Da folk går ind i rummet i søgning af livet, de fleste fremmede organismer, som vi møder, kan blive registreret af os. Forskere fra NASA og andre institutioner, der forsøger at biologisk ændre mikrober, så de tog over nogle af de funktioner, der er nødvendige for at opretholde liv uden for Jorden. Folk forsøger at tøjle de mikrober og få dem til at gøre nyttige ting for tusindvis af år. Vi bruger dem til at lave et brød, øl og ost, og for nylig begyndte at producere med deres hjælp, medicin, kunstgødning, og selv biodiesel.
Men den udvikling inden for syntetisk biologi løfter til markant at udvide den brugbare kapacitet af mikrober. Resultater inden for redigering af gener, gøre det muligt for forskere at ændre genomer af mikrober, så de kan opfylde helt nye funktioner, såsom fremstilling af kemiske stoffer, der ikke findes i naturen, er den rolle, biosensorer og endda produktion beregninger.
Sådan en bred vifte af evner interesseret i NASA, især da Agenturet indsamler en mission til Mars. Det største problem for udforskning af rummet er den enorme omkostninger af de materialer, der er nødvendige for at opretholde livet på Jorden, og på lang sigt mission langt væk fra Jorden kan vente til genbestilling af forbrugsstoffer til måneder. Sådanne ting som medicin og mad, til sidst forringes, så selv om vi har en plads til deres transport, holdbarhed vil ikke tillade dig at gemme dem for evigt.
Det er derfor, NASA udforsker muligheden for at anvende mikroorganismer til produktion af vitale næringsstoffer, og byggematerialer uden for planeten. Ideelt set ville jeg gerne bare for at tage en pakke “bare tilsæt vand” med mikrober, der er genetisk programmeret til at producere bestemte næringsstoffer. Agenturet har allerede vist en arbejdsgruppe koncept med genetisk modificeret gær, som producerer zeaxanthin, et vigtigt næringsstof for øjet sundhed.
Med hensyn til konstruktion, materialer, ligger udfordringen i at bruge fysiske og kemiske metoder til omdannelse af kuldioxid, som mange i atmosfæren på Mars, i simple organiske molekyler. Genetisk modificerede mikroorganismer kan producere fra det plastik, fiber, og andre typer af råvarer, som så vil bruge 3D-printere til at vende ind i huset, værktøj og reservedele.
Ikke kun NASA forsøger at konvertere mikrober for plads applikationer. Forskere fra University of California i Berkeley er ved at udvikle mikrober, der bidrage til at gøre Mars jorden mere velegnet til at plante liv.
Forventninger til udvikling af landbrug på den røde planet meget beroligede ned, når den lander Phoenix, som findes på overfladen høje niveauer af perchlorater, salte, der kan være giftige for levende væsener, i 2008. Men et team af forskere fra Berkeley har konstrueret mikrober, der på samme tid kan reducere koncentrationen af perchlorat i jorden og berige det med ammoniak, er afgørende for en sund plantevækst.
Der har i tankerne, ikke blot i rummet, og forskere fra mit har skabt en syntetisk biologisk system, der kunne oprette tilpassede narkotika-on-demand. I stedet for at bruge hele organismer, tør de frosne dele af DNA og andre biomolekyler i granulat, at du kan rehydrere og starte produktion af lægemidler.
Dette bærbare system kan anvendes til at udvikle antistoffer, der kan bekæmpe off-sygdomme, hurtigt og billigt, og granulat kan blive transporteret ved stuetemperatur og er helt enkel at bruge.
Selv om disse projekter er allerede ved at blive udviklet, andre forskere ser på fremtiden.
I 2015, forskere fra NASA og Berkeley skitserede potentiale nær og fjern, brug af mikrober til at støtte folk fra den planet i Journal of the Royal Society Interface. De omfattede projekter, der allerede er ved at blive udviklet til produktion af rå materialer, lægemidler og næringsstoffer, samt mere ambitiøse planer for genetisk modifikation af mikrober for at få den syre, som vil give dig mulighed for at udtrække værdifulde komponenter fra klipperne, hvilket skaber en biologisk lim, der kunne bond Mars støv med produktion af mursten.
Forskere mener også, at det er muligt at skabe et lukket system, hvor alt affald bliver genanvendt af mikrober, til fremstilling af nyttige produkter. Genetisk modificerede mikrobielle brændselsceller kunne udtrække nyttige kemikalier såsom kvælstof og fosfor fra spildevand, samtidig produktion af elektricitet.
Bakterier, der anvendes til kompostering af fast affald kan bruges til at producere lattergas, en potentiel raket brændstof. Hvis vi kunne kolonisere kolonier af mikrober i vægge af boliger, ville de have redesignet kuldioxid i åndbar ilt og give en self-healing lag af beskyttelse mod stråling.
Ser mod fremtiden, kan du se, at i sidste ende alle disse syntetiske organismer vil blive foretaget i form af kontrol-systemer til skibe og bygder, for at være i form af biosensorer og biocontrollers, som vil svare på sådanne ting som øgede niveauer af stråling, og styre processer af andre syntetiske organismer.
Men alt dette gætteri. Før nogen af disse apps vil se lyset, det er nødvendigt for at løse en masse problemer. Sidst, men ikke mindst det faktum, at mens alt dette er teoretisk muligt, værktøjer til implementering, vi har på Jorden endnu. For at gøre det arbejde i de barske betingelser plads vil blive endnu sværere.
Extremophilic mikrober, der overlever i de mest ugæstfri steder i verden som deep-sea og hot springs eller under den Arktiske is, der kan tjene som en pointer til syntetiske biologer, der søger at skabe mere modstandsdygtig organismer. Men at kombinere disse egenskaber med nyttige evner produktion af de ønskede stoffer — en virkelig Kæmpe udfordring.
Og ingen af de kendte organismer, der ikke kunne tilpasse sig livet i mangel af jordens tyngdekraft. Eksperimenter med mikrober, der sendes ud i rummet, viser, at de fleste af dem ikke føler meget godt, og er i den tilstand af reduktion af skader, der slår mange ligegyldig for livet af systemet. Nemlig, at disse systemer er tilbøjelige til at arbejde på produktionen af de ønskede stoffer. For at forstå, hvordan mikrober til at skabe gode betingelser for at arbejde i rummet, enten på grund af manglende plads.
Dog, takket være nye teknologier som CRISPR og metoder til at skabe syntetiske former for liv, er der håb om, at disse problemer snart vil blive overvundet. Og det vil være nyttigt ikke kun for astronauter, men også for dem, der forbliver på Jorden.
Modificerede mikroorganismer vil hjælpe i den kolonisering af nye planeter
Ilya Hel