На первый взгляд кажется, что в негостеприимной среде Красной планеты мало полезных ресурсов для системы жизнеобеспечения или производства продуктов питания. Но высокоуглеродистая (95%), азотсодержащая атмосфера и красный реголитовый грунт, богатый железом и множеством других металлов и минералов, подходят для таких биопроцессов. Ключом являются цианобактерии. На Земле они часто появляются как надоедливые сине-зеленые водоросли и портят нам удовольствие от летнего купания. В контексте Марса их можно назвать мастерами выживания. Питаясь марсианской пылью и атмосферой, а также обладая способностью к фотосинтезу, некоторые микроорганизмы этого типа могут производить кислород и формировать биомассу. Она в свою очередь может служить различным целям, включая производство продуктов питания.

"Когда люди отправятся на Марс, нам нужно будет обеспечить их большим количеством расходных материалов: едой, водой, кислородом, а иногда и лекарствами. Все это нельзя отправлять с Земли. Если наше присутствие там не будет самодостаточным, затраты и риски будут слишком высоки", — говорит доктор Сиприен Версо, глава лаборатории прикладной космической микробиологии в Центре прикладных космических технологий и микрогравитации Бременского университета (ZARM).

Особенная бактерия

Разработка системы жизнеобеспечения на основе цианобактерий это не новая идея в контексте освоения космоса. Однако прогресс в этой области замедлился из-за отсутствия общей модели — тип цианобактерий насчитывает тысячи видов. Сиприен Версо и его коллеги выделили штамм Anabaena sp. PCC 7938 как очень перспективный для системы жизнеобеспечения на Марсе.

По словам Версо, ученые сначала предварительно отобрали несколько штаммов цианобактерий на основе уже имеющихся знаний. Затем был изучен их геном и проведено сравнение с помощью серии лабораторных экспериментов. "У нас было два набора критериев: первый относился к возможности цианобактерий питаться ресурсами, доступными на Марсе, второй касался их способности поддерживать рост других организмов, таких как съедобные растения и другие бактерии, которые были бы очень ценными, но не могут напрямую использовать марсианские ресурсы".

Что касается последнего пункта, команда добилась, среди прочего, выращивания ряски как высшего, богатого питательными веществами растения. В качестве единственного сырья использовались экстракты из биомассы цианобактерий.

"Это растение очень быстро растет и полностью съедобно, что делает его главным кандидатом для сельского хозяйства на Марсе. Забавно, что мы фактически выделили нашу ряску из ручья в ландшафтном парке Бремена", — сказал Тьяго Рамальо, ученый в ZARM и первый автор исследования.

Научная группа надеется, что результаты исследования помогут ускорить изучение возможностей использования Марсианских ресурсов. Для Сиприена Версо перспектива ясна: "Наша работа и работа коллег в этой области принесли многообещающие доказательства концепции. Похоже, что цианобактерии действительно можно питать марсианскими ресурсами, а затем использовать для других нужных нам биопроцессов. Но знать, что эта система в принципе может работать, недостаточно. Нам нужно улучшить ее, оценить, может ли она быть достаточно эффективной, чтобы ее можно было интегрировать в миссии на Марс, и, если да, разработать практические решения, включая оборудование и процессы".

Ученые также хотят лучше понять биологические механизмы, благодаря которым выбранный штамм Anabaena sp. PCC 7938 так ценен. "Все только начинается, и объем оставшейся исследовательской работы может быть пугающим. К счастью, он продвигается в формате тесного сотрудничества: количество команд, работающих над созданием систем жизнеобеспечения на основе цианобактерий, быстро растет", — говорит Версо.