Синтетическая биология предложила решения для выживания на Луне и Марсе
Инструменты синтетической биологии могут обеспечить выживание и здоровье астронавтов в грядущих длительных миссиях. Новые подходы позволят производить еду, лекарства, стройматериалы и кислород непосредственно на Луне и Марсе с использованием местных ресурсов.
Человечество вступает в новую эру освоения космоса. Частные компании SpaceX, Blue Origin и Virgin Galactic разрабатывают многоразовые корабли для отправки людей в дальний космос в ближайшие 5-10 лет. Крупные агентства, такие как NASA и ESA, планируют создание обитаемых баз на Луне и последующие экспедиции на Марс. Эти миссии будут беспрецедентными по своей продолжительности: полет на Марс и пребывание там займут от 900 до 1000 дней, а экспедиции на Луну продлятся до 30 дней.
Главный вызов таких полетов — полная или частичная автономия. Чем дальше от Земли астронавты, тем меньше они могут полагаться на поставки с родной планеты. Стоимость отправки грузов огромна, а задержки в связи исключают быструю помощь в экстренных ситуациях. Подсчеты показывают, что экипажу из шести человек для трехлетней миссии на Марс потребуется приблизительно 26 тонн еды и воды. Отправка такого объема грузов с Земли нецелесообразна как с экономической, так и с логистической точки зрения.
Решение этой проблемы лежит в создании замкнутых циклов жизнеобеспечения и максимальном использовании ресурсов, доступных на месте назначения. Эта концепция получила название «использование местных ресурсов», или ISRU. Она предполагает, что астронавты смогут производить все необходимое, от кислорода до строительных материалов, прямо на другой планете.
Синтетическая биология — научное направление, занимающееся созданием биологических систем с заданными свойствами и функциями — предлагает набор инструментов для воплощения этой концепции в жизнь. Группа ученых детально проанализировала потенциал этого научного направления для освоения космоса. Результаты опубликованы в журнале npj Microgravity.
В своей работе исследователи обобщили, как с помощью генно-инженерных организмов можно решить ключевые проблемы будущих колонистов. Основные направления включают производство материалов, регенерацию ресурсов, защиту от радиации и поддержание здоровья.
Одним из перспективных направлений стало создание строительных материалов. Например, бактерию Sporosarcina pasteurii можно запрограммировать на производство биоцемента из реголита и делать из него кирпичи для строительства защитных сооружений. Мицелий грибов предложили использовать как основу для выращивания мебели и даже корпусов роверов. Такие структуры способны к самовосстановлению, а пигмент меланин, который производят многие грибы, дает дополнительную защиту от радиации. Микроорганизмы также могут играть роль «шахтеров», извлекая из реголита полезные металлы и минералы.
Другая важная задача — создание биорегенеративных систем жизнеобеспечения, которые имитируют земные экосистемы в миниатюре и позволяют непрерывно производить пищу, кислород и чистую воду. Основой послужат генетически модифицированные растения, водоросли и цианобактерии. Они будут поглощать углекислый газ, который выдыхают астронавты, вырабатывать кислород и питательную биомассу. Синтетическая биология позволит сделать эти организмы более устойчивыми к стрессу и обогатить их витаминами и антиоксидантами. Это критически важно, поскольку упакованная еда со временем теряет питательную ценность.
Серьезной угрозой в дальнем космосе остается радиация. За пределами защитного магнитного поля Земли ее уровень возрастает в сотни раз. Инженерные микроорганизмы могут производить радиопротекторные вещества, например пигменты каротиноиды или меланин, которые можно будет использовать в качестве пищевых добавок либо компонентов защитных кремов. Также можно научить микробы нейтрализовывать токсичные вещества, такие как перхлораты, которые в большом количестве содержатся в почве Марса. Это позволит очищать воду и грунт, делая их пригодными для использования.
Наконец, синтетическая биология предлагает решения для поддержания здоровья экипажа. Микрогравитация и радиация ослабляют иммунитет, вызывают потерю костной и мышечной массы. Вместо того чтобы везти с собой огромную аптечку, астронавты смогут производить лекарства по мере необходимости.
Для этого в специальных биореакторах будут культивировать инженерные дрожжи или бактерии, например Saccharomyces cerevisiae и Bacillus subtilis. Эти микроорганизмы смогут синтезировать антибиотики, обезболивающие, гормоны и другие важные препараты. Кроме того, можно создать живые биосенсоры, которые будут отслеживать состояние здоровья астронавтов либо анализировать пробы на наличие патогенов.
Исследование показало, как синтетическая биология может стать мощным практическим инструментом для будущих космических миссий. Технологии, разработанные для выживания на других планетах, могут принести огромную пользу и на Земле. Они открывают путь к более устойчивому сельскому хозяйству, новым методам переработки отходов и созданию персонализированных лекарств.
Telegram 
Дзен 
VK Инженеры компании HONOR выпустили смартфон с кремний-углеродной батареей на 7000 миллиампер-часов, сохранив толщину устройства в пределах 7,8 миллиметра. Разработка доказала, что переход на кремниевые аноды окончательно решил проблему громоздких аккумуляторов высокой емкости.
Растительные продукты из бобовых позволяют получать белок и другие питательные вещества без сложной переработки сырья, но их распространению мешают в том числе привычки потребителей и требования к текстуре. Исследователи из Щвейцарии нашли способ изменить структуру цельных бобовых так, чтобы она стала более мясистой, плотной и устойчивой к пережевыванию.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.
Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии