Przygotowania są już w toku do misji, które wylądują ludzi na Marsie w ciągu kilkunastu lat. Ale co ludzie będą jeść, jeśli te misje w końcu doprowadzą do stałej kolonizacji czerwonej planety?
Gdy (jeśli) ludzie dotrą na Marsa, głównym wyzwaniem dla każdej kolonii będzie wygenerowanie stabilnych dostaw żywności. Ogromne koszty wynoszenia i uzupełniania zasobów z Ziemi sprawią, że będzie to niepraktyczne.
Ludzie na Marsie będą musieli odejść od całkowitego polegania na transportowanych ładunkach i osiągnąć wysoki poziom samowystarczalnego i zrównoważonego rolnictwa.
Czytaj dalej..: Odkryto: ogromne jezioro ciekłej wody pod południowym biegunem Marsa
Ostatnie odkrycie ciekłej wody na Marsie – które dodaje nowe informacje do pytania, czy znajdziemy życie na planecie – podnosi możliwość wykorzystania takich dostaw, aby pomóc w uprawie żywności.
Ale woda jest tylko jedną z wielu rzeczy, których będziemy potrzebować, jeśli mamy wyhodować wystarczającą ilość żywności na Marsie.
Jaki rodzaj żywności?
Wcześniejsze prace sugerowały użycie mikrobów jako źródła żywności na Marsie. Inną opcją jest wykorzystanie szklarni hydroponicznych i systemów kontrolowanego środowiska, podobnych do tych testowanych na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej do uprawy roślin.
W tym miesiącu, w czasopiśmie Genes, przedstawiamy nową perspektywę opartą na wykorzystaniu zaawansowanej biologii syntetycznej do poprawy potencjalnej wydajności życia roślinnego na Marsie.
Biologia syntetyczna jest szybko rozwijającą się dziedziną. Łączy ona zasady inżynierii, nauki o DNA i informatyki (wśród wielu innych dyscyplin) w celu nadania nowych i ulepszonych funkcji organizmom żywym.
Nie tylko możemy czytać DNA, ale możemy również projektować systemy biologiczne, testować je, a nawet tworzyć całe organizmy. Drożdże są tylko jednym z przykładów mikroorganizmów przemysłowych, których cały genom jest obecnie przebudowywany przez międzynarodowe konsorcjum.
Technologia posunęła się tak daleko, że precyzyjna inżynieria genetyczna i automatyzacja mogą być teraz połączone w zautomatyzowane zrobotyzowane obiekty, znane jako biofoundry.
Te biofoundry mogą testować miliony projektów DNA równolegle, aby znaleźć organizmy o cechach, których szukamy.
Mars: Earth-like but not Earth
Although Mars is the most Earth-like of our neighbouring planet, Mars and Earth differ in many ways.
Czytaj dalej: Drogi pamiętniku: słońce nigdy nie zachodziło na arktycznej symulacji Marsa
Grawitacja na Marsie wynosi około jednej trzeciej tej na Ziemi. Mars otrzymuje około połowy światła słonecznego, które otrzymujemy na Ziemi, ale znacznie wyższy poziom szkodliwego promieniowania ultrafioletowego (UV) i kosmicznego. Temperatura powierzchni Marsa wynosi około -60℃ i ma on cienką atmosferę wykonaną głównie z dwutlenku węgla.
W przeciwieństwie do ziemskiej gleby, która jest wilgotna i bogata w składniki odżywcze i mikroorganizmy, które wspierają wzrost roślin, Mars jest pokryty regolitem. Jest to jałowy materiał, który zawiera toksyczne dla ludzi związki chemiczne nadchloranu.
Ponadto – pomimo ostatniego znaleziska podpowierzchniowego jeziora – woda na Marsie występuje głównie w postaci lodu, a niskie ciśnienie atmosferyczne planety sprawia, że woda w stanie ciekłym wrze przy około 5℃.
Rośliny na Ziemi ewoluowały przez setki milionów lat i są przystosowane do warunków ziemskich, ale nie będą dobrze rosły na Marsie.
To oznacza, że znaczne zasoby, które byłyby rzadkie i bezcenne dla ludzi na Marsie, takie jak ciekła woda i energia, musiałyby zostać przydzielone, aby osiągnąć wydajne rolnictwo poprzez sztuczne tworzenie optymalnych warunków wzrostu roślin.
Adaptacja roślin do warunków Marsa
Bardziej racjonalną alternatywą jest wykorzystanie biologii syntetycznej do opracowania upraw specjalnie dla Marsa. Z tym trudnym wyzwaniem można się zmierzyć i przyspieszyć jego realizację, budując biofundrię marsjańską skoncentrowaną na roślinach.
Taki zautomatyzowany obiekt byłby w stanie przyspieszyć inżynierię projektów biologicznych i testowanie ich działania w symulowanych warunkach marsjańskich.
Przy odpowiednim finansowaniu i aktywnej współpracy międzynarodowej, taki zaawansowany obiekt mógłby w ciągu dekady poprawić wiele cech wymaganych do tego, by uprawy dobrze prosperowały na Marsie.
Wszystkie te wyzwania leżą w zasięgu możliwości współczesnej biologii syntetycznej.
Korzyści dla Ziemi
Rozwój następnej generacji upraw wymaganych do utrzymania ludzi na Marsie miałby również ogromne korzyści dla ludzi na Ziemi.
Czytaj dalej: Zanim skolonizujemy Marsa, spójrzmy na nasze problemy na Ziemi
Rosnąca globalna populacja zwiększa zapotrzebowanie na żywność. Aby zaspokoić ten popyt, musimy zwiększyć wydajność rolnictwa, ale musimy to zrobić bez negatywnego wpływu na nasze środowisko.
Najlepszym sposobem na osiągnięcie tych celów byłoby ulepszenie upraw, które są już powszechnie stosowane. Stworzenie obiektów takich jak proponowana Mars Biofoundry przyniosłoby ogromne korzyści w zakresie czasu realizacji badań nad roślinami, co miałoby wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe i ochronę środowiska.
Więc ostatecznie głównym beneficjentem wysiłków zmierzających do rozwoju upraw na Marsa byłaby Ziemia.
.