Bakterije, ki na Zemlji brez težav uspevajo, bi se na Marsu lahko znašle pred resno oviro. Ena od njih je perklorat – strupena kemikalija, ki vsebuje klor in so jo vesoljske misije večkrat zaznale v marsovskih tleh. Prav ta snov bi lahko otežila tako preživetje mikroorganizmov kot tudi prihodnje poskuse gradnje na Rdečem planetu.
Raziskovalci z Indijskega inštituta za znanost (IISc) so se zato lotili vprašanja, kako se bakterije, ki jih znanstveniki preučujejo kot potencialno orodje za gradnjo na Marsu, obnašajo v prisotnosti perklorata. Njihovi rezultati so pokazali nekaj nepričakovanega: perklorat sicer upočasni rast bakterij, hkrati pa lahko pripomore k nastanku trdnejših, bolj kompaktnih „marsovskih opek“.
„Mars je tuje okolje,“ je poudaril Aloke Kumar, izredni profesor na oddelku za strojništvo na IISc in soavtor študije, objavljene v reviji PLOS One. Po njegovih besedah je razumevanje vpliva marsovskih razmer na zemeljske organizme ključno znanstveno vprašanje, če želimo razmišljati o dolgotrajni človeški prisotnosti zunaj Zemlje.
Bakterije kot gradbeni material
V prejšnjih raziskavah so znanstveniki pokazali, da lahko bakterija Sporosarcina pasteurii pomaga povezovati delce simulirane marsovske ali lunarne zemlje v trdne bloke. V prisotnosti sečnine in kalcija bakterije sprožijo nastanek kristalov kalcijevega karbonata, ki delujejo kot naravni cement. Proces, znan kot biocementacija, dodatno podpira guar gumi – naravno lepilo rastlinskega izvora.
V novi študiji pa se je ekipa odločila uporabiti bolj trpežen, domači sev bakterije, izoliran iz tal v okolici indijskega mesta Bengaluru. Raziskovalce je zanimalo, ali lahko ta sev preživi v prisotnosti perklorata, ki je v marsovskih tleh lahko prisoten v koncentracijah do 1 odstotka.
Stres, ki okrepi opeke
V sodelovanju z raziskovalci z Indijskega inštituta za znanstveno izobraževanje in raziskave v Kalkuti so ugotovili, da perklorat bakterije spravi v stresno stanje. Celice rastejo počasneje, spremenijo obliko in se začnejo združevati v večcelične skupke. Ob tem sproščajo več beljakovin in molekul v obliki zunajceličnega matriksa (ECM).
Elektronska mikroskopija je pokazala, da se v takih razmerah tvori več mineralnih oborin, ECM pa med bakterijami in kristali ustvari drobne „mikromostove“. Ti mostovi, kot domnevajo raziskovalci, dodatno okrepijo strukturo nastalih opek.
Ker sintetična marsovska tla običajno ne vsebujejo perklorata – predvsem zaradi njegove reaktivnosti – so ga v laboratorijskih poskusih dodali zelo previdno. Presenetljivo so ugotovili, da perklorat izboljša lepljenje tal, vendar le v kombinaciji z guar gumijem in katalizatorjem, kot je nikljev klorid.
„Če perklorat opazujemo zgolj kot dejavnik, ki vpliva na bakterije, gre za stres,“ je pojasnila Swati Dubey, prva avtorica študije. „Ko pa gledamo celoten sistem in prave sestavine v mešanici, perklorat dejansko pomaga.“
Gradnja na Marsu – in na Zemlji
Raziskovalci menijo, da bi mikromostovi v zunajceličnem matriksu lahko izboljšali pretok hranil do obremenjenih celic in s tem povečali učinkovitost biocementacije. To hipotezo nameravajo preveriti v prihodnjih poskusih, prav tako pa želijo testirati delovanje bakterij v atmosferi z visoko vsebnostjo ogljikovega dioksida, ki je bolj podobna marsovski.
Dolgoročni cilj ekipe je razvoj trajnostne gradbene tehnologije, ki bi zmanjšala odvisnost od klasičnega cementa – tako na Zemlji kot na Marsu. Tak pristop bi lahko olajšal prihodnje misije, saj bi omogočil gradnjo cest, pristajalnih ploščadi in drugih osnovnih struktur neposredno na kraju samem.
„Ideja je, da čim bolj izkoristimo lokalne vire,“ je poudaril Shubhanshu Shukla, astronavt indijske vesoljske agencije ISRO in soavtor študije. „Če lahko gradimo z materiali, ki so že tam, postanejo dolgotrajne misije bistveno bolj izvedljive.“
