|
Микробы, которые позволят нам жить на Марсе
|
|
|
|
Область, известная как синтетическая биология, стала одной из самых ожидаемых в науке. Его продукция варьируется от золотого риса, который был генетически модифицирован для получения витамина А, до достижений проекта "Геном человека", в рамках которого был успешно составлен полный геном человека. Видные деятели биотехнологии объявили его следующей волной инноваций в будущем.
|
|
|
|
Синтетическая биология - это использование генной инженерии и других достижений биотехнологии для создания новых организмов или манипулирования существующими для получения желаемых результатов. Британский биолог Джейми А. Дэвис называет это "созданием новых живых систем с помощью дизайна".
|
|
|
|
Что, возможно, менее очевидно, так это то, что это может быть полезно даже при освоении космоса. Возможно, в конечном итоге мы сможем использовать микробы для детоксикации Марса, что поможет людям когда—нибудь жить на красной планете.
|
|
|
|
Синтетическая биология уже изменила многие направления технологического прогресса в биологии. Благодаря таким технологиям, как геномные "ножницы" Crispr Cas9, удостоенные Нобелевской премии, редактирование генов стало дешевым, быстрым и точным, как и секвенирование генов.
|
|
|
|
Все это означает, что геномикой можно заниматься в полевых условиях и даже в космосе благодаря новым технологиям, таким как MinION от Oxford Nanopore Technologies, которая позволила астронавту НАСА Кейт Рубинс секвенировать геномы микроорганизмов на Международной космической станции с помощью портативного устройства.
|
|
|
|
|
|
|
Структурная биология также претерпела революцию благодаря достижениям в области криоэлектронной микроскопии (позволяющей нам видеть крупные молекулы в растворе), а совсем недавно - благодаря программе DeepMind, получившей Нобелевскую премию по сворачиванию белков "AlphaFold".
|
|
|
|
Теперь мы можем быстро и с потрясающей точностью изучать структуру и последовательность организмов — и при этом с минимальными затратами. В конечном счете, это также дает возможность вносить точные изменения в последовательности и структуры.
|
|
|
|
По мнению Марсианского общества, НАСА и Королевского общества, это имеет важное значение для освоения космоса. В частности, достижения в области синтетической биологии открывают новые возможности для изучения и колонизации Марса.
|
|
|
|
Итак, как мы можем создать микроорганизмы, чтобы сделать Марс пригодным для жизни? Вот несколько возможных вариантов.
|
|
Поедание радиации
|
|
|
|
Микробы могли бы помочь нам справиться с разрушительной радиацией на Марсе. Мы знаем, что бактерии и другие одноклеточные организмы, известные как археи, обитают в некоторых из самых враждебных мест на Земле. Например, Thermus Aquaticus процветает при экстремально высоких температурах, а психрофилы живут в условиях экстремального холода.
|
|
|
|
Геном тихоходок, например, является богатым источником информации, объясняющей, как эти микроорганизмы могут выживать в космическом вакууме. Экстремофилы, способные усваивать радиацию и токсичные вещества, уже используются для ликвидации всего - от разливов нефти до радиоактивных осадков на объектах.
|
|
|
|
Это означает, что мы могли бы создать микробы, устойчивые к низким температурам и высокому уровню радиации. Такие синтетические микроорганизмы затем можно было бы использовать на Марсе различными способами, чтобы защитить нас и нашу среду обитания от этих экстремальных явлений — или для выращивания устойчивых культур.
|
|
|
|
Например, сейчас хорошо известно, что марсианский грунт полон перхлоратов, которые токсичны для человека. У Наса есть несколько идей о том, как с этим можно справиться, в том числе с помощью синтетической биологии.
|
|
|
|
Фиксация атмосферных газов
|
|
|
|
Давным-давно на древней Земле процветали цианобактерии. Они заполнили экологическую нишу, которая преобразила атмосферу Земли, обогатив ее кислородом. Мы во многом обязаны своим существованием этому плодородному цвету.
|
|
|
|
Могут ли они сделать то же самое для нас на Марсе? Атмосфера на Красной планете чрезвычайно разреженная и состоит в основном из углекислого газа. Цианобактериям потребуется большая помощь, которую мы могли бы оказать с помощью синтетической биологии. Теоретически, микроорганизмы могут быть сконструированы таким образом, чтобы выживать в марсианской среде и, в свою очередь, выделять кислород и азот.
|
|
Потепление поверхности
|
|
|
|
Идеи терраформирования Красной планеты (изменения ее таким образом, чтобы она стала пригодной для жизни людей) часто включают в себя установку космических зеркал на орбите, чтобы обогреть Марс и растопить его лед. Это вызвало бы безудержный парниковый эффект, который придал бы планете более землеподобное состояние.
|
|
|
|
Но синтетическая биология может (теоретически) пропустить этот этап, который, по самым оптимистичным оценкам, займет по меньшей мере 200 лет. Около пяти лет назад ученые предложили планетарную инженерию, используя синтетическую биологию для создания микробов для преобразования окружающей среды.
|
|
|
|
Учитывая, что микробы помогли сделать Землю пригодной для жизни, мы могли бы использовать синтетическую биологию для создания микробов, чтобы ускорить аналогичный процесс на Марсе. Поиск организмов, которые уменьшают выбросы парниковых газов, устраняют токсичность и выделяют полезные вещества, может помочь устранить повышенный уровень парниковых газов и на Земле.
|
|
Посеять новую жизнь на Марсе
|
|
|
|
Мы еще не уверены, что на Марсе нет жизни. Вопрос о том, насколько этично создавать новую жизнь, а затем распространять ее на другие тела Солнечной системы в наших собственных целях, является глубоким и сложным. Но эти разговоры должны состояться.
|
|
|
|
Тем не менее, определенно кажется, что синтетическая биология может стать нашим лучшим технологическим шансом на то, чтобы стать межпланетным видом, и многие космические и биотехнологические агентства относятся к этому очень серьезно.
|
|
|
|
Согласно недавнему исследованию, проведенному Университетом Маккуори в Сиднее, Австралия: "С целостной точки зрения, оптимальным синтетическим биологическим подходом к получению максимальной пользы от растительной пищи на Марсе было бы создание культур с мульти-биофортифицированными культурами с улучшенными питательными свойствами и улучшенными качественными характеристиками (например, с увеличенным сроком хранения и сокращенным сроком годности). аллергенность)."
|
|
|
|
Среди новых технологий использование синтетической биологии, возможно, улучшит наше будущее больше, чем любой другой фактор — на Земле и за ее пределами.
|
|
|
|
Источник
|
