Giovedì 14 luglio, un minuscolo pezzo di stato rurale di Washington - e alcuni dei suoi "abitanti" - è decollato nello spazio dal Kennedy Space Center in Florida.

Gli abitanti sono batteri che vivono nel suolo a Prosser, nello stato di Washington. Gli scienziati studieranno cosa fanno i batteri in un ambiente di microgravità per saperne di più su come funzionano le comunità microbiche del suolo nello spazio. Queste sono le informazioni di cui gli scienziati hanno bisogno per coltivare cibo nello spazio o su un altro corpo celeste.

L'esperimento, finanziato dalla NASA, si chiama DynaMoS, o Dynamics of Microbiomes in Space. Lo studio è condotto da ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory del Department of Energy.

La comunità microbica del suolo diretta alla Stazione Spaziale Internazionale è composta da otto specie di batteri che gli scienziati del PNNL hanno isolato da un sito scientifico a Prosser gestito dalla Washington State University. I microbi saranno tra il carico utile della missione di rifornimento SpaceX CRS-25 della NASA.

Colture nello spazio?

Gli scienziati del PNNL studieranno come si comportano i microbi nello spazio rispetto a come si comportano sulla Terra. Perché alcune specie prosperano in determinate condizioni e lottano in altre? Chi ha bisogno di quali partner per prosperare e chi potrebbe essere sacrificabile? I microbi lavoreranno nello spazio come fanno sulla Terra, per aiutarci a coltivare cibo e ciclare il carbonio e altri nutrienti?

"Abbiamo ancora molto da imparare su come si comportano i microrganismi sulla Terra", ha affermato Janet Jansson, capo scienziata e ricercatrice di laboratorio presso PNNL e leader di DynaMoS. "Ci sono ancora più domande da affrontare se vogliamo coltivare cibo nello spazio, ad esempio sulla superficie lunare o per una missione di lunga durata su Marte. Come si comportano i microbi in condizioni di microgravità, ad esempio?"

Jansson, Ryan McClure e altri scienziati del PNNL hanno trascorso diversi anni a studiare come si comportano le comunità di microrganismi nel suolo terrestre.

"Le piante hanno bisogno di microbi benefici del suolo per aiutarle a crescere. I microbi possono fornire nutrienti e proteggere le piante dalla siccità, dagli agenti patogeni e da altri tipi di stress", ha affermato McClure. "Capire come interagiscono i microbi mentre lo fanno è il primo passo per costruire comunità di microbi in grado di supportare la crescita delle piante in luoghi come la luna, Marte o la stazione spaziale."

A casa, anche nello spazio

L'esperimento si basa su alcune delle tecnologie più fantasiose disponibili per studiare qualcosa di comune come il suolo. Solo una tazza di terreno in genere contiene migliaia di specie microbiche diverse, troppe per essere comprese contemporaneamente. Dai suoi studi a Prosser, il team PNNL ha sviluppato una comunità di otto specie che interagiscono naturalmente che verranno utilizzate per la missione spaziale.

I batteri cresceranno nel loro ambiente domestico, nel terreno raccolto da Prosser. Pochi giorni prima del lancio, gli scienziati inoculeranno il terreno con gli otto batteri:Dyadobacter, Ensifer, Neorhizobium, Rhodococcus, Sinorhizobium, S phingopyxis, Streptomyces e Variovorax.

Il terreno conterrà chitina, un cibo microbico comune che si trova nel suolo in tutto il mondo. La capacità di mangiare la chitina, o mangiare i sottoprodotti emessi da altre specie mentre scompongono la chitina, è fondamentale per la sopravvivenza della comunità microbica.

"Il microbioma del suolo nativo è molto complesso, con migliaia di specie e milioni di interazioni. Quindi, abbiamo scelto di iniziare concentrandoci su otto specie da una comunità naturalmente evoluta da studiare", ha affermato McClure, che definisce il raggruppamento una "complessità ridotta". comunità.

L'esperimento includerà 104 provette contenenti il ​​terreno ei microbi scelti. Metà verrà inviata alla stazione spaziale e metà crescerà in condizioni simili, fatta eccezione per gravità e atmosfera, in un laboratorio del Kennedy Space Center in Florida.

Ogni tubo conterrà 20 grammi di terreno ricco di chitina e centinaia di milioni di ciascuno degli otto batteri. Le provette verranno campionate in quattro momenti diversi nell'arco di 12 settimane. Quindi i campioni spaziali verranno restituiti al Kennedy Space Center e tutti i campioni e i microbi verranno trasportati tramite camion refrigerato dal Kennedy al PNNL per un'analisi intensiva.

Di nuovo sulla terraferma

Gli scienziati misureranno il numero di ciascuna specie, nonché le loro proteine, altri messaggeri molecolari noti come trascrizioni e sottoprodotti chiamati metaboliti. Le misurazioni diranno chi è più abbondante, chi è raro e, soprattutto, cosa sta facendo ciascuno e come interagiscono. Le misurazioni verranno effettuate presso l'EMSL, il Laboratorio di scienze molecolari ambientali, una struttura utente del DOE Office of Science presso PNNL.

"Dobbiamo capire chi gioca bene con chi, chi non vuole mai stare con chi, e così via. Ci vuole un villaggio di microbi per creare una comunità fiorente e per migliorare la produzione agricola. Questo è vero per la produzione agricola ovunque, sia nello spazio o sulla Terra", ha affermato Jansson, che fa parte di un gruppo di biologi che partecipano al Decadal Survey on Biological and Physical Sciences Research in Space 2023-2032.

Gran parte del lavoro di base per la missione sul suolo è stato stabilito attraverso uno studio del microbioma del suolo condotto da scienziati del PNNL e che è stato finanziato dal DOE.

Altri esperimenti a bordo esamineranno la guarigione delle ferite, le cellule immunitarie, i biosensori, il cemento e la polvere terrestre. + Esplora ulteriormente

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