Своя атмосфера: кислород и пищу на Марсе создадут бактерии

Исследователи создали биореактор, который может стать незаменимым подспорьем для марсианских колонистов. Он вырабатывает кислород и питательные вещества из сырья, которое можно найти на Красной планете.

Разработка описана в научной статье, опубликованной в журнале Frontiers in Microbiology.

Освоить Марс – задача не из лёгких. Его атмосфера практически не содержит кислорода, зато на 95% состоит из углекислого газа. Ещё в ней есть немного (менее 3%) азота. И в целом газовая оболочка Красной планеты очень разреженная: атмосферное давление там в сто раз ниже земного.

Ещё на Марсе есть вода (правда, в виде льда, но его можно растопить, используя энергию от солнечных батарей или ядерных реакторов). Марсианский грунт не назовёшь плодородной почвой, но всё-таки в нём есть такие важные для живых организмов элементы, как фосфор и сера. Вот в общих чертах и все местные ресурсы, доступные будущим покорителям Красной планеты.

Как же в таких условиях обеспечить себя хотя бы кислородом и пищей? Учёные из Бременского университета решили пойти по пути, которым некогда прошла Земля. Как известно, кислород в атмосфере нашей планеты появился благодаря деятельности цианобактерий.

Это большая группа микробов, и все её представители способны к фотосинтезу. Другими словами, они превращают воду и углекислый газ в органические вещества и кислород. Но у них есть и масса других свойств, полезных покорителям пыльных тропинок далёких планет.

Так, цианобактерии штамма Anabaena sp. PCC 7938, использованного экспериментаторами, образуют споры, способные перенести весьма суровые условия и возродиться к жизни, как только для этого представиться возможность. Это большой плюс в космических путешествиях.

Кроме того, эти микробы способны усваивать газообразный азот и переводить его в формы, доступные другим организмам. Напомним, что этот элемент необходим всем живым существам для синтеза белков, ДНК и других важнейших биологических молекул. Но лишь немногие организмы могут усваивать его в чистом виде и тем самым вводить в пищевую цепь.

Более того, цианобактерии рода Arthrospira, близкие родственники Anabaena, издревле употребляются человеком в пищу. Они образуют настолько крупные колонии на поверхности водоёмов, что эту биомассу можно собирать буквально руками. В Китае и Южной Америке из неё делают своеобразную муку. Наверняка так можно будет использовать и бактерии рода Anabaena, если чуть-чуть поработать над их геномом.

Этот длинный список достоинств и обеспечил штамму цианобактерий Anabaena sp. PCC 7938 место в новом биореакторе под названием Atmos.

В "Атмосе" в буквальном смысле своя атмосфера. Во-первых, давление там в десять раз выше, чем на Марсе, но вдесятеро ниже, чем на Земле. Дело в том, что в разреженном марсианским "воздухе" цианобактерии не смогут расти и размножаться, а создавать специально для них атмосферное давление как на Земле – дорогое удовольствие.

Во-вторых, состав газов тоже не типичен для Марса. Правда, в биореакторе используются только азот и углекислый газ, которые есть в атмосфере Марса. Но практически в обратной пропорции: в смеси 96% азота и 4% углекислого газа, а не 95% CO₂ и 3% азота, как на Красной планете. То есть атмосферу "Атмоса" можно получить на Марсе из местных ресурсов, но для этого придётся попотеть.

В качестве других ингредиентов экспериментаторы добавили воду и грунт, по составу имитирующий марсианский. Напомним, что настоящий грунт с Марса ещё никогда не привозили (хотя космические агентства работают над этим). Но исследователям знаком его примерный состав благодаря изучавшим Красную планету марсоходам и орбитальным аппаратам.

Опыты в течение десяти дней подтвердили, что штамм Anabaena sp. PCC 7938 хорошо размножается в новом биореакторе. А значит, он может послужить источником органики и кислорода.

Также исследователи продемонстрировали, что полученную биомассу можно использовать для выращивания бактерий E. coli – излюбленного объекта работы генных инженеров. Генетически модифицированные E. coli могли бы стать источником лекарств и других необходимых марсианским колонистам веществ.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о том, что кислород на Марсе можно получать из углекислого газа с помощью плазмы. Писали мы и о биореакторе, превращающем отходы в пищу.