Onderzoekers van Penn State gebruikten de unieke veerkracht van tardigrades of ‘waterberen’ als basis voor een evaluatie van hoe levende organismen zouden reageren en de hulpbronnen van Mars zouden beschermen. Deze microscopisch kleine extremofielen staan bekend om hun vermogen om te overleven in het vacuüm van de ruimte; Dit onderzoek richt zich echter vooral op hun moleculaire reactie op Mars-achtige omstandigheden en de specifieke soorten eiwitten die tardigrades gebruiken om hun DNA en cellulaire structuren te beschermen. De onderzoekers verkregen belangrijke informatie over biotechnologische toepassingen die kunnen worden gebruikt voor toekomstige ruimte-expedities door de eiwitten te bestuderen die door tardigrades worden geproduceerd. Deze informatie zal niet alleen helpen bij het identificeren van omstandigheden die bewoning op andere planeten mogelijk maken, maar zal ook een model bieden voor de ontwikkeling van veerkrachtige, bio-geïnspireerde materialen die kunnen worden gebruikt om kritieke infrastructuur en biologische activa op het oppervlak van Mars te beschermen.
Bewoonbaarheidshacking: hoe ‘waterberen’ stress op Mars overleven
Beerbeertjes staan bekend om hun vermogen om in een slapende toestand terecht te komen die bekend staat als cryptobiose, maar onderzoekers van Penn State kijken naar een heel specifiek moleculair mechanisme waarmee ze dit kunnen doen. Onderzoekers hebben een nieuwe klasse van ‘ongeordende eiwitten’ geïdentificeerd zonder een duidelijke driedimensionale structuur, die een biologisch glas lijken te creëren rond tardigrade DNA en andere belangrijke cellulaire componenten wanneer ze extreme stress ervaren (bijvoorbeeld extreme straling of lage luchtvochtigheid van een Mars-achtige omgeving). Deze glazen behuizing voorkomt waarschijnlijk dat de cellen breken of permanent beschadigd raken in een vijandige omgeving zoals die van Mars.
Waterberen zetten eiwitten om in bescherming
De bevindingen van deze studie suggereren dat de overlevingsstrategieën van waterberen kunnen worden benut om een beschermende laag van waardevolle hulpbronnen op Mars te creëren. Door te onderzoeken hoe deze microscopische organismen hun biologische materialen stabiliseren, hopen de onderzoekers bio-geïnspireerde coatings te creëren die gevoelige technologieën zoals elektronica en farmaceutische producten kunnen beschermen tegen degradatie veroorzaakt door kosmische straling en extreme temperaturen. Een effectieve overstap van passieve observatie van biologische systemen naar het ontwikkelen van ‘actieve beschermende systemen’ zou een significante verschuiving betekenen in de manier waarop we denken over het in stand houden van het menselijk leven op Mars op de lange termijn.Begrijpen hoe beerbeertjes zich aanpassen dient als experimenteel raamwerk bij het ontwikkelen van veerkrachtige infrastructuur voor Mars. Een team van de Penn State University heeft aangetoond dat biosynthetische analogen van het afgebroken eiwit potentieel kunnen worden gesynthetiseerd om zelfherstellende of zeer duurzame materialen te maken voor het bouwen van habitats. Door vergelijkbare systemen en organisatorische methoden te ontwerpen die dit soort natuurlijke beschermingssystemen nabootsen, zullen toekomstige missies de noodzaak elimineren om grote hoeveelheden zware bepantsering op ruimtevaartuigen te gebruiken en lichtgewicht biocompatibele polymeermaterialen kunnen gebruiken die op de omgeving reageren op vrijwel dezelfde manier waarop een tardigrade reageert bij de overgang naar een ’tun’-toestand, waardoor een duurzamere en succesvollere bouwoplossing wordt geboden.
Biologische blauwdruk van Mars
Door aan te tonen dat organismen van planeet Aarde bepaalde moleculaire routes kunnen gebruiken om te overleven in een omgeving vergelijkbaar met Mars, breidt dit onderzoek de definitie uit van wat bewoonbaar is; Dit creëert ook een referentiepunt voor het meten van de mogelijkheid dat andere ruimteobjecten als bewoonbaar worden beschouwd. Als we dit biologische model kunnen aanpassen, kan overleven op Mars in wezen worden gezien als iets dat bio-engineered is, in plaats van eenvoudigweg te overleven door mechanische weerstand. Voor NASA zal dit biologische raamwerk van cruciaal belang zijn bij het bevorderen van haar langetermijnplannen om een duurzame menselijke aanwezigheid op de maan en uiteindelijk op Mars te vestigen.
