Биотехнологи научились выращивать еду на Марсе из пыли и микробов

Представьте, что вы высадились на Марсе и смогли вырастить себе обед, используя не припасы с Земли, а ресурсы самой планеты — пыль, атмосферу и уже живущие там микробы. Долгое время это казалось фантастикой: поверхность Марса покрыта минералами, но нет ни плодородной почвы, ни органических веществ для роста растений.

Исследователи из Германии нашли способ обойти это ограничение. Они превратили марсианскую пыль в работающую систему удобрений с помощью живучих микробов. Результаты были опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal.

«Наши результаты способствуют развитию технологии производства удобрений для устойчивого сельского хозяйства на Марсе», — отмечают ученые.

Цианобактерии: ключ к марсианской жатве

Ключевыми игроками были цианобактерии или сине-зеленые водоросли. Эти микроскопические организмы необычайно жизнестойки: они способны выживать в экстремальных условиях, используют углекислый газ марсианской атмосферы, производят кислород и извлекают питательные вещества из минеральной пыли.

Чтобы проверить эту идею, исследователи создали искусственный марсианский грунт — МГС-1. В этой модели они культивировали цианобактерии, комбинируя пыль с CO₂, что позволило микробам выращивать биомассу исключительно из ресурсов, доступных на Марсе.

От микробов к удобрениям

Следующим шагом было преобразование биомассы в вещества, которыми можно питать растения. Для этого команда использовала анаэробную ферментацию — процесс разложения органических веществ без кислорода. Предварительный нагрев ускорял разложение, а поддержание температуры около 35°C давало оптимальные результаты. Ученые тщательно рассчитали соотношение биомассы и выхода аммония, чтобы обеспечить растения необходимыми питательными веществами.

Эффективность была проверена на ряске (Lemna sp.), водном растении, богатом белком и используемом в пищу. Результат оказался неожиданным: всего 1 грамм высушенных цианобактерий может обеспечить питательными веществами 27 граммов свежего растительного материала ряски. Это все равно, что взять небольшую горсть удобрений и вырастить почти в 30 раз больше свежих листьев, чем у обычного салата или шпината.

«Несмотря на трудности, полученный дигестат позволил нам получить высокие урожаи биомассы Lemna sp.: «27 г сырой массы на грамм сухой массы цианобактерий, что демонстрирует ее потенциал в качестве гидропонного удобрения», - подчеркивают авторы исследования.

Кроме того, при брожении образуется метан — газ с высокой энергетической ценностью. Его можно собирать и использовать в качестве топлива, что добавляет системе еще один полезный функционал.

Будущее автономных поселений

Это исследование намекает на будущее, в котором астронавты будут менее зависеть от Земли. Микробы, марсианская пыль и простые биологические процессы могут создавать закрытые системы, обеспечивающие пищу, кислород и энергию.

"Вы можете представить себе огород на Марсе, который полностью работает на местных ресурсах — ни почвы, ни удобрений, ни пресной воды. Эта самодостаточность необходима для устойчивости будущих поселений", — говорит Тьяго Рамальо, ведущий исследователь и аспирант Бременского университета.

Однако ученые отмечают, что предстоит еще много работы. Следующим шагом станет интеграция этой технологии с другими методами жизнеобеспечения для создания полностью автономной среды.

Если микробы могут превращать пыль и углекислый газ в удобрения на другой планете, почему бы не использовать их для устойчивого сельского хозяйства здесь, дома, по мнению исследователей?