W ramach polskiej misji technologiczno-naukowej IGNIS monitorowano, jak wulkaniczne glony przystosowują się do życia w warunkach mikrograwitacji. Był to jeden z 13 eksperymentów, które przeprowadził astronauta dr Sławosz Uznański-Wiśniewski. - Różnice między próbkami glonów wysłanymi na ISS w ramach misji IGNIS a próbkami porównawczymi, które zostały na Ziemi, są znacznie większe niż się spodziewaliśmy - mówi kierująca badaniem "Space Volcanic Algae" dr Ewa Borowska z firmy Extremo Technologies.
Zaskoczenie po powrocie na Ziemię
Jak wskazuje badaczka, niektóre gatunki glonów należą do organizmów ekstremofilnych, co oznacza, że mają dużą odporność na warunki ekstremalne - na przykład zmiany temperatury, pH, zasolenia albo duże stężenia metali ciężkich i innych szkodliwych substancji. W ramach eksperymentu naukowcy badają, jak mikroglony znosiły warunki kosmiczne. To ważne, bo w przyszłości takie mikroorganizmy mogłyby służyć do wzbogacenia powietrza w tlen, szybszej produkcji żywności na statkach i w bazach kosmicznych albo być wykorzystywane w przetwarzaniu odpadów.
Borowska zaznaczyła, że badania zakończyły się na przełomie października i listopada, a współpraca nad projektem z Europejską Agencją Kosmiczną - w grudniu. Naukowcy skupiali się na produkcji tlenu przez glony, ich genetyce i produkcji nowych substancji oraz zmianach budowy komórki mikroorganizmów. Sprawdzono także substancję ochronną, która została dodana do niektórych próbek z glonami. Jej zadaniem była ochrona komórek przed wysychaniem i promieniowaniem jonizującym i UV.
- Ku naszemu zaskoczeniu okazało się, jak wyraźnie widać, że ta substancja faktycznie wpływa na ochronę komórek. Dwa gatunki glonów, które poleciały na ISS, po powrocie miały inną budowę błon i ścian komórkowych niż te, które hodowaliśmy na Ziemi, i te, które miały dodaną substancję chroniącą - wskazuje dr Borowska.
Budowa glonów zmieniła się w kosmosie
Po powrocie z ISS na Ziemię nastąpiły duże zmiany ekspresji w większości genów w porównaniu z próbkami kontrolnymi. - Bardzo nas to dziwi, ponieważ po powrocie z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej na Ziemię na próbki przez kilka godzin działała grawitacja, która mogła zaburzyć wyniki. Ale wygląda na to, że zmiany w działaniu genów, które zaszły na ISS, utrzymały się wystarczająco długo, aby można było wykryć znaczące różnice między eksperymentem ziemskim a kosmicznym - mówi badaczka.
Większość zmian dotyczyła genów związanych z produkcją białek i kwasów nukleinowych w komórce oraz z syntezą metabolitów wtórnych. Naukowcy wskazali, że z przeprowadzonych dotąd badań wynika, że w próbkach glonów hodowanych na ISS zaszło przynajmniej kilka zmian, których nie ma w żadnej z próbek ziemskich. Jak tłumaczą badacze, prawdopodobnie w glonach uaktywniły się geny, które są zazwyczaj mało aktywne na Ziemi. Teraz próbują oni ustalić, jakie substancje glony mogą produkować w mikrograwitacji w związku ze zmianami genetycznymi.
Glony zwiększyły fotosyntezę
Co ciekawe, na orbicie okołoziemskiej glony zwiększyły fotosyntezę, czyli pochłaniały więcej dwutlenku węgla i produkowały więcej tlenu niż na Ziemi. - Będziemy dopiero to badać, ale prawdopodobnie te organizmy dostosowały się do nowych warunków, intensyfikując swój metabolizm. To może być reakcja na nowy stresor, czyli w tym przypadku promieniowanie kosmiczne i mikrograwitację - mówi dr Borowska.
Badanie przeprowadzono za pomocą sensora tlenu, który miał za zadanie wykrycie bardzo małych ilości tlenu. Naukowcy monitorowali eksperyment na orbicie 24 godziny na dobę. Dyrektor Extremo Technologies wskazuje, że odkrycie dotyczące fotosyntezy może przyczynić się do rozwoju technologii, które w przyszłości będą zmniejszać zawartość dwutlenku węgla w ziemskiej atmosferze, albo systemów podtrzymywania życia w podróżach kosmicznych, na przykład na Księżyc, Marsa lub w planowanych bazach kosmicznych.
Eksperyment przerósł oczekiwania
Naukowcy zakładali, że mikroorganizmy szybko zaadaptują się do nowego środowiska, bo na Ziemi występują przecież w ekstremalnych warunkach. Okazało się, że eksperyment i w tej kwestii przerósł ich oczekiwania. - Misja trwała trochę więcej niż dwa tygodnie, a pierwsze zmiany w adaptacji glonów widzieliśmy już po około siedmiu dniach. To znaczy, że w dłuższych misjach kosmicznych będą sobie radzić tylko lepiej - ocenia naukowczyni.
Jak podkreślają naukowcy, praca przy eksperymencie z glonami była też dla nich ważną lekcją logistyki. - Najpierw musieliśmy przygotować próbki w laboratorium w Polsce, potem wysłać je do NASA. Polecieliśmy tam i na miejscu przygotowywaliśmy eksperyment. Kilkukrotnie, z powodu przekładania startu misji Ax-4, przekazywaliśmy pojemnik z próbkami do kapsuły Dragon i nam go zwracano. W końcu musiałam zadecydować wraz z dr inż. Weroniką Urbańską z Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej, czy na ISS polecą gotowe już próbki, czy przygotowujemy nowe. Nie wiedziałyśmy, czy nasze glony wytrzymają opóźnienie i poradzą sobie na orbicie. Uznałyśmy, że nie zmieniamy próbek. Okazało się, że to była dobra decyzja - opisuje ekspertka.
Naukowcy zwracają uwagę na ogromny sukces całego przedsięwzięcia. Polska po raz pierwszy miała szansę przeprowadzić badania na ISS, w tym kompleksowy eksperyment biotechnologiczny. - Nasze doświadczenia związane z jego przygotowaniem i prowadzeniem mogą posłużyć w przyszłości innym naukowcom - podsumowuje Ewa Borowska.
Badaczka ma nadzieję, że przetarło to szlaki dla przyszłych polskich badań z zakresu biotechnologii w kosmosie.
Opracowała Julia Zalewska-Biziuk
Źródło: PAP
Źródło zdjęcia głównego: AXIOM/NASA/ESA