p Shannon Nangle terminou seu doutorado pronta para assumir um novo desafio e se voltou para a pesquisa para ajudar a tornar a colonização de Marte possível. Mas ela não está fazendo pesquisas sobre combustíveis para foguetes ou trajes espaciais. Ela está usando biologia sintética para melhorar a biofabricação de recursos necessários usando insumos simples como luz solar, agua, e CO2. p Em 2015, uma colaboração entre Pam Silver e o laboratório de Daniel Nocera mostrou que a bactéria Ralstonia eutropha poderia ser usada junto com a separação da água para criar biomassa e álcoois fusel. Então, em 2016, eles seguiram com 'folha biônica 2.0', que usava um catalisador mais biocompatível para vencer a eficiência da fotossíntese natural. Agora, a tecnologia tem que ser expandida e escalada para assumir as muitas aplicações potenciais de uma energia solar eficiente para a tecnologia de bioprodutos.

p Bactérias projetadas para fazer bioplásticos

p Para saber mais sobre o trabalho mais recente para ajudar a mover a folha biônica para fora do laboratório e talvez um dia para Marte, Eu me encontrei com Shannon e a estudante de pós-graduação Marika Ziesack, ambos os membros do laboratório de Pam Silver, em seu espaço de laboratório da Harvard Medical School. Eu vi a configuração de bancada para testar Ralstonia eutropha com os catalisadores biocompatíveis. Uma fonte de energia se conecta aos pequenos eletrodos que ficam no compartimento com as bactérias. Conforme a eletricidade é aplicada, ela divide a água - que como H2O tem dois hidrogênios e um átomo de oxigênio - em hidrogênio e oxigênio. A bactéria, Ralstonia eutropha neste caso, pode então usar esse hidrogênio junto com dióxido de carbono para produzir biomassa como o polímero precursor de bio-plástico polihidroxibutirato (PHB).

p Ralstonia eutropha também pode ser projetada para produzir em excesso certos ácidos graxos e enzimas que permitem mais biopolímeros do que apenas PHB. Essa é uma das melhorias em que Shannon e Marika estão trabalhando para que biopolímeros com diferentes propriedades estruturais possam ser produzidos e usados ​​como materiais biodegradáveis ​​aqui na terra ou como blocos de construção renováveis ​​em Marte.

p Outras melhorias de engenharia podem ser feitas para que as bactérias possam tolerar estresses como altas concentrações de sal que podem melhorar a condutividade da solução. Eles até mencionaram a possibilidade de uma bactéria que pode crescer em uma mistura que inclui resíduos de urina para permitir uma reciclagem de água mais sustentável. Bactérias cultivadas em um laboratório ou instalação de produção geralmente precisam de uma matéria-prima de biomassa que pode acabar sendo o grande custo na produção do bioplástico. Com a luz do sol, agua, e o ar como insumos é possível contornar as matérias-primas caras que normalmente seriam usadas para criar esses bioplásticos.

p Saindo do laboratório (e talvez algum dia para Marte)

p Para realmente lidar com aplicações como a exploração espacial, a biologia sintética precisará se provar no campo. Outros notaram que a biologia sintética pode ser crucial para uma missão a Marte, mas primeiro ela precisa sair de uma bancada de laboratório. É por isso que a equipe de Harvard está trabalhando em versões mais portáteis da folha biônica para, com sorte, mostrar que ela poderia funcionar fora do laboratório usando apenas recursos facilmente encontrados na Terra ou em Marte:energia solar, agua, e dióxido de carbono.

p Entre os muitos desafios da colonização de Marte estaria a necessidade de usar recursos encontrados em Marte em vez de trazer tudo da Terra. Este uso de recursos encontrados no espaço é geralmente referido como utilização de recursos in situ, e seria necessário para missões espaciais de longo prazo ou colonização. Há um conjunto diferente de recursos no espaço e na Terra, mas nos últimos anos a NASA mostrou que existe água em Marte com depósitos congelados atingindo a quantidade de água no Lago Superior. Então, se a energia solar pudesse ser usada para dividir essa água, o hidrogênio seria produzido e você só precisaria de CO2 para produzir bioplásticos. Felizmente, embora a atmosfera de Marte seja 100 vezes menos densa do que na Terra, 96% dele é composto de CO2. Portanto, se uma tecnologia como a biologia sintética pode transformar água e CO2 em materiais úteis, seria ideal para as condições em Marte.

p Então, uma vez que as bactérias projetadas podem converter os recursos in situ em algo útil como bioplásticos, processamento adicional pode ser feito para fazer as ferramentas necessárias. Com bioplásticos isso pode significar impressão 3D de produtos que são feitos de forma renovável com materiais biodegradáveis. Portanto, mesmo que essa tecnologia nunca chegue a Marte, ela pode encontrar maneiras de substituir alguns dos processos químicos agressivos que usamos atualmente por processos biológicos.

p A biologia já encontrou uma maneira de fazer muitos processos químicos de forma extremamente eficiente, sem altas temperaturas ou produtos químicos agressivos frequentemente usados ​​em processos industriais. À medida que os pesquisadores aprendem a aproveitar as diversas vias biológicas que já existem, haverá mais oportunidades para a engenharia de células que podem substituir os reatores químicos. Modelos mais sofisticados podem até levar a previsões de exatamente qual caminho deve ser usado para atender às necessidades do produto final. A possibilidade de tirar proveito de tantos recursos que a biologia oferece é o que empolga tantos sobre a biologia sintética como tecnologia.

p Mas para agora, a folha biônica e outras ferramentas promissoras de biologia sintética terão que provar como podem escalar e funcionar em condições difíceis fora do laboratório. Enquanto eles fazem isso, Pesquisadores de biologia sintética como Shannon nos levarão a grandes objetivos como tornar possível a colonização de Marte. p Esta história foi republicada por cortesia de PLOS Blogs:blogs.plos.org.