Rejestracja

Please leave these two fields as-is:
UWAGA: Prosimy o rozwiązanie prostego równania matematycznego!
zamknij

Zaloguj się

Zapomniałeś hasła?

Jeżeli nie pamiętasz swojego hasła, wyślemy Ci nowe - wystarczy skorzystać ze specjalnego formularza
Przypomnij mi hasło

Zarejestruj się
Napisano: 16 sierpnia 2011

Liczba komentarzy: 0
Stworzymy ekosystem w kosmosie

Długoterminowe ekspedycje kosmiczne, takie jak loty na Księżyc czy Marsa, oprócz ogromnych nakładów energii, wymagają odpowiedniego systemu podtrzymującego życie załogi, którego zadaniem jest zagospodarowanie odpadów, zapewnienie pożywienia i odpowiedniej atmosfery oraz ochrona przed promieniowaniem. Podczas planowanej trzyletniej podróży na Marsa zapewnienie takich podstawowych elementów jak woda, jedzenie i tlen dla sześcioosobowej załogi oznacza dodatkowy, trzydziestotonowy bagaż i konieczność jego przechowywania. Okazuje się, że problem ten można rozwiązać zabierając ze sobą… ekosystem.

MELiSSA (ang. Micro-Ecological Life Support Alternative) to interdyscyplinarny, międzynarodowy projekt wykorzystujący sztucznie stworzony ekosystem złożony z mikroorganizmów i roślin wyższych jako narzędzie do stworzenia odtwarzalnego systemu podtrzymującego życie podczas długoterminowych misji kosmicznych. Główne zadania MELiSSA to odtworzenie jadalnej biomasy z odpadów i ścieków w procesie fotosyntezy, a także tworzenie atmosfery i oczyszczanie wody. Działanie systemu opiera się na zasadach funkcjonowania ekosystemów wodnych, gdzie poszczególne grupy organizmów tworzą naturalną pętlę zależności. W skład tak zwanej pętli MELiSSA wchodzi pięć kompartmentów zamieszkałych kolejno przez termofilne bakterie beztlenowe, bakterie fotoheterotroficzne, nitryfikujące, fotosyntetyzujące, rośliny wyższe oraz załogę.

W kompartmencie I, zwanym skraplającym, następuje biodegradacja ścieków i stałych odpadów, które rozkładane są do amoniaku, wodoru, dwutlenku węgla oraz kwasów tłuszczowych i minerałów. W skład tego przedziału wchodzą konsorcja beztlenowych termofilnych mikroorganizmów wyizolowanych z naturalnych środowisk, rozkładające między innymi białka, cukry, celulozę i ksylan. W celu zwiększenia wydajności degradacji lignin do mieszanki dodano także grzyby z rodzaju Pleurotus. Kompartment II, zwany mineralizującym, zawiera fotoheterotroficzną niesiarkową bakterię purpurową Rhodospiryllum rubrum i odpowiedzialny jest za eliminację produktów pochodzących z poprzedniego przedziału. Kompartment III, inaczej utleniający, zawiera bakterie nitryfikujące z rodzaju Nitrosomonas i Nitrobacter, które utleniają otrzymany wcześniej amoniak do azotanów będących przyswajalnym źródłem azotu dla występujących w kompartmencie IVb roślin wyższych. W części IVa znajdują się dodatkowo fotosyntetyzujące sinice Arthrospira platensis. Kompartment IV odpowiada za wykorzystanie dwutlenku węgla, produkcję pożywienia, uzdatnianie wody oraz regenerację tlenu dla załogi. Przedział IVb zawiera 8 jadalnych roślin: pszenicę, pomidory, ziemniaki, soję, ryż, szpinak, cebulę i sałatę. Sinice również stanowią część jadalnej biomasy. Arthrospira od wieków wykorzystywana jest jako źródło pożywienia w wielu regionach świata, a także dostępna jest w aptekach pod nazwą Spirulina.

Pierwsza faza projektu stanowi część badawczo-rozwojową, w czasie której optymalizowany jest skład poszczególnych kompartmentów, badany jest obieg  pierwiastków, a także opracowywane są parametry poszczególnych bioreaktorów oraz zwiększana jest wydajność zachodzących procesów (która w każdym kompartmencie wynosi dziś ponad 70%). Warunki panujące w ekosystemie w przestrzeni kosmicznej, mimo wielu przystosowań, różnią się od warunków naturalnych, ze względu na ograniczony skład i objętość poszczególnych nisz, ściśle regulowany dopływ i odpływ substancji, a także sztuczną grawitację i inny zakres promieniowania UV i promieniowania jonizującego. Wstępna ocena wpływu warunków pozaziemskich na działanie systemu dokonywana jest w przebiegającej równolegle fazie drugiej projektu. Faza trzecia obejmuje konstrukcję i testowanie rozwiązań fazy pierwszej w warunkach ziemskich i pozaziemskich, między innymi w ośrodkach w Barcelonie i na Antarktyce. Faza czwarta to etap doskonalenia technologii, takich jak nowoczesne techniki tworzenia biofilmu czy sensory biomasy.

Swój wkład w badaniach systemu MELiSSA ma także polska grupa naukowców z Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii w Gdańsku, zajmująca się analizą genomu sinic użytych w projekcie. Obecnie trwają badania nad wpływem środowiska pozaziemskiego na strukturę genomu Arthrospira. Zwiększone promieniowanie jonizujące i UV oraz mikrograwitacja mogą być przyczyną potencjalnych mutacji i zaburzać metabolizm sinic oraz innych użytych organizmów. Dlatego bardzo ważne staje się badanie podłoża genetycznego czynników istotnych dla bezpieczeństwa załogi, czyli jakości substancji odżywczych, potencjalnych zmian toksycznych i zdolności do produkcji tlenu. W tym celu konieczne jest poznanie kompletnej sekwencji genomu Arthrospira. Sekwencjonowanie genomu sinic z użyciem dwóch równoległych metod – metody Sangera i pirosekwencjonowania, jakkolwiek niełatwe ze względu na trudności w izolacji DNA tych organizmów, dobiega końca. Obecnie bakterie poddawane są testom w warunkach lotu kosmicznego.

To ogromne przedsięwzięcie, skupiające laboratoria z całego świata, ma szansę zaowocować planowanym lotem na Marsa około 2030 roku.

Monika Kossakowska

Źródła:

http://www.esa.int/SPECIALS/Melissa/index.html

http://nauka.trojmiasto.pl/Sinice-wyslemy-na-Marsa-i-zjemy-je-n35644.html

Bioreaktor do hodowli sinic

image_pdfimage_print
Podziel się ze znajomymi
Skocz do formularza

Komentarze 0

Nikt jeszcze nie skomentował tego wpisu, napisz coś!
  1. Dodaj komentarz
    (wymagany)
    (wymagany)
    (wymagany)

    Pola oznaczone znaczkiem W są obowiązkowe. Musisz wypełnić wszystkie pola wymagane, aby dodać komentarz.
    Twój adres email, który podasz nie zostanie opublikowany z Twoim komentarzem.

    W treści komentarza dozwolone są tagi XHTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

do góry