Удивительно, но токсичное соединение, обнаруженное на Марсе, может помочь бактериям производить кирпичеподобные вещества, пригодные для строительства обитаемых баз на Красной планете.
Ещё в 2025 году исследователи из Индийского научного института продемонстрировали, как бактерия Sporosarcina pasteurii, широко распространённая в земных почвах, может помочь создавать кирпичи из реголита на Луне и Марсе. Бактерия производит мочевину как продукт жизнедеятельности, которая затем может вступать в реакцию с кальцием, образуя кристаллы карбоната кальция. Смешивая эти кристаллы с гуаровой камедью — натуральным клеем, получаемым из гуаровых бобов, — можно скреплять частицы местного реголита в прочный кирпичеподобный материал.
Цель состоит в поиске способов использования местных ресурсов для строительства сред обитания, чтобы максимально сократить количество тяжелых материалов (например, цемента), которые в противном случае пришлось бы доставлять на Марс с Земли.
«Идея в том, чтобы максимально использовать ресурсы на месте, — заявил в своём заявлении Шубханшу Шукла, астронавт Индийского исследовательского космического агентства (ISRO) и соавтор новой работы. — Нам не нужно ничего везти с собой; на месте мы можем использовать те ресурсы и возводить конструкции, что значительно облегчит навигацию и выполнение длительных миссий».
Поскольку образцы лунного реголита редки и ценны, а реального марсианского грунта у нас вовсе нет, в экспериментах используют его искусственные заменители — симулянты, разработанные для максимального приближения к реальному составу. Однако по соображениям безопасности в марсианских симулянтах отсутствует один ключевой ингредиент — перхлорат. Этот токсичный хлорсодержащий химикат был впервые обнаружен в марсианском реголите в 2008 году посадочным аппаратом NASA «Феникс» в концентрации от 0,5% до 1%.
В случае с симулянтами проблема заключается не в токсичности перхлората, а в его высокой горючести, поэтому его обычно исключают из состава.
Проводя свои эксперименты, Шукла и его коллеги под руководством микробиолога Свати Дубей из Университета Флориды должны были осторожно добавить перхлорат в симулянт под названием Mars Global Simulant 1, а затем посмотреть, как это повлияет на способность Sporosarcina pasteurii производить материал, пригодный для кирпичей. Их эксперимент привел к двум основным выводам: один ожидаемый, а другой — весьма неожиданный.
Учитывая токсичность перхлората, команда Дубей использовала более устойчивый штамм бактерии, обнаруженный в почвах близ индийского города Бангалор. Как и ожидалось, перхлорат вызывал стресс у клеток бактерии, замедлял её рост и приводил к слипанию множества бактерий. Это также усиливало выделение белков и молекул, что привело к образованию материала, известного как внеклеточный матрикс (ВКМ).
Несмотря на клеточные повреждения у бактерии, команда обнаружила, что полученный кирпичный материал оказался прочнее, чем в предыдущих экспериментах. Дубей считает, что всё дело именно во внеклеточном матриксе.
Используя электронную микроскопию для изучения взаимодействия между бактерией и симулянтом, Дубей и её команда обнаружили, что образуется больше кристаллов хлорида кальция, а ВКМ формирует крошечные «микромосты» между бактериальными клетками и кристаллами.
«Когда влияние перхлората на бактерии изучается изолированно, это стрессовый фактор, — сказала Дубей. — Но в кирпичах, при наличии правильных ингредиентов в смеси, перхлорат помогает».
Похоже, что состав кирпичей каким-то образом помогает бактериям — определенно без гуаровой камеди и катализатора в виде хлорида никеля бактерии не получают никакой пользы. Дубей предполагает, что микромосты, образованные ВКМ, могут создавать путь для поступления питательных веществ к бактериям, помогая восстанавливать их повреждённые клетки и усиливая способность бактерий связывать частицы реголита в кирпичи — процесс, называемый биоциментацией.
Проверка этой гипотезы — следующий шаг. Команда также планирует экспериментировать с процессом биоциментации в атмосфере, богатой углекислым газом, имитируя марсианские условия.
«Марс — это чуждая среда, — сказал соавтор исследования Алоке Кумар из Индийского научного института. — Какое влияние окажет эта новая чуждая среда на земные организмы — очень и очень важный научный вопрос, на который мы должны ответить».
Результаты исследования были опубликованы 29 января в журнале PLOS One.
Поделитесь в вашей соцсети👇
Ваш комментарий