火星生物反应器atmos：生物技术适合红色的星球

A：生物反应器ATMOS（“Mars-bound有机系统的大气测试仪”）。B：大气内的单个船只。C：设计原理图。

美国宇航局与其他领先的太空机构合作，旨在在20世纪30年代初发给火星的第一个人类任务，而SPACKX这样的公司也可能会这样做。火星上的宇航员将需要氧气，水，食物和其他耗材。这些需要从火星源，因为从地球导入他们的长期将是不切实际的。在微生物学中的边界中，科学家们首次展示了Anabaena Cyanobacteria只能用当地的气体，水和其他营养物和低压生长。这使得开发可持续生物生命支持系统更容易。

“在这里，我们显示蓝藻可以在低总压力下使用火星大气中可用的气体，作为它们的碳和氮源。在这些条件下，Cyanobacteria使其能够在仅含有火星样灰尘的水中生长，并且仍可用于饲喂其他微生物。这有助于使长期任务成为火星可持续的，“德国应用空间技术中心应用空间微生物学实验室，德国大学应用空间技术和微普（ZARM）中应用空间微生物学实验室的Astrobiigogry博士博士。

低压气氛

Cyanobacteria长期以来一直是候选人来推动在太空任务上的生物生命支持，因为所有物种都通过光合作用产生氧气，而有些物种可以将大气氮气固定成营养素。难度是他们不能直接在火星氛围中生长，其中总压力小于地球 - 6至11 HPA的1％，对于液态水的存在太低 - 而氮气的部分压力 - 0.2至0.3 HPA - 对于他们的新陈代谢来说太低了。但重新创造地球般的氛围会昂贵：需要进口气体，而文化系统需要坚固 - 因此，重抵抗压力差异：“想想一个压力炊具，”比阿斯特说。因此，研究人员寻找了一个中间地面：靠近火星的气氛，允许蓝色细胞康复。

寻找合适的大气条件，Verseux等人。开发了一个名为ATMOS的生物反应器（对于“MARS-BREAD有机系统的”气氛测试仪“），其中蓝细菌可以在低压下在人造气氛中生长。任何投入必须来自红色的星球本身：除了氮和二氧化碳，在火星大气中丰富的气体，可以从冰中开采的水，营养应来自“鲁代岩”，覆盖地球像地球和卫星的灰尘。Martian Remolith已被证明富含磷，硫和钙的营养素。

Anabaena：在火星般的尘土上种植的多功能蓝藻

ATMOS具有含有玻璃和钢制的九个1升血管，每个血管都是无菌，加热，压力控制和数字监测，而内部的培养物连续搅拌。作者选择了一种叫做Anabaena sp的氮素固定性毒细菌的菌株。 PCC 7938，因为初步测试表明它特别擅长使用火星资源并帮助其他生物。已经显示出密切相关的物种是可食用的，适用于基因工程，能够形成专门的休眠细胞以存活恶劣的条件。

长江和他的同事首先在96％氮气和4％二氧化碳的混合物下在100 HPA的压力下达到了10天的anabaena - 10倍的混合物。蓝细菌在环境空气下大大增长。然后他们用极孔测试改性气氛的组合。由于没有从火星带来的鲁斯，他们使用了佛罗里达州中部大学（称为Mars Global Matulant“）而开发的基材，而是创造一个生长培养基。作为对照，Anabaena在标准介质中生长，在环境空气或相同的低压人工大气下。

蓝藻在所有条件下增长良好，包括在低压下在氮气和二氧化碳的混合物下的高压性。正如预期的那样，它们在对蓝藻优化的标准培养基上增长速度比MARS全球模拟剂在大气层中。但这仍然是一个重大成功：虽然标准媒介需要从地球进口，但鲁阿罗斯在火星上普遍存在。“我们希望用作火星上可用的营养资源，只有那些，”大展示说。

将干燥的Anabaena生物量被研磨，悬浮在无菌水中，过滤，并成功用作生长大肠杆菌细菌的基材，证明糖，氨基酸和其他营养物可以从它们中提取，以饲料较少的细菌硬性但经过了测试的生物技术工具。例如，大肠杆菌可以比Anabaena更容易地设计，以在Anabaena不能的火星上生产一些食品和药物。

研究人员得出结论，在受控条件下的低压下，可以在局部成分下，在火星上有效地生长氮固定，氧气产生的蓝菌。

管道进一步改进

这些结果是一个重要的进步。但是提交人小心进一步研究是必要的：“我们希望从这个概念证明到一个可以有效地在火星上使用的系统，”大杂志表示。他们建议微调压力，二氧化碳和氮气的组合，而是对生长的最佳性，同时测试其他青霉菌，也许遗传对空间任务量身定制。MARS的培养系统也需要设计：

“我们的生物反应器，Atmos，不是我们将在火星上使用的培养系统：它意味着在地球上测试我们将提供的条件。但我们的结果将有助于指导火星培育系统的设计。例如，较低的压力意味着我们可以开发更轻松的结构，更容易充电，因为它不必承受内部和外部之间的差异，“比斯约克结束。

参考：“低压，N2 /二氧化碳气氛适用于火星的蓝杆菌寿命支持系统”由Cyprien Versiens，Christiane Heinicke，Tiago P. Ramalho，Jonathan Chanceann，Malty Duckhorn，Michael Smagin和Marc Avila，2月16日2021年，Microbiology中的前沿.DOI：
10.3389 / FMicB.2021.611798

该项目由Alexander Von Humboldt基金会资助。