología Integrativa.

Como señalan en su estudio, las futuras misiones a Marte deberán poder confiar en el uso de recursos in situ (ISRU) para garantizar que sean lo más autosuficientes posible. Los astronautas que viajen a Marte estarán más lejos de la Tierra que cualquier misión anterior en la historia. Y dado que lleva de seis a nueve meses enviar una nave espacial allí, y solo cuando la Tierra y Marte están más cerca en sus órbitas (también conocido como «oposición», que ocurre cada 26 meses), enviar misiones de reabastecimiento sería completamente poco práctico. .

Si bien ISRU ofrece muchas aplicaciones para asegurar materiales de construcción (Marte lunar) y suministrar agua a los astronautas (cosecha de hielo local), los recursos locales también se pueden usar para crear sistemas biológicos. Los microorganismos se pueden utilizar para producir alimentos, oxígeno, biomateriales, medicamentos, productos químicos e incluso en la extracción de minerales de rocas superficiales y en el procesamiento de desechos. Durante muchos años, los científicos de ZARM han estado investigando las cianobacterias para posibles aplicaciones ISRU en Marte.

En particular, las capacidades fotosintéticas de las cianobacterias, las actividades de fijación de nitrógeno y la litología (uso de minerales para procesos biológicos) pueden utilizarse para satisfacer las necesidades diarias de los astronautas. En términos de recursos, la atmósfera de Marte es 95% dióxido de carbono2 Y 3% de nitrógeno por volumen, mientras que el rico en hierro y otros minerales beneficiosos. De estos, ciertos tipos de cianobacterias pueden producir gas oxígeno y biomasa que pueden servir para varios propósitos, incluida la producción de alimentos.

Cuando los humanos vayan a Marte, necesitaremos proporcionarles grandes cantidades de consumibles: alimentos, agua, oxígeno y, a veces, medicamentos. Y si nuestra presencia está allí para ser sostenible, lo que sea que no pueda provenir de la tierra, los costos y los riesgos serán muy altos”, dijo el Dr. Versailles en ZARM. presione soltar. Para su estudio, Verseux y sus colegas estudiaron diferentes cepas de cianobacterias e identificaron una (Anabina s. PCC 7938) como un candidato muy prometedor.

Cultivo de lenteja de agua utilizando Anabaena sp. PCC 7938 en comparación con agua de alta pureza (ddH2O) y solución nutritiva estándar (Hoagland). Crédito: Guillaume Chopin/ZARM/Universität Bremen

Encontrar la cepa candidata adecuada ha sido un obstáculo para los investigadores, ya que la superfamilia de bacterias azules incluye miles de especies. Pero con esta cepa como modelo común, los sistemas vitales de soporte vital pueden eventualmente contener las cianobacterias que necesitan. Como explica el Dr. Verseux, el proceso de identificación de estas bacterias fue largo e intenso:

«Primero seleccionamos algunas cepas de cianobacterias en función del conocimiento ya disponible. Luego buscamos información sobre el ADN genómico de estas cepas y, finalmente, las comparamos a través de una serie de experimentos in vitro. En resumen, tenemos dos conjuntos de criterios : el primero se relaciona con las capacidades de las cianobacterias para alimentarse de los recursos disponibles en Marte. El segundo se ocupa de sus habilidades para apoyar el crecimiento de otros organismos, como plantas comestibles y otras bacterias, que serían muy valiosas pero no podrían directamente utilizar los recursos de Marte».

Para cumplir con el segundo criterio, el equipo utilizó cianobacterias como única materia prima para cultivar lenteja de agua (también conocida como «lenteja de agua»), un tipo de planta acuática con flores comestible rica en nutrientes que crece en estanques de agua dulce y arroyos de movimiento lento. “Esta planta crece muy rápido y es completamente comestible, lo que la convierte en una excelente candidata para el cultivo en Marte”, dijo el Dr. Ramalho. «Como dato curioso, hemos aislado nuestra lenteja de agua de un arroyo en el parque paisajístico de Bremen».

El equipo científico espera que estos hallazgos promuevan la investigación de biorreactores, sistemas vitales de soporte vital y otros enfoques que se basan en sistemas biológicos basados ​​en la Tierra para garantizar una vida sostenible en el espacio. Esta misma tecnología podría tener enormes aplicaciones aquí en casa, ya que la población mundial continúa creciendo mientras el cambio climático altera los ecosistemas de los que dependemos para alimentarnos y mantenernos. Ya sea que se trate de soluciones para vivir del mundo o aquí en casa, ¡el nombre del juego es la sostenibilidad!

Una impresión artística del hábitat de Marte con otros elementos de la superficie de Marte. crédito: NASA

Mientras tanto, el Dr. Verso señaló que se necesita hacer más trabajo y pruebas antes de enviar biorreactores de energía azul a Marte:

Nuestro trabajo y el de colegas en este campo ha aportado evidencia prometedora para el concepto. Parece que las cianobacterias pueden alimentarse de los recursos marcianos y luego usarse para alimentar otros procesos vitales de interés. Pero saber que este sistema puede funcionar no es suficiente. Necesitamos mejorarlo, evaluar si puede ser lo suficientemente efectivo como para que valga la pena integrarlo en las misiones a Marte y, de ser así, desarrollar soluciones viables, incluido el hardware y los procesos. «

El Dr. Versailles y sus colegas también deben realizar investigaciones adicionales para comprender mejor los mecanismos biológicos que componen la cepa seleccionada. Anabaena sp. PCC 7938 es un filtro tan valioso. A ellos se unen innumerables científicos, universidades e institutos de todo el mundo que se dedican a investigaciones similares, especialmente para aplicaciones que harán avanzar la exploración espacial en un futuro próximo. El equipo de ZARM también espera que la cepa de su modelo facilite la comparación de los resultados y se base en el trabajo de los demás.

«Las cosas recién están comenzando y la cantidad de trabajo de investigación que queda puede ser abrumadora», agregó el Dr. Versaeu. «Afortunadamente, está tomando la dirección de un esfuerzo muy colaborativo: la cantidad de equipos que contribuyen a los sistemas de soporte vital basados ​​​​en cianobacterias está aumentando rápidamente».

Lectura profunda: Universidad de BremenY el Microbiología Aplicada y Ambiental