Řasy dovedou růst i na „marsovské dietě“

NASA si ve spolupráci s dalšími předními kosmickými agenturami klade za cíl vyslat své první lidské posádky na planetu Mars počátkem 30. let tohoto století. Jiné společnosti, jako například SpaceX srší ambicemi a usilují o to, aby na povrchu rudé planety stanuli ještě dříve. Astronauti budou na Marsu potřebovat nejen kyslík a vodu, ale i další nezbytné živiny a spotřební materiál, které jim umožní v dalekém kosmu přežít.

Jednou z potřeb zdejších dlouhodobých posádek bude zisk surovin přímo v cíli, neboť doprava zásob ze Země by byla z dlouhodobého hlediska neefektivní. Na stránkách časopisu Frontiers in Microbiology však vědci poprvé ukázali, že sinici Anabeana lze pěstovat v podmínkách nízkého tlaku, místních plynů, živin a vody.

„Prokázali jsme, že sinice mohou jako zdroj uhlíku a dusíku využívat plyny, které jsou dostupné v marsovské atmosféře a to za nízkého tlaku,“ říká hlavní autor výzkumu, doktor Cyprien Verseux, astrobiolog , který vede Laboratory of Applied Space Microbiology na Center of Applied Space Technology and Microgravity (ZARM), sídlící na německé Univerzitě Brémy.

Sinice již dlouho představují hlavního kandidáta, který by budoucí vesmírné mise mohl „živit“. Všechny druhy totiž provádějí fotosyntézu a tudíž produkují cenný kyslík. Některé pak mohou fixovat atmosferický dusík. Přímo v ní však růst nemohou, neboť její tlak dosahuje výrazně nižších hodnot, než zemský, což komplikuje přítomnost kapalné vody.

Pro vytvoření vhodných podmínek vytvořil Verseux a jeho kolegové bioreaktor s názvem Atmos (Atmosphere Tester for Mars-bound Organic Systems). V něm mohou být sinice pěstovány v umělé atmosféře za nízkého tlaku. Veškeré živiny mimo plyny a vodu by pak měly pocházet ryze z marsovského regolitu. Ukázalo se totiž, že je bohatý na látky jako fosfor, síra nebo vápník.

Atmos obsahuje devět komor ze skla a oceli, z nichž každá je separátně ovládána. Kultury sinic jsou pak uvnitř nepřetržitě míchány. Autoři projektu zvolili kmen sinic zvaných Anabeana sp., který rovněž dokáže vázat plynný dusík. Nejenže je řasa jedlá, ale v experimentech dokázala marsovské zdroje obzvláště efektivně využívat ke svému růstu. Pomocí metod genového inženýrství lze navíc připravit tzv. „spící buňky“, které přečkají nepříznivé podmínky.

Výzkumný tým nejprve pěstoval Anabeanu po dobu deseti dnů ve směsi, obsahující z 96% dusík a 4% oxid uhličitý při tlaku 100 hPa, tedy desetkrát nižším, než na Zemi. Sinice dokázaly růst stejně dobře, jako při standardním tlaku. Poté otestovali kombinaci upravené atmosféry a marsovského regolitu. Jelikož z Marsu doposud nebyl žádný dopraven, posloužilo pro pokus substrát vyvinutý vědci z University of Central Florida, přezdívaný „Mars Global Simulant“. Díky tomuto experimentu ověřili, že řasa, přes sníženou rychlost, roste i za horších podmínek.

Vysušená biomasa řasy byla následně rozemleta, resuspendována ve sterilní vodě, přefiltrována a úspěšně použita jako substrát pro pěstování bakterií E. coli. To dokazuje, že z řas lze extrahovat cukry, aminokyseliny a další živiny, které mohou krmit další biotechnologicky využívané mikroorganismy. E. coli je pěstována snáze než Anabeana a mohla by být na Marsu použita pro výrobu některých potravinářských produktů nebo léků.

Výzkum představuje značný úspěch, neboť takový přístup nebyl doposud prakticky myslitelný.

Originální publikace: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2021.611798/full

Zdroj: EurekAlert, zdroj titulního obrázku: Aynur_zakirov, Pixabay.