Cyanobakterien. (Yurikr/iStock/Getty Images Plus) Mars Lebenlich gesehen ist im Moment vielleicht nicht viel los, aber der staubige Rote Planet ist vielleicht nicht so unwirtlich, wie es scheint.
Das haben neue Experimente gezeigt Cyanobakterien (auch Blaualgen genannt) können unter den atmosphärischen Bedingungen des Mars erfolgreich wachsen.
Natürlich sind noch ein paar Zutaten nötig, aber es ist ein bedeutender Schritt in Richtung Cyanobakterien-basierter Lebenserhaltungssysteme für menschliche Lebensräume, wenn wir endlich dorthin gelangen.
„Hier zeigen wir, dass Cyanobakterien Gase, die in der Marsatmosphäre bei niedrigem Gesamtdruck verfügbar sind, als Kohlenstoff- und Stickstoffquelle nutzen können.“ sagte der Astrobiologe Cyprien Verseux der Universität Bremen in Deutschland.
„Unter diesen Bedingungen behielten Cyanobakterien ihre Fähigkeit, in Wasser zu wachsen, das nur marsähnlichen Staub enthielt, und konnten weiterhin zur Ernährung anderer Mikroben verwendet werden.“ Dies könnte dazu beitragen, Langzeitmissionen zum Mars nachhaltig zu machen.“
Hier auf der Erde sind Cyanobakterien nicht immer besonders verträglich mit anderem Leben. Es kann in fast gefunden werden jeden Lebensraum auf dem Planeten und manchmal produziert starke Giftstoffe das kann töten andere Organismen .
Doch ohne sie wären wir vielleicht nicht hier. Wissenschaftler gehen davon aus, dass es vor 2,4 Milliarden Jahren einen Cyanobakterien-Boom gab maßgeblich für unsere atmungsaktive Atmosphäre verantwortlich . Als es explodierte, pumpten Cyanobakterien die Atmosphäre mit Sauerstoff und veränderten den gesamten Planeten dramatisch.
Alle Arten von Cyanobakterien produzieren Sauerstoff als Nebenprodukt der Photosynthese und sind auch heute noch eine unschätzbar wertvolle Quelle dafür.
Seit einigen Jahren Wissenschaftler überlegt haben ob und wie wir die Fähigkeit von Cyanobakterien nutzen könnten, Sauerstoff zu erzeugen, um auf dem Mars zu leben (und im Weltraum ).
Dies würde zusätzliche Vorteile mit sich bringen. Die Marsatmosphäre besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid (95 Prozent) und Stickstoff (3 Prozent), die beide von Cyanobakterien fixiert und in umgewandelt werden organische Verbindungen Und Nährstoffe jeweils.
Allerdings ist der atmosphärische Druck auf dem Mars ein erheblicher Rückschlag. Er beträgt nur 1 Prozent des atmosphärischen Drucks der Erde, zu niedrig für die Anwesenheit von flüssigem Wasser, und Cyanobakterien können darin nicht direkt wachsen oder genügend Stickstoff extrahieren. Aber auch die Wiederherstellung der Bedingungen der Erdatmosphäre auf dem Mars ist eine Herausforderung, insbesondere der Druck.
Also suchten Verseux und sein Team nach einem Mittelweg. Sie entwickelten einen Bioreaktor namens Atmos, der einen atmosphärischen Druck von etwa 10 Prozent des Erddrucks hat, aber nur das nutzt, was auf dem Mars zu finden ist, allerdings in umgekehrten Verhältnissen: 96 Prozent Stickstoff und 4 Prozent Kohlendioxid.
Zum Bioreaktor gehörten außerdem Wasser, das auf dem Mars aus geschmolzenem Eis gewonnen werden kann, das an manchen Stellen an der Oberfläche reichlich vorhanden ist, sowie ein Mars-Regolith-Simulant, eine Mineralienmischung, die hier auf der Erde nur aus dem hergestellt wurde, was auf dem Mars zu finden ist .
Das System, bestehend aus neun Glas- und Stahlbehältern, wurde sorgfältig auf Temperatur und Druck kontrolliert und jederzeit überwacht.
Atmosphäre. (C. Verseux/ZARM)
Das Team wählte eine Art stickstofffixierender Cyanobakterien aus, von der vorläufige Tests zeigten, dass sie unter diesen Bedingungen am wahrscheinlichsten gedeihen würde. Anabaena sp. PCC 7938 getestet und unter verschiedenen Bedingungen getestet.
Einige Kammern verwendeten ein Kulturmedium zum Züchten der Cyanobakterien, während andere simulierten Mars-Regolith verwendeten. Einige waren dem atmosphärischen Druck der Erde ausgesetzt, während andere auf einen niedrigen Druck reduziert wurden.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass dies nicht nur der Fall war Anabaena wachsen, es tat dies „energisch“. Offensichtlich wuchs es auf dem Kulturmedium besser als auf dem Mars-Regolith, aber die Tatsache, dass es überhaupt auf dem Regolith wuchs, stellt einen gewaltigen Erfolg dar – ein Hinweis darauf, dass das Wachstum von Cyanobakterien auf dem Mars nicht auf importierte Zutaten von der Erde angewiesen wäre.
Um anschließend zu beurteilen, ob die unter Marsbedingungen gezüchteten Cyanobakterien weiterhin nützlich sein könnten, trockneten die Forscher sie und verwendeten sie als Wachstumssubstrat Escherichia coli .
Dies zeigte, dass aus den Cyanobakterien Zucker, Aminosäuren und andere Nährstoffe gewonnen werden können, um andere Kulturen zu ernähren, die dann für andere Zwecke verwendet werden können, beispielsweise zur Herstellung von Medikamenten.
Natürlich gibt es noch viel zu tun.
Atmos wurde entwickelt, um zu testen, ob Cyanobakterien unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen gezüchtet werden können, und nicht um die Effizienz zu maximieren. Die Parameter des Bioreaktors hängen von vielen Faktoren der Marsmission ab, einschließlich der Nutzlast und Architektur der Mission. Anabaena ist möglicherweise nicht einmal das beste Cyanobakterium für diese Aufgabe.
Nachdem sich das Konzept jedoch bewährt hat, kann das Team mit der Optimierung eines Bioreaktorsystems beginnen, das uns eines Tages möglicherweise auf dem Mars am Leben hält.
„Unser Bioreaktor Atmos ist nicht das Kultivierungssystem, das wir auf dem Mars verwenden würden: Er soll auf der Erde die Bedingungen testen, die wir dort schaffen würden.“ sagte Verseux .
„Aber unsere Ergebnisse werden bei der Gestaltung eines Mars-Anbausystems hilfreich sein … Wir wollen von diesem Proof-of-Concept zu einem System gelangen, das effizient auf dem Mars eingesetzt werden kann.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Grenzen in der Mikrobiologie .