Cianobactérias podem ajudar a manter os seres humanos vivos em Marte

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Cianobactérias. (Créditos: Yurikr/iStock/Getty Images Plus

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Marte pode não ter muita coisa acontecendo no momento, em termos de vida, mas o planeta vermelho empoeirado pode não ser tão inóspito quanto parece.

Novos experimentos mostraram que as cianobactérias (também conhecidas como algas verde-azuladas) podem crescer com sucesso nas condições atmosféricas marcianas.

Alguns ingredientes a mais são necessários, é claro, mas é um passo significativo em direção a sistemas de suporte de vida baseados em cianobactérias para habitats humanos quando finalmente chegarmos lá.

“Aqui, mostramos que as cianobactérias podem usar gases disponíveis na atmosfera marciana, a uma pressão total baixa, como sua fonte de carbono e nitrogênio”, disse o astrobiólogo Cyprien Verseux, da Universidade de Bremen, na Alemanha.

“Nessas condições, as cianobactérias mantiveram sua capacidade de crescer em água contendo apenas uma poeira semelhante à de Marte e ainda poderiam ser usadas para alimentar outros micróbios. Isso poderia ajudar a tornar sustentáveis ​​as missões de longo prazo a Marte.”

Aqui na Terra, as cianobactérias nem sempre são as mais compatíveis com outras formas de vida. Elas podem ser encontradas em quase todos os habitats do planeta e, às vezes, produzem toxinas poderosas que podem matar outros organismos.

No entanto, poderíamos não estar aqui se não fossem elas. Os cientistas acreditam que um boom de cianobactérias há 2,4 bilhões de anos foi em grande parte responsável por nossa atmosfera respirável. Quando entraram em cena, as cianobactérias bombearam oxigênio para a atmosfera, alterando dramaticamente todo o planeta.

Todas as espécies de cianobactérias produzem oxigênio como subproduto fotossintético e são uma fonte inestimável do elemento, ainda hoje.

Por alguns anos, os cientistas têm considerado como e se poderíamos aproveitar a capacidade das cianobactérias de produzir oxigênio para viver em Marte (e no espaço).

Isso traria benefícios adicionais. A atmosfera de Marte é composta principalmente de dióxido de carbono (95%) e nitrogênio (3%), ambos fixados por cianobactérias, convertendo-os em compostos orgânicos e nutrientes respectivamente.

No entanto, a pressão atmosférica de Marte é um revés significativo. É apenas 1 por cento da pressão atmosférica da Terra, muito baixa para a presença de água líquida, e as cianobactérias não podem crescer sob essa atmosfera diretamente ou extrair nitrogênio suficiente. Mas recriar as condições da atmosfera da Terra em Marte também é um desafio, especialmente a pressão.

Portanto, Verseux e sua equipe buscaram um meio-termo. Eles desenvolveram um biorreator chamado Atmos, que tem pressão atmosférica em torno de 10% da pressão atmosférica da Terra, mas usa apenas o que pode ser encontrado em Marte, embora em proporções invertidas: 96% de nitrogênio e 4% de dióxido de carbono.

Também incluída no biorreator estava a água – que pode ser obtida em Marte a partir do gelo derretido, que é abundante na superfície em alguns lugares – e um simulador de regolito marciano, uma mistura de minerais criada aqui na Terra usando apenas o que pode ser encontrado em Marte.

O sistema, compreendendo nove recipientes de vidro e aço, era cuidadosamente controlado em sua temperatura e pressão, e monitorado o tempo todo.

Atmos. Tradução da imagem: válvula proporcional (proportional valve), filtro (filtro), sonda de temperatura (temperature probe), recipiente (vessel), bomba de vácuo (vacuum pump), borracha de aquecimento (heating rubber), motor e barra de agitação (motor and stir bar), válvulas magnéticas (magnetic values), sensor de pressão (pressure sensor), entrada de gás (gas inlet), fonte de luz (light source), cultura de cianobactéria (cyanobacterium culture), válvula agulha (needle valve), suprimento de gás (gas supply) e sistema de controle e aquisição de dados (control and data aquisition system). (Créditos: C. Verseux/ZARM)

A equipe selecionou uma espécie de cianobactéria fixadora de nitrogênio que testes preliminares mostraram que teriam maior probabilidade de prosperar sob essas condições, a PCC 7938 da espécie Anabaena, e a testaram sob uma variedade de condições.

Algumas câmaras usaram um meio de cultura para cultivar as cianobactérias, enquanto outras usaram rególito simula o de Marte. Algumas foram expostas à pressão atmosférica terrestre, enquanto outras foram reduzidas a baixa pressão.

Os cientistas descobriram que não apenas sua Anabaena crescia, mas também “vigorosamente”. Obviamente, cresceu melhor no meio da cultura do que no regolito de Marte, mas o fato de ter crescido no regolito constitui um enorme sucesso – indicando que o crescimento de cianobactérias em Marte não teria que depender de ingredientes importados da Terra.

Em seguida, para avaliar se as cianobactérias cultivadas em condições marcianas poderiam continuar a ser úteis, os pesquisadores a secaram e usaram como substrato para cultivar Escherichia coli.

Isso mostrou que açúcares, aminoácidos e outros nutrientes podem ser obtidos das cianobactérias para alimentar outras culturas, que podem então ser utilizadas para outros fins, como a produção de medicamentos.

É claro que há muito mais trabalho a ser feito.

O Atmos foi projetado para testar se as cianobactérias podem ser cultivadas sob certas condições atmosféricas, não para maximizar a eficiência, e os parâmetros do biorreator dependerão de muitos fatores na missão para Marte, incluindo a carga útil e a arquitetura da missão. A Anabaena pode nem ser a melhor cianobactéria para o trabalho.

Agora que o conceito foi comprovado, a equipe pode começar a trabalhar na otimização de um sistema de biorreator que pode, um dia, nos manter vivos em Marte.

“Nosso biorreator, Atmos, não é o sistema de cultivo que usaríamos em Marte: ele serve para testar, na Terra, as condições que forneceríamos lá”, disse Verseux.

“Mas nossos resultados ajudarão a orientar o projeto de um sistema de cultivo marciano… Queremos ir desta prova de conceito para um sistema que possa ser usado em Marte de forma eficiente.”

A pesquisa foi publicada na Frontiers in Microbiology.