Las cianobacterias pueden ayudar a los astronautas a sobrevivir de forma autosuficiente en Marte
Permanecer a largo plazo
Las principales agencias espaciales aspiran a realizar misiones de astronautas a Marte en el futuro. Están pensadas para una estancia prolongada, lo que plantea nuevos retos para la ciencia: Además de un hábitat, por ejemplo, los pocos materiales traídos de la Tierra deben utilizarse de forma eficiente y sostenible para equipar y alimentar a los astronautas. El becario Humboldt Cyprien Verseux, del ZARM de la Universidad de Bremen, ha publicado ahora los primeros resultados de su investigación en Frontiers, que indican que las cianobacterias pueden reproducirse de forma excelente en las condiciones marcianas y constituir así la base de los sistemas biológicos de soporte vital.
Imagen simbólica
pixabay.com
Atmos - Comprobador de la atmósfera para sistemas orgánicos en Marte
ZARM/Universität Bremen
Sistemas autárquicos de mantenimiento de la vida
Una nave espacial vuela a Marte durante al menos nueve meses, dependiendo de la constelación planetaria. Además de la larga duración del viaje, los elevados aspectos de seguridad y los costes de transporte dificultan el suministro continuo de consumibles de soporte vital a los astronautas en Marte. Así, para una misión de exploración a largo plazo, los recursos deben producirse y reciclarse en Marte. Una solución para ello serían los sistemas biológicos, o más exactamente los sistemas bioregenerativos de soporte vital (BLSS). Con un BLSS basado en cianobacterias, la tripulación podría contar con recursos locales, reduciendo en gran medida su dependencia de la Tierra, dijo Verseux.
Podría decirse que se encuentran entre los organismos vivos más antiguos de nuestro planeta, se adaptan bien a muchas condiciones extremas y crecen absorbiendo el nitrógeno y el carbono del aire y eliminando los nutrientes que se producen en el agua debido, por ejemplo, a la agricultura. Si la concentración es demasiado alta, algunas especies pueden ser malas para los humanos, ya que pueden provocar alergias al entrar en contacto con la piel. En Marte, sin embargo, entra en juego todo su potencial, ya que producen oxígeno mediante la fotosíntesis, un bien vital para la supervivencia humana y poco frecuente fuera de la atmósfera terrestre. Aunque esta capacidad se encuentra en casi todas las plantas, las cianobacterias pueden crecer más allá gracias a los nutrientes presentes en Marte. Alimentadas con las rocas y la atmósfera marcianas, podrían constituir la base de un sistema de soporte vital basado en cianobacterias (CyBLiSS).
Laboratorio de pruebas para diferentes atmósferas
Para aprovechar las ventajas de las cianobacterias en otros planetas, primero es necesario investigar en el laboratorio cómo reaccionan a diferentes condiciones ambientales: hay que encontrar un compromiso entre las condiciones que se acercan a Marte (lo que facilitaría la construcción y el funcionamiento de un sistema de cultivo) y las condiciones que mejor soportan el crecimiento de las cianobacterias. "Atmos" (Atmosphere Tester for Mars-bound Organic Systems) es un fotobiorreactor de vacío controlado por la atmósfera desarrollado en el "Laboratorio de Microbiología Aplicada" (LASM) del ZARM. Con la ayuda de Atmos, el equipo de investigación ha estado trabajando en los últimos meses para determinar qué condiciones atmosféricas favorecerían el crecimiento de cianobacterias del género Anabaena, al tiempo que se mejoraba la viabilidad técnica en Marte.
La atmósfera terrestre está compuesta por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%), además de una pequeña cantidad de argón y carbono. La atmósfera marciana, en cambio, está compuesta por las mismas sustancias, pero al revés, ya que está formada principalmente por carbono (95%) y sólo pequeñas proporciones de nitrógeno, argón y sólo trazas de oxígeno. En Atmos se modificaron las proporciones de los gases y la presión atmosférica en varias pasadas y se observó el correspondiente desarrollo de las bacterias. El objetivo de las investigaciones era acercarse lo más posible a la atmósfera marciana sin dejar de mantener un fuerte crecimiento de las cianobacterias.
Como resultado de sus investigaciones durante los últimos meses, el equipo obtuvo respuestas prometedoras: Principalmente, pudieron demostrar que las cianobacterias crecieron de forma excelente cuando se expusieron a una atmósfera no muy diferente a la marciana, tanto en términos de gases (4% de carbono; 96% de nitrógeno) como de presión atmosférica (100 hPa). El crecimiento alcanzado ha superado con creces las expectativas. Esto es prometedor en el sentido de que simplifica considerablemente la implementación técnico-logística de un CyBLiSS situado en la superficie de Marte. En primer lugar, porque la diferencia de presión entre el interior y el exterior del fotobiorreactor sería entonces sólo marginal y, por tanto, se plantearían exigencias menos estrictas a la estática de la estructura. En segundo lugar, porque sería posible generar la fase gaseosa necesaria a partir de la atmósfera local con un procesamiento mínimo. Los nutrientes que faltan para el crecimiento bacteriano podrían obtenerse localmente del regolito marciano: el equipo demostró que las cianobacterias podían crecer en la atmósfera modificada en agua, con un simulante de suelo marciano, sin ningún nutriente adicional. Como resultado adicional de la investigación, los estudios de la biomasa generada han demostrado que es adecuada como sustrato para los módulos posteriores de los sistemas de apoyo a la vida.
Resultados prometedores
El equipo de investigación del ZARM se congratula de que las condiciones atmosféricas que mejoran la ingeniería y la viabilidad logística de los sistemas de cultivo de cianobacterias en Marte puedan cumplir los requisitos dictados por la biología. Esto hace que la implementación de un CyBLiSS se acerque aún más al centro de los posibles sistemas de apoyo a la vida en Marte en futuras misiones a este planeta.
Con estos resultados iniciales, sin embargo, el trabajo en LASM no hace más que empezar. En los próximos meses, Cyprien Verseux y su equipo perfeccionarán el diseño del CyBLiSS, mejorando tanto la capacidad de cultivar cianobacterias en Marte como su uso para producir nutrientes para los organismos biológicos en los módulos BLSS posteriores.
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