Грибы на МКС продемонстрировали удивительные способности к извлечению металлов

Фото из открытых источников

По мере того, как освоение космоса человеком отдаляется от Земли, потребность в устойчивых способах получения местных ресурсов становится все более актуальной, поскольку регулярные миссии по снабжению становятся нецелесообразными. Астероиды, некоторые из которых богаты ценными металлами, такими как платиновые элементы, стали особенно перспективными целями. 

В новом эксперименте на борту Международной космической станции (МКС) ученые протестировали использование бактерий и грибов для извлечения 44 элементов из астероидного материала в условиях микрогравитации. Результаты были опубликованы в журнале npj Microgravity.

В рамках проекта BioAsteroid профессор Чарльз Кокелл из Эдинбургского университета и его коллеги использовали бактерии Sphingomonas desiccabilis и грибы Penicillium simplicissimum, чтобы выяснить, какие элементы потенциально можно извлечь из материала L-хондритов.

Но не менее важным было понимание того, как микробы взаимодействуют с горными породами в условиях микрогравитации.

«Это, вероятно, первый в своем роде эксперимент такого рода на Международной космической станции, посвященный метеоритам», — сказала Роза Сантомартино из Корнельского университета и Эдинбургского университета. «Мы хотели, чтобы подход был одновременно индивидуальным и универсальным, чтобы повысить его эффективность. Это два совершенно разных вида, и они будут добывать разные вещества. Поэтому мы хотели понять, как и что происходит, но при этом сохранить актуальность результатов для более широкой перспективы, поскольку о механизмах, влияющих на поведение микроорганизмов в космосе, известно немного».

Эти микроорганизмы являются перспективными инструментами для добычи ресурсов, поскольку они производят карбоновые кислоты — молекулы углерода, которые могут связываться с минералами посредством комплексообразования и стимулировать их высвобождение.

Однако остается много вопросов о том, как работает этот механизм, поэтому авторы также провели метаболомный анализ, в ходе которого часть жидкой культуры была собрана из образцов, полученных в ходе завершенного эксперимента, и исследователи изучили содержащиеся в ней биомолекулы, в частности, вторичные метаболиты.

Астронавт НАСА Майкл Скотт Хопкинс провел эксперимент на МКС, чтобы проверить микрогравитацию, в то время как исследователи провели свой собственный контрольный эксперимент в лаборатории, чтобы проверить земную гравитацию и сравнить полученные результаты с космическими.

Затем ученые проанализировали огромный объем собранных данных, включающий 44 различных элемента, 18 из которых были получены биологическим путем.

«Мы разделили анализ на отдельные элементы и начали задаваться вопросом: отличается ли процесс извлечения данных в космосе от земного?» — сказал Алессандро Стирпе, также из Корнельского университета и Эдинбургского университета. «Эти элементы извлекаются в большей степени, когда присутствует бактерия или грибок, или когда присутствуют и то, и другое? Это просто шум, или мы можем увидеть что-то, что, возможно, имеет смысл? Мы не видим существенных различий, но есть несколько очень интересных».

Анализ выявил отчетливые изменения в микробном метаболизме в космосе, особенно у гриба, который увеличил производство многих молекул, включая карбоновые кислоты, и усилил высвобождение палладия, а также платины и других элементов.

Для многих элементов небиологическое выщелачивание оказалось менее эффективным в условиях микрогравитации, чем на Земле. При этом микробы показали стабильные результаты в обеих средах.

«В этих случаях микроб сам по себе не улучшает экстракцию, но он как бы поддерживает ее на стабильном уровне независимо от условий гравитации», — сказал Сантомартино. «И это справедливо не только для палладия, но и для других типов металлов, хотя и не для всех. Действительно, еще один сложный, но очень интересный результат, на мой взгляд, заключается в том, что скорость извлечения сильно меняется в зависимости от рассматриваемого металла, а также от микроорганизма и условий гравитации».