Эксперименты на Международной космической станции показали, что некоторые бактерии способны выделять из каменной породы редкоземельные элементы даже в условиях микрогравитации.
Жизнедеятельность определенных видов микробов на Земле ведет к накоплению редкоземельных элементов. Эти металлы играют громадную роль в современной микроэлектронике, однако в земной коре рассеяны действительно редко, что делает их добычу сложной задачей, приводит к серьезным экологическим проблемам и высокой стоимости. Поэтому ученые трудятся над созданием технологий биологической разработки таких ресурсов — «биомайнинга».
Такой подход снижает потребности в использовании едких веществ, необходимых для химического извлечения редкоземельных элементов: бактерии самостоятельно связывают и накапливают их. В будущем подобные технологии позволят добывать такие металлы даже на астероидах и других небесных телах. И это удалось подтвердить во время недавних экспериментов на борту МКС, результаты которых представлены в новой статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Микрогравитация может влиять на перемешивание и оседание клеток, затрудняет приток питательных веществ и отток отходов жизнедеятельности. Поэтому часто она негативно сказывается на росте и развитии бактерий. Чтобы проверить ее эффекты на процессы биомайнинга, Чарльз Кокелл (Charles Cockell) и его коллеги из Эдинбургского университета провели эксперименты в рамках проекта ESA BioRock.
На МКС доставили бактерии Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis и Cupriavidus metallidurans, а также образцы базальта, из которых тем предстояло извлекать редкоземельные металлы. Их помещали в специально спроектированный биореактор KUBIK, в котором контролируется не только температура, но и «сила тяжести»: центрифуга раскручивает среду с нужной скоростью, позволяя имитировать различную гравитацию.
В ходе опытов ученые сравнили производительность всех трех видов бактерий при земной и марсианской гравитации, а также в микрогравитации, «естественной» на борту МКС. B. subtilis и C. metallidurans не работали ни в каких условиях, помимо «земных». Зато S. desiccabilis продемонстрировали, что способны к биомайнингу при любом притяжении, извлекая при этом около 70 процентов содержавшихся в базальте церия и неодима.
Авторы связывают такие «суперсилы» S. desiccabilis с тем, что эти микробы синтезируют особенно много длинноцепочечных полисахаридов, которые обладают повышенной способностью связывать редкоземельные металлы. Вероятно, и другие бактерии можно заставить производить избыток таких полимеров, поместив их в определенные стрессовые условия, — но этот вопрос остается для будущих экспериментов.
Тем не менее уже полученные результаты показывают, что определенные виды бактерий могут использоваться для «космического биомайнинга». «Пока добывать эти элементы за пределами Земли экономически нецелесообразно, но потенциально "биомайнинг" позволит работать в космосе на самообеспечении, — сказал Чарльз Коквелл. — Например, возможна роботизированная или дистанционно управляемая добыча в лунном Океане Бурь, богатом редкоземельными элементами».
