Drożdże w kosmosie, czyli polskie eksperymenty na ISS

Załogę misji Ax-4 tworzą: • Peggy Whitson (USA) – dowódczyni • Sławosz Uznański-Wiśniewski (Polska) – specjalista • Shubhanshu Shukla (Indie) – pilot • Tibor Kapu (Węgry)

Data startu misji to 8 czerwca.

Dr Sławosz Uznański-Wiśniewski w kosmosie będzie między innymi badał Funkcjonalny spektroskop bliskiej podczerwieni. To system stworzony w Lublinie przez firmę Cortivision. Pisaliśmy o tym w tekście Z Lublina na Międzynarodową Stację Kosmiczną.

W kwestii zaopatrzenia astronautów trzeba brać pod uwagę ogromne odległości pokonywane podczas podróży kosmicznych, a także czas i koszty dostarczania ładunków, np. do przyszłych baz kosmicznych na Księżycu albo Marsie.

– Korzystniej jest produkować żywność na miejscu – na statku kosmicznym albo w marsjańskiej bazie – niż transportować ją z Ziemi. Celem naszego eksperymentu jest znalezienie przynajmniej częściowego rozwiązania takich problemów – tłumaczyła w rozmowie z PAP kierowniczka projektu „Yeast TardigradeGene”, prof. Ewa Szuszkiewicz, astrofizyczka i astrobiolożka z Uniwersytetu Szczecińskiego oraz członkini Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych Polskiej Akademii Nauk.

– Chcemy się dowiedzieć, czy drożdże mogą być źródłem żywności kosmicznej lub biopaliwa. Musimy jednak wzmocnić drożdże, żeby dobrze rozwijały się w przestrzeni kosmicznej.

Kierowniczka projektu wyjaśnia, że istoty żywe przystosowane do ziemskiej grawitacji źle znoszą jej brak, są też wrażliwe na promieniowanie jonizujące, czyli strumień wysokoenergetycznych cząstek emitowanych m.in. przez Słońce. A na obydwa te czynniki wszystkie organizmy są narażone na ISS, podczas lotów kosmicznych, a także na powierzchni Księżyca lub Marsa.

Dlatego do badań zostały użyte drożdże wzbogacone białkiem wyjątkowo odpornych istot: niesporczaków. To niejedyne organizmy, które potrafią przystosować się do niekorzystnych warunków, takich jak panujące w przestrzeni kosmicznej, ale są spośród nich najlepiej zbadane.

– Mikrograwitacja powoduje w drożdżach negatywne skutki, na przykład zaburza równowagę oksydacyjno-redukcyjną. Pod wpływem stresu oksydacyjnego mitochondria produkują nadmierną ilość reaktywnych form tlenu, a one wpływają niekorzystnie na przeżywalność drożdży.

Prof. Szuszkiewicz dodaje, że aby zniwelować wpływ stresu oksydacyjnego, badacze zmodyfikowali genom drożdży: – Wprowadziliśmy do ich DNA gen kodujący białko niesporczaka. To oksydaza alternatywna.

Obecność tego białka, dzięki któremu niesporczaki tak dobrze radzą sobie ze stresem oksydacyjnym, ma sprawić, że także drożdże będą bardziej odporne.

Eksperyment będzie przeprowadzony w specjalnie przygotowanym pojemniku, który zawiera 40 fiolek z drożdżami. – Buteleczki są unieruchomione i zabezpieczone, a umieszczona w nich pożywka ma formę żelu, nie płynu. W buteleczkach umieściliśmy pięć różnych szczepów aktywnych drożdży, z których dwa będą wzbogacone o białko AOX, a pozostałe będą służyły jako grupa kontrolna – wyjaśnia prof. Szuszkiewicz.

Podczas transportu na ISS (Międzynarodową Stację Kosmiczną) drożdże będą przechowywane w warunkach chłodniczych, by maksymalnie spowolnić ich wzrost. Na stacji kosmicznej zostaną umieszczone w module europejskiego laboratorium kosmicznego Columbus. Tam, już w temperaturze pokojowej, staną do walki – jak mówi prof. Szuszkiewicz– o przetrwanie z mikrograwitacją i promieniowaniem jonizującym. Przez cały czas trwania misji warunki w jakich wzrastać będą drożdże, m.in. temperatura i poziom promieniowanie jonizujące, będą automatycznie rejestrowane.

Takie same badania naukowcy przeprowadzą na Ziemi, by porównać wyniki obu eksperymentów.

Ekspertka podkreśliła, że wyniki badań mogą mieć wiele zastosowań, nie tylko w eksploracji kosmosu. – Z problemem niedoborów żywności spotykamy się też na Ziemi; m.in. w rejonach klęsk żywiołowych albo konfliktów. Ta kwestia będzie coraz bardziej paląca w związku z pogłębiającymi się zmianami klimatycznymi. Liczymy, że zmodyfikowane drożdże będą mogły stanowić rozwiązanie i w takich przypadkach. Będzie można je też wykorzystywać w produkcji biopaliw lub w przemyśle farmaceutycznym – dodaje astrobiolożka.

Nad eksperymentem pracują naukowcy z Uniwersytetu Szczecińskiego (Ewa Szuszkiewicz i Franco Ferrari), Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu (Hanna Kmita, Nina Antos-Krzemińska, Andonis Karachitos i Łukasz Kaczmarek) i Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach (Izabela Poprawa).