I microbiologi del Laboratorio di ricerca navale degli Stati Uniti stanno preparando campioni sperimentali di funghi da inviare per un giro intorno alla luna programmato provvisoriamente per la fine del 2021 o all'inizio del 2022.

L'esperimento mira a fornire informazioni sulle difese naturali dei funghi contro le radiazioni, un fenomeno che potrebbe rivelarsi utile per la futura esplorazione dello spazio e per una vita prolungata nello spazio.

"Durante lo scorso anno, abbiamo completato con successo il test di verifica scientifica per assicurarci che l'esperimento funzioni nel nostro laboratorio, che è il primo passo di questo progetto, " ha detto Zheng Wang, Microbiologo dell'NRL e ricercatore principale di questo progetto. "Inoltre, da ottobre 2020 effettuiamo Test di Verifica Sperimentale presso il Kennedy Space Center, che imita l'ambiente di volo per circa due mesi."

I funghi hanno meccanismi naturali per proteggere e riparare i danni al DNA causati dalle radiazioni. Questi meccanismi consentono ai funghi di resistere a diverse centinaia di volte più radiazioni rispetto agli umani. Questo esperimento studierà la melanina nei funghi (che può aiutare a proteggerli dai danni), così come i percorsi di riparazione del DNA (che riparano il danno una volta che si verifica). Il fungo utilizzato per questo esperimento sarà Aspergillus niger, una muffa nera comunemente usata nei laboratori e nell'industria e anche uno dei funghi predominanti rilevati sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS).

"Stiamo esaminando funghi estremamente resistenti alle radiazioni e stiamo cercando di capire perché, "ha detto Jillian Romsdahl, un microbiologo e borsista post-dottorato NRC sul progetto. "Ma stiamo anche esaminando una questione più ampia su come i sistemi biologici si adattano allo spazio profondo, che ha implicazioni per le persone che cercano di viaggiare su Marte o oltre".

I ricercatori stanno preparando quattro diversi campioni di Aspergillus niger:un ceppo selvatico e tre ceppi mutati che sono stati geneticamente modificati in laboratorio. Un ceppo mutato è difettoso nel produrre melanina, quindi può essere paragonato al ceppo di tipo selvatico che produce melanina.

Gli altri due ceppi mutati saranno carenti nelle vie di riparazione del DNA. Il gruppo di Wang vuole sapere quanto siano importanti quei percorsi del DNA nel proteggere le cellule fungine dai danni causati dalle radiazioni. Vogliono anche sapere se la radiazione stimola nuovi percorsi del DNA non ancora scoperti.

Durante l'esperimento vero e proprio, i campioni fungini saranno conservati nella capsula Orion della NASA e lanciati nello spazio, dove girerà intorno alla luna per tre settimane. Una volta completato, La NASA restituirà i campioni all'NRL per l'analisi.

I ricercatori hanno in programma di confrontare i campioni per cercare cambiamenti nel DNA e in altre biomolecole. Le cellule fungine saranno sottoposte ad un'attenta analisi morfologica, fisiologico, e cambiamenti chimici.

Lungo termine, i ricercatori sperano di utilizzare le conoscenze acquisite per studiare nuovi modi per prevenire i danni da radiazioni agli esseri umani e alle apparecchiature nello spazio.

Il team dell'NRL sta indagando su queste domande di ricerca anche da altre angolazioni. Il gruppo di ricerca di Wang è stato recentemente selezionato dalla NASA per studiare come le cellule fungine melanizzate si adattano a condizioni simili a Marte utilizzando la piattaforma di palloncini antartici della NASA. Il team sta anche collaborando con lo Space Testing Program del DoD e il National Laboratory dell'ISS per inviare campioni di funghi alla Stazione Spaziale Internazionale per studiare come la microgravità e le radiazioni alterano la produzione di biomateriali e biomolecole benefici.

"I funghi sono bravissimi ad adattarsi", ha detto Wang. Se riusciamo a sfruttare i loro meccanismi di difesa naturali, potremmo sfruttare i sistemi biologici per sviluppare meccanismi di protezione per apparecchiature o astronauti. In qualità di laboratorio del Dipartimento della Difesa, NRL è in un'ottima posizione per questo. Abbiamo le strutture e le capacità".

Zachary Schultzhaus, un ex Jerome e Isabella Karle Distinguished Scholar Fellow e un altro ricercatore sul progetto, ha affermato di ritenere possibile anche coltivare funghi nello spazio per produrre diverse molecole per applicazioni terapeutiche, come medicine o vitamine. Invece di portare tutto il cibo e le medicine necessarie per una missione, gli astronauti potrebbero produrlo su richiesta. Spera di approfondire l'idea una volta concluso questo progetto di ricerca in corso.

Il lavoro di NRL sullo studio dei ruoli della melanina e della riparazione del DNA sull'adattamento e sulla sopravvivenza dei funghi nello spazio profondo è finanziato dalla NASA, e dovrebbe continuare fino al 2022.