A NASA, em colaboração com outras agaªncias espaciais importantes, pretende enviar suas primeiras missaµes humanas a Marte no ini­cio de 2030, enquanto empresas como a SpaceX podem fazaª-lo ainda antes. Os astronautas em Marte precisara£o de oxigaªnio, a¡gua, comida e outros consuma­veis. Eles precisara£o ser provenientes de Marte, porque importa¡-los da Terra seria impratica¡vel a longo prazo. Em Frontiers in Microbiology , os cientistas mostram pela primeira vez que as cianobactanãrias Anabaena podem ser cultivadas apenas com gases locais, águae outros nutrientes e a baixa pressão. Isso torna muito mais fa¡cil desenvolver sistemas de suporte biola³gico sustenta¡vel.

"Aqui, mostramos que as cianobactanãrias podem usar gases disponí­veis na atmosfera marciana , a uma pressão total baixa , como sua fonte de carbono e nitrogaªnio. Nessas condições, as cianobactanãrias mantiveram sua capacidade de crescer em águacontendo apenas poeira semelhante a  de Marte e ainda poderiam ser usado para alimentar outros micróbios. Isso pode ajudar a tornar sustenta¡veis ​​as missaµes de longo prazo a Marte ", diz o autor principal, Dr. Cyprien Verseux, astrobia³logo que chefia o Laborata³rio de Microbiologia Espacial Aplicada no Centro de Tecnologia Espacial Aplicada e Microgravidade (ZARM) da Universidade de Bremen, Alemanha.

Ha¡ muito que as cianobactanãrias são candidatas a impulsionar o suporte biola³gico a  vida em missaµes espaciais, já que todas as espanãcies produzem oxigaªnio por meio da fotossa­ntese, enquanto algumas podem fixar o nitrogaªnio atmosfanãrico em nutrientes. Uma dificuldade éque eles não podem crescer diretamente na atmosfera marciana, onde a pressão total éinferior a 1% da da Terra - 6 a 11 hPa, muito baixa para a presença de águala­quida - enquanto a pressão parcial do nitrogaªnio gasoso - 0,2 a 0,3 hPa - émuito baixo para seu metabolismo. Mas recriar uma atmosfera parecida com a da Terra seria caro: gases precisariam ser importados, enquanto o sistema de cultura precisaria ser robusto - portanto, pesado para o frete - para resistir a s diferenças de pressão: "Pense em uma panela de pressão", diz Verseux . Então, os pesquisadores procuraram um meio-termo: uma atmosfera próxima a Marte '

Para encontrar as condições atmosfanãricas adequadas, Verseux et al. desenvolveu um biorreator chamado Atmos (para "Testador de atmosfera para sistemas orga¢nicos ligados a Marte"), no qual as cianobactanãrias podem ser cultivadas em atmosferas artificiais a baixa pressão . Qualquer entrada deve vir do pra³prio Planeta Vermelho: além do nitrogaªnio e dia³xido de carbono, gases abundantes na atmosfera marciana e águaque poderia ser extraa­da do gelo, os nutrientes deveriam vir do "regolito", a poeira que cobre planetas e luas semelhantes a  Terra . O regolito marciano demonstrou ser rico em nutrientes como fa³sforo, enxofre e ca¡lcio.

 

O Atmos tem nove recipientes de 1 L feitos de vidro e aa§o, cada um dos quais éesterilizado, aquecido, com pressão controlada e monitorado digitalmente, enquanto as culturas dentro são continuamente agitadas. Os autores escolheram uma cepa de cianobactanãria fixadora de nitrogaªnio chamada Anabaena sp. PCC 7938, porque os testes preliminares mostraram que seria particularmente bom no uso de recursos marcianos e ajudando a cultivar outros organismos. Espanãcies intimamente relacionadas tem se mostrado comesta­veis, adequadas para engenharia genanãtica e capazes de formar células dormentes especializadas para sobreviver a condições adversas.

Verseux e seus colegas cultivaram Anabaena pela primeira vez por 10 dias sob uma mistura de 96% de nitrogaªnio e 4% de dia³xido de carbono a uma pressão de 100 hPa - dez vezes menor do que na Terra. As cianobactanãrias cresceram tão bem quanto sob o ar ambiente. Em seguida, eles testaram a combinação da atmosfera modificada com o regolito. Como nenhum regolito jamais foi trazido de Marte, eles usaram um substrato desenvolvido pela University of Central Florida (chamado "Mars Global Simulant") em vez de criar um meio de crescimento. Como controle, Anabaena foi cultivado em meio padra£o, tanto ao ar ambiente quanto sob a mesma atmosfera artificial de baixa pressão.

As cianobactanãrias cresceram bem em todas as condições, inclusive em regolito sob a mistura rica em nitrogaªnio e dia³xido de carbono a baixa pressão. Como esperado, eles cresceram mais rápido no meio padrãootimizado para cianobactanãrias do que no Simulante Global da Mars, em qualquer atmosfera. Mas isso ainda éum grande sucesso: enquanto o meio padrãoprecisaria ser importado da Terra, o regolito éonipresente em Marte. "Queremos usar como nutrientes os recursos disponí­veis em Marte, e apenas esses", diz Verseux.

A biomassa seca de Anabaena foi moa­da, suspensa em águaestanãril, filtrada e usada com sucesso como substrato para o cultivo de bactanãrias E. coli, provando que açúcares, aminoa¡cidos e outros nutrientes podem ser extraa­dos deles para alimentar outras bactanãrias, que são menos ferramentas resistentes, mas testadas e comprovadas para biotecnologia. Por exemplo, a E. coli poderia ser projetada mais facilmente do que a Anabaena para produzir alguns produtos alimenta­cios e medicamentos em Marte que a Anabaena não pode.

Os pesquisadores conclua­ram que as cianobactanãrias fixadoras de nitrogaªnio e produtoras de oxigaªnio podem ser cultivadas com eficiência em Marte, a baixa pressão e em condições controladas, com ingredientes exclusivamente locais.

Esses resultados são um avanço importante. Mas os autores alertam que mais estudos são necessa¡rios: "Queremos ir desta prova de conceito para um sistema que possa ser usado em Marte de forma eficiente", diz Verseux. Eles sugerem o ajuste fino da combinação de pressão, dia³xido de carbono e nitrogaªnio ideal para o crescimento, enquanto testam outros gêneros de cianobactanãrias , talvez geneticamente adaptados para missaµes espaciais. Um sistema de cultivo para Marte também precisa ser projetado:

"Nosso biorreator, Atmos, não éo sistema de cultivo que usara­amos em Marte: ele serve para testar, na Terra, as condições que fornecera­amos la¡. Mas nossos resultados ajudara£o a orientar o projeto de um sistema de cultivo marciano. Por exemplo, a pressão mais baixa significa que podemos desenvolver uma estrutura mais leve e com mais facilidade de transporte, pois não tera¡ que suportar grandes diferenças entre o interior e o exterior ”, conclui Verseux.