Синтетические микроогранизмы накормят космонавтов

НАСА исследует возможность использования синтетических микроорганизмов для пилотируемых космических миссий.

Для миссии на Марс или Луну требуется взять с Земли много ресурсов. Именно их доставка составляет значительную часть всех проблем, которые осложняют дальние пилотируемые полеты. Между тем все необходимое есть в Солнечной системе. Ученые хотят использовать для извлечения ресурсов синтетические организмы.

"Я думаю, у нас есть два пути. Мы можем осваивать космос и жить внутри тесной консервной банки или мы можем воссоздать хотя бы небольшой кусочек земной среды, - говорит аспирант Джон Камберс (John Cumbers) из Научно-исследовательского центра им. Эймса НАСА. – Мы можем конструировать организмы, которые смогут жить в чуждой среде и производить нужные нам вещи". Для того чтобы микроорганизм смог выжить на другой планете, специалисты НАСА хотят объединить уникальные качества нескольких видов простейших. Например, соединить бактерии, которые могут производить биотопливо или продукты питания, со способностями экстремофилов, которые могут выжить в условиях низкой температуры или мощного ультрафиолетового облучения.


Биореакторы на орбите Марса обеспечат надежную ресурсную базу для изучения дальнего космоса

Ученые уже достигли некоторых успехов в деле биоинжиниринга. Джон Камберс описывает эксперимент, в котором исследователи генетически модифицировали бактерии кишечной палочки. Благодаря этому она смогла жить при более низких температурах. Кишечной палочке были переданы гены шаперона (белок, способствующий укладке других белков) от холодоустойчивого организма, обнаруженного в морском льду.

В настоящее время для ученых особый интерес представляют микроскопические водоросли спирулины. Данная цианобактерия является уникальным пищевым продуктом и содержит все незаменимые аминокислоты, в которых нуждается человеческий организм, а также большое количество витаминов и микроэлементов. В ней до 70% полноценного белка, больше, чем в соевых бобах, и она очень легко усваивается (на 85-95%), благодаря тому что клеточная мембрана состоит из мягких мукополисахаридов. Это идеальная пища для космического полета: небольшой биореактор мог бы обеспечить неисчерпаемый источник пищи при минимуме необходимых ресурсов.


Искусственная бактерия Mycoplasma mycoides живет и размножается

Но, к сожалению, спирулина живет только в теплых водах (26-28°C) и в целом довольно требовательна к среде обитания. В своем "натуральном" виде спирулина непригодна для использования в суровых условиях других планет.

Однако биоинженеры весной этого года продемонстрировали новую технологию создания микроорганизмов с заданными свойствами. В Роквиллском институте Крэйга Вентера они впервые создали живую клетку, полностью контролируемую синтетической ДНК. Для этого бактерию Mycoplasma capricolum очистили от генетического материала, а потом поместили в нее собранную из различных кусков ДНК Mycoplasma Mycoides. В итоге созданная искусственно бактерия начала жить и размножаться. С помощью этой методики вполне можно собирать микроорганизмы с заданными параметрами.

Одна из главных причин интереса НАСА к созданию искусственных организмов, состоит в том, что они чрезвычайно компактны. Например, достаточно взять на космический корабль всего несколько пробирок и уже на Марсе запустить "конвейер" по размножению микроорганизмов, производящих топливо или кислород. Космонавты на месте получат необходимые и избыточные ресурсы, что на порядки повысит безопасность людей, удаленных от Земли на миллионы километров.

Ученые НАСА рассчитывают на далекую перспективу: искусственные организмы, которые могут жить на безвоздушной поверхности Луны или под губительными ультрафиолетовыми лучами на Марсе.