La Nasa, in collaborazione con altre agenzie spaziali, mira a inviare le sue prime missioni umane su Marte nel prossimo decennio. I coloni marziani avranno bisogno di ossigeno, acqua, cibo e altri rifornimenti necessari alla sopravvivenza, che dovranno essere prodotti su Marte, dato che sarebbe troppo complesso e costoso trasportarli sul Pianeta Rosso. Ora, per la prima volta, gli scienziati dell’Università di Brema hanno mostrato che i cianobatteri Anabaena possono essere coltivati solo con gas locali, acqua e altri nutrienti a bassa pressione. Ciò rende molto più facile sviluppare sistemi di supporto vitale biologico sostenibili, anche in un ambiente diverso da quello del nostro pianeta. Lo studio è stato pubblicato su Frontiers in Microbiology.
I cianobatteri sono i candidati ideali per lo sviluppo di sistemi di supporto vitale, dato che tutte le loro specie producono ossigeno attraverso la fotosintesi ed alcuni di essi possono fissare l’azoto atmosferico nei nutrienti. Un aspetto complesso per la loro crescita è rappresentato dalle condizioni dell’atmosfera marziana, dove la pressione totale è inferiore all’1% di quella terrestre – troppo bassa per la presenza di acqua liquida – mentre la pressione parziale dell’azoto gassoso non è sufficiente per il loro metabolismo. Ricreare su Marte un’atmosfera simile alla Terra sarebbe costoso: i gas dovrebbero essere importati e il sistema di coltura sarebbe pesante da trasportare. Per questo motivo, i ricercatori hanno trovato una via di mezzo: un’atmosfera simile a quella di Marte che permetta lo sviluppo dei cianobatteri.
L’ambiente ideale è un bioreattore chiamato Atmos (Atmosphere Tester for Mars-bound Organic Systems), in cui i cianobatteri possano essere coltivati in atmosfere artificiali a bassa pressione. Atmos dispone di nove contenitori da un litro in vetro e acciaio, ciascuno dei quali è sterile, riscaldato, a pressione controllata e monitorato digitalmente, mentre le colture all’interno vengono continuamente agitate. Gli scienziati hanno selezionato un ceppo di cianobatteri fissatori di azoto chiamati Anabaena sp. Pcc 7938, dopo averli sottoposti ad alcuni test preliminari che ne hanno dimostrato l’adattabilità alle risorse e all’ambiente marziano. Inoltre, è stato dimostrato che alcune tipologie di questo batterio sono commestibili, adatte all’ingegneria genetica e capaci di formare cellule dormienti in grado di sopravvivere a condizioni difficili.
Il bioreattore Atmos Credit:Verseux / ZARM
I ricercatori hanno coltivato l’Anabaena per 10 giorni con una miscela composta al 96 % da azoto e al 4 % di anidride carbonica, ad una pressione di 100 hPa, dieci volte inferiore rispetto alla Terra. Successivamente, hanno inserito una certa quantità di regolite artificiale nell’esperimento per testarne gli effetti sull’atmosfera modificata. La regolite – chiamata Mars Global Simulant – è stata prodotta dall’Università della Florida.
I cianobatteri sono cresciuti bene e hanno superato tutti i test, inclusi quelli che prevedevano la presenza della regolite. Come previsto, sono cresciuti più velocemente su un mezzo standard ottimizzato per i cianobatteri che sul Mars Global Simulant. Si tratta di un grande successo per gli scienziati, visto che il mezzo standard dovrebbe essere portato dalla Terra, mentre la regolite è onnipresente su Marte e renderebbe il processo di coltura molto più semplice.
La biomassa essiccata di Anabaena è stata macinata, sospesa in acqua sterile, filtrata e utilizzata con successo come substrato per la crescita di batteri di Escherichia coli dimostrando che gli zuccheri, gli amminoacidi e altri nutrienti possono essere estratti da essi per nutrire altri batteri. Ad esempio, proprio l’Escherichia coli potrebbe essere prodotta più facilmente dei batteri Anabaena e potrebbe essere utilizzata per produrre alcuni prodotti alimentari e medicinali direttamente su Marte.
Questi risultati rappresentano un progresso importante. «Vogliamo passare dai test a un sistema brevettato che potrà essere utilizzato su Marte – conclude Cyprien Verseux dell’Università di Brema, autore dello studio – il bioreattore Atmos non è il sistema di coltivazione che useremo su Marte: ha lo scopo di testare, sulla Terra, le condizioni che troveremo in loco. Quel che è certo è che i nostri test serviranno a guidare la progettazione di un sistema di coltivazione marziano».
