اقامت در مريخ به پشتوانه ميكروب‌ها !

شايد دفعه ديگري كه انسان قصد دارد قدم در جاي ديگري غير از زمين بگذارد، بهتر باشد قبل از خود لشكري از ميكروب‌ها را براي آماده‌سازي محيط به آنجا اعزام كند.

در واقع جعبه‌هاي كوچكي پر از ميكروب‌هاي ساخته بشر مي‌تواند به فراهم شدن ملزومات اوليه زندگي فضانوردان كمك شاياني نمايد.

براي اقامت در مناطق دوردست فضا نياز به غذا، سوخت و سرپناه است كه بي‌شك حمل همه اين مواد به فضا بسيار پر هزينه خواهد بود اما در اين ميان دانش مهندسي زيستي (synthetic biology) راه‌حلي را پيشنهاد كرده و آن هم بهره‌گيري از ميكروب‌هاست.

ميكروب‌ها در مقياس ساير محموله‌هاي فضايي در واقع اصلا وزني ندارند اما وقتي‌ به محيط هدف خود در فضا (به عنوان نمونه مريخ) برسند، مي‌توانند با تغذيه از موادي كه در آنجا وجود دارد بسرعت تكثير شوند. محصولي كه اين ميكروب‌ها توليد مي‌كنند مي‌تواند نيازهاي اوليه انسان را برآورده سازد.

مدت‌هاست‌ ناسا پژوهش‌هاي خود را براي عملي ساختن اين ايده آغاز نموده است. در واقع هدف يك طرح جديد در حوزه مهندسي زيستي در ناسا، طراحي ميكروب‌هايي براي ماموريت‌هاي فضايي آينده است.

مهندسي زيستي در واقع تركيبي از دو دانش زيست‌شناسي و مهندسي است. پژوهشگران اين حوزه كيت‌هايي ساخته‌اند كه از مجموعه‌اي از ژن‌ها پديد آمده كه بلوك زيستي (biobrick)ناميده مي‌شود. هر كدام از اين واحدهاي زيستي كاركرد مشخص و منحصر به فردي دارد.

به‌عنوان مثال از نوعي بلوك زيستي خاص براي ساختن نوعي باكتري كه مي‌تواند باكتري‌هاي ضد يخ‌زدگي ايجاد كند استفاده مي‌گردد. اين بلوك‌هاي زيستي را مي‌توان وارد ساير ميكروب‌ها نمود و به اين شكل آن ميكروب‌ها عملكرد مد نظر را خواهند يافت.

يك ميكروب با استفاده از اين رويكرد مي‌تواند قابليت دوام در شرايط سخت را يافته و به اين ترتيب زمينه را براي حضور انسان در شرايط محيطي نامطلوب در سيارات ديگر فراهم سازد.

به عنوان مثال نياز به انرژي را در نظر بگيريد. بسياري از ميكروب‌هاي موجود روي زمين در فضاي جوي ساير سيارات از بين مي‌روند و دليل آن هم حجم بالاي دي‌اكسيدكربن و نيتروژن آنهاست.

با اين حال يك نوع باكتري سبز آبي يا همان سيانوباكتريم (cyanobactrium) با نام علمي Anabaena مي‌تواند در اين شرايط سخت دوام آورد. درواقع اين باكتري با تغذيه از اين مواد، قند توليد مي‌كند.تا وقتي ‌ اين باكتري گرم نگه داشته شود و از تابش فرابنفش در امان بماند، مي‌تواند براحتي در محيط مريخ زندگي كند.

باكتري Anabaena بيشتر انرژي خود را از گاز دي‌اكسيدكربن و نيتروژن به دست مي‌آورد. سال گذشته برخي پژوهشگران نشان دادند ‌ با وارد نمودن سازوكاري خاص از باكتري اي ـ كلاي (E. coli) مي‌توان Anabaena را به توليد قند بيشتر واداشت.

اين پژوهشگران همچنين نشان دادند مي‌توانند انبوهي از باكتري‌هاي ديگر را با اين قند توليد شده تغذيه نمايند. چنين باكتري‌هايي شايد در آينده بتوانند روغن، پلاستيك يا سوخت مورد نياز فضانوردان را تامين نمايند.

همچنين گروهي ديگر از پژوهشگران به راهي براي تامين آجر و ملاط مورد نياز فضانوردان براي ساخت تاسيسات اقامتي دست يافتند.

اين دانشمندان از نوعي باكتري به نام Sporosarcinapasteurii كه مي‌تواند ماده اصلي موجود در ادرار را تجزيه نمايد و آمونيوم توليد كند، استفاده كردند.

به اين ترتيب مي‌توان از مواد قليايي موجود در محيط استفاده و آن را به كربنات كلسيم تبديل كرده و ماده اوليه براي استحكام بخشي به سازه‌هاي ايجاد شده در محيط‌هاي فضايي را به دست آورد.

در واقع با اين روش مي‌توان از مواد دفع شده بدن فضانوردان براي تغذيه اين ميكروب‌ها بهره گرفت و بدين ترتيب اين ميكروب‌ها نيز خواهند توانست با اتصال سنگريزه‌هاي موجود در سطح سياره‌اي دوردست، آجر مورد نياز براي ساخت يك سرپناه دائم را توليد كنند.

دانشمندان براي اثبات عملي بودن اين شيوه، در آزمايشات خود با استفاده از مواد اوليه‌اي همچون سنگ و قرار دادن آنها كنار هم و استفاده از ماده توليد شده توسط باكتري‌ها، ظرف مدت دو هفته آجرهايي فشرده و با دوامي همچون بتون را به‌دست آوردند.

پژوهشگران همچنين بخش ژنتيكي توليد كننده سيمان اين باكتري را جدا و آن را در باكتري اي ـ كلاي وارد كردند تا به اين شكل اين باكتري ويژگي توليد سيمان را نيز بيابد.