p NASA, em colaboração com outras agências espaciais líderes, pretende enviar suas primeiras missões humanas a Marte no início de 2030, enquanto empresas como a SpaceX podem fazê-lo ainda mais cedo. Astronautas em Marte precisarão de oxigênio, agua, Comida, e outros consumíveis. Eles precisarão ser provenientes de Marte, porque importá-los da Terra seria impraticável a longo prazo. No Fronteiras em Microbiologia , cientistas mostram pela primeira vez que as cianobactérias Anabaena podem ser cultivadas apenas com gases locais, agua, e outros nutrientes e em baixa pressão. Isso torna muito mais fácil desenvolver sistemas de suporte biológico sustentável. p "Aqui, mostramos que as cianobactérias podem usar os gases disponíveis na atmosfera marciana, a uma pressão total baixa, como sua fonte de carbono e nitrogênio. Sob estas condições, as cianobactérias mantiveram sua capacidade de crescer em água contendo apenas poeira semelhante à de Marte e ainda podiam ser usadas para alimentar outros micróbios. Isso pode ajudar a tornar sustentáveis ​​as missões de longo prazo a Marte, "diz o autor principal, Dr. Cyprien Verseux, um astrobiólogo que dirige o Laboratório de Microbiologia Espacial Aplicada no Centro de Tecnologia Espacial Aplicada e Microgravidade (ZARM) da Universidade de Bremen, Alemanha.

p Atmosfera de baixa pressão

p Há muito que as cianobactérias são candidatas a impulsionar o suporte biológico de vida em missões espaciais, já que todas as espécies produzem oxigênio por meio da fotossíntese, enquanto algumas podem fixar o nitrogênio atmosférico em nutrientes. A dificuldade é que eles não podem crescer diretamente na atmosfera marciana, onde a pressão total é inferior a 1% da da Terra - 6 a 11 hPa, muito baixa para a presença de água líquida - enquanto a pressão parcial do gás nitrogênio - 0,2 a 0,3 hPa - é muito baixa para seu metabolismo. Mas recriar uma atmosfera parecida com a da Terra seria caro:os gases precisariam ser importados, enquanto o sistema de cultura precisaria ser robusto - portanto, pesado para carga - para resistir às diferenças de pressão:"Pense em uma panela de pressão, "Diz Verseux. Então, os pesquisadores procuraram um meio-termo:uma atmosfera próxima à de Marte que permite que as cianobactérias cresçam bem.

p Para encontrar as condições atmosféricas adequadas, Verseux et al. desenvolveu um biorreator chamado Atmos (para "Testador de atmosfera para sistemas orgânicos ligados a Marte"), em que as cianobactérias podem ser cultivadas em atmosferas artificiais a baixa pressão. Qualquer entrada deve vir do próprio Planeta Vermelho:além de nitrogênio e dióxido de carbono, gases abundantes na atmosfera marciana, e água que pode ser extraída do gelo, nutrientes devem vir do "regolito", a poeira cobrindo planetas e luas semelhantes à Terra. O regolito marciano demonstrou ser rico em nutrientes, como fósforo, enxofre, e cálcio.

p Anabaena:cianobactérias versáteis cultivadas na poeira parecida com a de Marte

p O Atmos tem nove recipientes de 1 L feitos de vidro e aço, cada um dos quais é estéril, aquecido, controlado por pressão, e monitorado digitalmente, enquanto as culturas dentro são continuamente agitadas. Os autores escolheram uma cepa de cianobactéria fixadora de nitrogênio chamada Anabaena sp. PCC 7938, porque testes preliminares mostraram que ele seria particularmente bom no uso de recursos marcianos e ajudando a cultivar outros organismos. Espécies estreitamente relacionadas mostraram ser comestíveis, adequado para engenharia genética, e capaz de formar células dormentes especializadas para sobreviver a condições adversas.

p Verseux e seus colegas cultivaram Anabaena pela primeira vez por 10 dias sob uma mistura de 96% de nitrogênio e 4% de dióxido de carbono a uma pressão de 100 hPa - dez vezes mais baixa do que na Terra. As cianobactérias cresceram tão bem quanto sob o ar ambiente. Em seguida, eles testaram a combinação da atmosfera modificada com o regolito. Porque nenhum regolito jamais foi trazido de Marte, eles usaram um substrato desenvolvido pela University of Central Florida (chamado "Mars Global Simulant") em vez de criar um meio de crescimento. Como controles, Anabaena foram cultivadas em meio padrão, tanto ao ar ambiente quanto sob a mesma atmosfera artificial de baixa pressão.

p As cianobactérias cresceram bem em todas as condições, inclusive em regolito sob a mistura rica em nitrogênio e dióxido de carbono a baixa pressão. Como esperado, eles cresceram mais rápido no meio padrão otimizado para cianobactérias do que no Mars Global Simulant, sob qualquer atmosfera. Mas isso ainda é um grande sucesso:embora o meio padrão precise ser importado da Terra, regolito é onipresente em Marte. “Queremos usar como nutrientes os recursos disponíveis em Marte, e somente aqueles, "diz Verseux.

p A biomassa seca de Anabaena foi moída, suspenso em água esterilizada, filtrado, e usado com sucesso como um substrato para o cultivo de bactérias E. coli, provando que açúcares, aminoácidos, e outros nutrientes podem ser extraídos deles para alimentar outras bactérias, que são ferramentas menos resistentes, mas testadas e comprovadas para a biotecnologia. Por exemplo, A E. coli poderia ser projetada mais facilmente do que a Anabaena para produzir alguns produtos alimentícios e medicamentos em Marte que a Anabaena não pode.

p Os pesquisadores concluíram que a fixação de nitrogênio, cianobactérias produtoras de oxigênio podem ser cultivadas de forma eficiente em Marte a baixa pressão sob condições controladas, com ingredientes exclusivamente locais.

p Refinamentos adicionais no pipeline

p Esses resultados são um avanço importante. Mas os autores alertam que mais estudos são necessários:"Queremos ir desta prova de conceito para um sistema que pode ser usado em Marte de forma eficiente, "Diz Verseux. Eles sugerem um ajuste fino da combinação de pressão, dióxido de carbono, e nitrogênio ideal para o crescimento, ao testar outros gêneros de cianobactérias, talvez geneticamente adaptado para missões espaciais. Um sistema de cultivo para Marte também precisa ser projetado:

p "Nosso biorreator, Atmos, não é o sistema de cultivo que usaríamos em Marte:destina-se a testar, na terra, as condições que ofereceríamos lá. Mas nossos resultados ajudarão a orientar o projeto de um sistema de cultivo marciano. Por exemplo, a pressão mais baixa significa que podemos desenvolver uma estrutura mais leve que é mais facilmente transportada, pois não terá que suportar grandes diferenças entre dentro e fora, "conclui Verseux.