Sono già in corso i preparativi per le missioni che porteranno gli umani su Marte tra una decina di anni. Ma cosa mangerebbero le persone se queste missioni alla fine portassero alla colonizzazione permanente del pianeta rosso?

Una volta (se) gli umani arriveranno su Marte, una grande sfida per qualsiasi colonia sarà quella di generare una fornitura stabile di cibo. Gli enormi costi di lancio e rifornimento di risorse dalla Terra lo renderanno impraticabile.

Gli umani su Marte dovranno abbandonare la completa dipendenza dal carico spedito, e raggiungere un alto livello di agricoltura autosufficiente e sostenibile.

La recente scoperta di acqua liquida su Marte – che aggiunge nuove informazioni alla domanda se troveremo vita sul pianeta – aumenta la possibilità di utilizzare tali forniture per aiutare a coltivare il cibo.

Ma l'acqua è solo una delle tante cose di cui avremo bisogno se vogliamo coltivare abbastanza cibo su Marte.

Che tipo di cibo?

Il lavoro precedente ha suggerito l'uso di microbi come fonte di cibo su Marte. L'uso di serre idroponiche e sistemi ambientali controllati, simile a quello testato a bordo della Stazione Spaziale Internazionale per coltivare i raccolti, è un'altra opzione.

Questo mese, sulla rivista Geni, forniamo una nuova prospettiva basata sull'uso della biologia sintetica avanzata per migliorare le prestazioni potenziali della vita vegetale su Marte.

La biologia sintetica è un campo in rapida crescita. Combina principi di ingegneria, scienza del DNA, e l'informatica (tra molte altre discipline) per impartire funzioni nuove e migliorate agli organismi viventi.

Non solo possiamo leggere il DNA, ma possiamo anche progettare sistemi biologici, provali, e persino ingegnerizzare interi organismi. Il lievito è solo un esempio di un microbo da lavoro industriale il cui intero genoma è attualmente in fase di reingegnerizzazione da parte di un consorzio internazionale.

La tecnologia è progredita così tanto che l'ingegneria genetica di precisione e l'automazione possono ora essere unite in strutture robotiche automatizzate, note come biofonderie.

Queste biofonderie possono testare milioni di modelli di DNA in parallelo per trovare gli organismi con le qualità che stiamo cercando.

Marte:simile alla Terra ma non alla Terra

Sebbene Marte sia il più simile alla Terra dei nostri pianeti vicini, Marte e la Terra differiscono in molti modi.

La gravità su Marte è circa un terzo di quella terrestre. Marte riceve circa la metà della luce solare che riceviamo sulla Terra, ma livelli molto più elevati di raggi ultravioletti (UV) e cosmici dannosi. La temperatura superficiale di Marte è di circa -60 e ha una sottile atmosfera composta principalmente da anidride carbonica.

A differenza del suolo terrestre, che è umido e ricco di nutrienti e microrganismi che supportano la crescita delle piante, Marte è ricoperto di regolite. Questo è un materiale arido che contiene sostanze chimiche perclorate che sono tossiche per l'uomo.

Inoltre, nonostante l'ultimo ritrovamento di laghi sotterranei, l'acqua su Marte esiste principalmente sotto forma di ghiaccio, e la bassa pressione atmosferica del pianeta fa bollire l'acqua liquida a circa 5℃.

Le piante sulla Terra si sono evolute per centinaia di milioni di anni e si sono adattate alle condizioni terrestri, ma non cresceranno bene su Marte.

Ciò significa che risorse sostanziali che sarebbero scarse e inestimabili per gli umani su Marte, come acqua liquida ed energia, dovrebbero essere assegnati per ottenere un'agricoltura efficiente creando artificialmente condizioni ottimali di crescita delle piante.

Adattare le piante a Marte

Un'alternativa più razionale è usare la biologia sintetica per sviluppare colture specifiche per Marte. Questa formidabile sfida può essere affrontata e accelerata costruendo una biofonderia di Marte incentrata sulle piante.

Una tale struttura automatizzata sarebbe in grado di accelerare l'ingegnerizzazione di progetti biologici e testare le loro prestazioni in condizioni marziane simulate.

Con finanziamenti adeguati e un'attiva collaborazione internazionale, una struttura così avanzata potrebbe migliorare molti dei tratti necessari per far prosperare le colture su Marte entro un decennio.

Ciò include il miglioramento della fotosintesi e della fotoprotezione (per aiutare a proteggere le piante dalla luce solare e dai raggi UV), così come la siccità e la tolleranza al freddo nelle piante, e ingegnerizzazione di colture funzionali ad alto rendimento. Abbiamo anche bisogno di modificare i microbi per disintossicare e migliorare la qualità del suolo marziano.

Queste sono tutte sfide che rientrano nelle capacità della moderna biologia sintetica.

Benefici per la Terra

Lo sviluppo della prossima generazione di colture necessarie per sostenere gli esseri umani su Marte avrebbe grandi benefici anche per le persone sulla Terra.

La crescente popolazione mondiale sta aumentando la domanda di cibo. Per soddisfare questa domanda dobbiamo aumentare la produttività agricola, ma dobbiamo farlo senza avere un impatto negativo sul nostro ambiente.

Il modo migliore per raggiungere questi obiettivi sarebbe migliorare le colture già ampiamente utilizzate. La creazione di strutture come la proposta Mars Biofoundry apporterebbe immensi benefici ai tempi di consegna della ricerca sulle piante con implicazioni per la sicurezza alimentare e la protezione dell'ambiente.

Quindi alla fine, il principale beneficiario degli sforzi per sviluppare colture per Marte sarebbe la Terra.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.