Shewanella usa nanofili come quelli nelle immagini sopra per cercare i metalli quando l'ossigeno scarseggia. Credito:NASA
Mentre le città, città, e le astronavi gestite interamente da energia generata da fonti microbiche sono ancora roba da fantascienza, le conoscenze scientifiche necessarie per un tale futuro possono essere sviluppate da studi come l'ultima indagine microbica per arrivare alla Stazione Spaziale Internazionale. Un esperimento chiamato Indagare la fisiologia e l'idoneità di un organismo esoelettrogenico in condizioni di microgravità (Micro-12) è stato consegnato al laboratorio orbitante da SpaceX CRS-15. Questo studio fa avanzare la ricerca per le applicazioni scientifiche e biotecnologiche fondamentali testando le prestazioni di un insolito microrganismo batterico noto come Shewanella oneidensis MR-1 (Shewanella) in condizioni di microgravità.
Normalmente, gli organismi viventi usano l'ossigeno per trasferire gli elettroni che alimentano il loro metabolismo. Come suggerisce il nome, però, gli organismi esoelettrogeni possono attingere energia dal loro ambiente esterno. Shewanella utilizza i metalli in ambienti a basso contenuto di ossigeno o senza ossigeno per creare energia per se stessa, una caratteristica che potrebbe tornare utile per i viaggi nello spazio.
"Per uso umano, Shewanella è ideale per pulire i rifiuti organici e produrre energia elettrica allo stesso tempo, "ha detto John Hogan, ricercatore principale per Micro-12 presso l'Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California.
Mentre la NASA guarda avanti alle missioni oltre l'orbita terrestre bassa, i sistemi di supporto vitale e di alimentazione dovranno diminuire di dimensioni e aumentare l'efficienza per fare un uso migliore delle risorse limitate. Un modo per farlo è utilizzare i rifiuti di un sistema per alimentare altri. Tralasciare il processo di Shewanella potrebbe essere un passo verso la chiusura di questo ciclo.
Affidabilità, però, è importante quanto l'efficienza nella pianificazione dello spazio. Mentre il comportamento di Shewanella sulla Terra è ben documentato, la sua reazione e le sue prestazioni in condizioni di microgravità sono ancora sconosciute. A tal fine, Micro-12 esaminerà l'uso di biofilm da parte dell'organismo, trasporto extracellulare di elettroni, e fitness e prestazioni complessive in condizioni di microgravità.
Shewanella forma colonie man mano che cresce, portando allo sviluppo di una melma sottile nota come biofilm. Credito:NASA
Questi biofilm, che appaiono come un sottile, sostanza simile alla melma, sono fondamentali per la capacità dei batteri di connettersi e crescere. Quando l'ossigeno è scarso, le colonie che crescono sulle rocce usano nanofili, piccole appendici dal biofilm, per cercare il metallo all'interno delle rocce e passare al loro sistema di respirazione di riserva. Micro-12 verifica se l'integrità del biofilm dell'organismo è ostacolata dalla microgravità.
Se i batteri si comportano bene, Shewanella potrebbe fornire una risposta alla più ampia ricerca di elegante, sistemi di termovalorizzazione autosufficienti per veicoli di esplorazione. Sulla terra, Shewanella è anche un forte candidato per i sistemi di produzione di energia, soprattutto in ambienti ricchi di rifiuti.
"Per darvi un esempio specifico di come si potrebbe usare Shewanella, pensa agli impianti di trattamento delle acque reflue, " ha detto Hogan. "C'è un sacco di energia nei rifiuti di quelle piante che viene semplicemente buttato via come fanghi. Ma se elettrodi e Shewanella vengono aggiunti come parte del sistema di trattamento, gli impianti potrebbero quindi produrre una parte significativa della propria elettricità."
Sebbene sia l'organismo più conosciuto e studiato nel suo genere, Shewanella non è sola. Micro-12 sta per aprire la strada a molti futuri studi di microgravità di organismi simili.
