Микробы могут помочь людям колонизировать другие планеты
Новое исследование, проведенное под руководством Калифорнийского университета в Ирвайне (UCI), утверждает, что биохимический процесс, с помощью которого цианобактерии получают питательные вещества из горных пород в чилийской пустыне Атакама, может быть использован в будущем для создания колоний на Луне и Марсе.
Используя электронную микроскопию высокого разрешения и передовые методы спектроскопической визуализации, эксперты изучили, как микроорганизмы изменяют как минералы природного происхождения, так и синтетическую нанокерамику. По мнению исследователей, ключевым фактором является то, что цианобактерии создают биопленки, которые растворяют магнитные частицы оксида железа в гипсовых породах, впоследствии превращая магнетит в окисленный гематит.
"Благодаря биологическому процессу, который развивался на протяжении миллионов лет, эти крошечные шахтеры раскапывают скалы, извлекая минералы, необходимые для физиологических функций, таких как фотосинтез, которые обеспечивают их выживание", - пояснил автор исследования Дэвид Кисайлус, профессор материаловедения и инженерии Калифорнийского университета. "Могут ли люди использовать аналогичный биохимический подход для получения и манипулирования минералами, которые мы считаем ценными? Этот проект направил нас по этому пути".
Хотя пустыня Атакама является одним из самых сухих и негостеприимных мест на Земле, Chroococcidiopsis - цианобактерия, найденная в образцах гипса, - выработала "самые удивительные адаптации для выживания в своей скалистой среде обитания", как говорит соавтор Джослин Ди Руджеро, доцент биологии в Университете Балтимора. "Некоторые из этих признаков включают производство хлорофилла, поглощающего дальние красные фотоны, и способность извлекать воду и железо из окружающих минералов".
"Клетки цианобактерий способствовали растворению магнетита и солюбилизации железа путем производства большого количества внеклеточных полимерных веществ, что привело к растворению и окислению магнетита до гематита", - пояснила она. "Производство сидерофоров [железосвязывающих соединений, вырабатываемых бактериями и грибами] было усилено в присутствии наночастиц магнетита, что говорит об их использовании цианобактериями для получения железа из магнетита".
Эти результаты заставили исследователей задуматься о том, нельзя ли улучшить человеческие процессы добычи и производства с помощью таких микроорганизмов. Более того, эти крошечные бактерии, возможно, даже могут быть использованы для производства инженерных материалов по требованию в менее удобных местах, таких как Луна или Марс.
Я называю это "луноформированием" вместо терраформирования", - сказал Кисайлус. "Если вы хотите построить что-то на Луне, то вместо того, чтобы тратиться на людей, мы могли бы использовать роботизированные системы для 3D-печати материалов, а затем микробы переконфигурировали бы их в нечто ценное. Это можно было бы сделать без угрозы для человеческих жизней".
"Это главная тема моей лаборатории биомиметики и наноструктурных материалов. Зачем пытаться изобрести колесо, если природа усовершенствовала его за сотни миллионов лет? Мы просто должны извлечь секреты и чертежи того, что делает природа, и применить или адаптировать их к тому, что нам нужно", - заключил он.
Исследование опубликовано в журнале Materials Today Bio.
