Ciencia y Tecnologia

Consiguen cultivar cianobacterias bajo condiciones de Marte

Para encontrar las condiciones atmosféricas adecuadas, investigadores desarrollaron un biorreactor llamado Atmos, en el que las cianobacterias pueden cultivarse en atmósferas artificiales a baja presión

EuropaPress_3565491_biorreactor_atmos
Biorreactor Atmos.C. VERSEUX / ZARM

Científicos han mostrado por primera vez que un tipo de cianobacterias productoras de oxígeno y fijadoras de nitrógeno se pueden cultivar de manera eficiente en Marte a baja presión.

satheesh-sankaran-bab3PLADHxw-unsplash

La ciencia local halla relación entre la alteración del reloj biológico y el cáncer

Leer más

Esto hace que sea mucho más fácil desarrollar sistemas biológicos de soporte vital sostenibles para los seres humanos en el planeta rojo, según un estudio publicado en Frontiers of Microbiology.

"Aquí mostramos que las cianobacterias pueden usar gases disponibles en la atmósfera marciana, a una presión total baja, como su fuente de carbono y nitrógeno. En estas condiciones, las cianobacterias mantuvieron su capacidad para crecer en agua que contenía solo polvo similar a Marte y aún podrían para alimentar a otros microbios. Esto podría ayudar a que las misiones a largo plazo a Marte sean sostenibles", dice el autor principal, el doctor Cyprien Verseux, astrobiólogo que dirige el Laboratorio de Microbiología Espacial Aplicada en el Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad (ZARM) de la Universidad de Bremen.

Las cianobacterias han sido durante mucho tiempo consideradas candidatas para impulsar el soporte vital biológico en misiones espaciales, ya que todas las especies producen oxígeno a través de la fotosíntesis, mientras que algunas pueden fijar el nitrógeno atmosférico en nutrientes.

Una dificultad es que no pueden crecer directamente en la atmósfera marciana, donde la presión total es menos del 1% de la de la Tierra --6 a 11 hPa, demasiado baja para la presencia de agua líquida-- mientras que la presión parcial del gas nitrógeno --0,2 a 0,3 hPa-- es demasiado bajo para su metabolismo. Pero recrear una atmósfera similar a la de la Tierra sería costoso: los gases tendrían que ser importados, mientras que el sistema de cultivo tendría que ser robusto - por lo tanto, pesado para el transporte - para resistir las diferencias de presión. Entonces, los investigadores buscaron un término medio: una atmósfera cercana a la de Marte que permita que las cianobacterias crezcan bien.

Para encontrar las condiciones atmosféricas adecuadas, Verseux y sus colaboradores desarrollaron un biorreactor llamado Atmos (Probador de atmósfera para sistemas orgánicos con destino a Marte), en el que las cianobacterias pueden cultivarse en atmósferas artificiales a baja presión. Cualquier entrada debe provenir del propio Planeta Rojo: aparte del nitrógeno y el dióxido de carbono, los gases abundantes en la atmósfera marciana y el agua que podría extraerse del hielo, los nutrientes deben provenir del "regolito", el polvo que cubre planetas y lunas similares a la Tierra. Se ha demostrado que el regolito marciano es rico en nutrientes como fósforo, azufre y calcio.

Atmos tiene nueve recipientes de 1 litro hechos de vidrio y acero, cada uno de los cuales es estéril, calentado, controlado por presión y monitoreado digitalmente, mientras que los cultivos en el interior se agitan continuamente. Los autores eligieron una cepa de cianobacterias fijadoras de nitrógeno llamada Anabaena porque las pruebas preliminares mostraron que sería particularmente bueno para usar los recursos marcianos y ayudar a cultivar otros organismos. Se ha demostrado que las especies estrechamente relacionadas son comestibles, adecuadas para la ingeniería genética y capaces de formar células inactivas especializadas para sobrevivir en condiciones adversas.

Verseux y sus colegas primero cultivaron Anabaena durante 10 días bajo una mezcla de 96% de nitrógeno y 4% de dióxido de carbono a una presión de 100 hPa, diez veces más baja que en la Tierra. Las cianobacterias crecieron tan bien como bajo el aire ambiente. Luego probaron la combinación de la atmósfera modificada con regolito. Debido a que nunca se ha traído ningún regolito de Marte, utilizaron un sustrato desarrollado por la Universidad de Florida Central (llamado "Mars Global Simulant") en su lugar para crear un medio de crecimiento. Como controles, Anabaena se cultivó en medio estándar, ya sea al aire ambiente o bajo la misma atmósfera artificial de baja presión.

Las cianobacterias crecieron bien en todas las condiciones, incluso en regolito bajo la mezcla rica en nitrógeno y dióxido de carbono a baja presión. Como se esperaba, crecieron más rápido en un medio estándar optimizado para cianobacterias que en Mars Global Simulant, en cualquier atmósfera. Pero esto sigue siendo un gran éxito: si bien el medio estándar debería importarse de la Tierra, el regolito es omnipresente en Marte. "Queremos utilizar como nutrientes los recursos disponibles en Marte, y solo esos", dice Verseux.

Felipe Pérez Santiago

Proyecto musical llevará voces de todo el mundo al espacio

Leer más

La biomasa seca de Anabaena se molió, se suspendió en agua estéril, se filtró y se usó con éxito como sustrato para el crecimiento de la bacteria E. coli, lo que demuestra que se pueden extraer azúcares, aminoácidos y otros nutrientes para alimentar a otras bacterias, que son menos herramientas robustas pero probadas para la biotecnología. Por ejemplo, E. coli podría modificarse más fácilmente que Anabaena para producir algunos productos alimenticios y medicamentos en Marte que Anabaena no puede.

Los investigadores concluyen que las cianobacterias productoras de oxígeno y fijadoras de nitrógeno se pueden cultivar de manera eficiente en Marte a baja presión.