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蓝藻人工叶系统使人类移民火星成为可能

上传时间:2019-03-26
原标题:蓝藻人工刀片系统使人类移民火星成为可能

研究团队永无止境。照片由西北工业大学提供

人工刀片工作原理图。照片由西北工业大学提供

探索浩瀚的宇宙是全人类共同的梦想。不久前,科幻电影“游荡的地球”的“红色爆发”再次引起了人们对太空探索的兴趣。然而,面对深空探索,人类一直面临着一个重要问题 - 如何为宇航员,太空旅行者和广大移民提供长期稳定的生命支持系统。

最近,在西北工业大学生态与环境保护研究中心的合成生物学实验室研究了将蔗糖分泌到细胞外的蓝细菌。据了解,该核心产生的蓝藻人工叶片系统可以构建类似于地球的生态环境,为解决人类空间探索的生存问题提供了一个全新的思路。

什么是蓝细菌? - 它是目前地球上唯一产生氧气的光合自养微生物,是地球上最原始的微生物之一。蓝藻比植物具有更高效的光合作用,是地球上绿色光合作用植物的祖先。地球的丰富氧气主要来自蓝藻。同时,蓝细菌具有很强的生命力。目前,人类已经在深海温泉和莫哈韦沙漠内的岩石中发现了蓝藻生长。

“你可以利用蓝藻的两个特点,在极端的太空环境中将二氧化碳和水分转化为必需的碳水化合物和氧气。”合成生物实验室教授王文告诉记者:目前,实验室已初步建立。成熟的蓝藻培养体系和蓝藻的外源DNA转化技术的成功实施,建立的蓝藻基因编辑系统为蓝藻人工叶片的构建提供了强有力的技术支持。

“通过蓝藻的遗传编辑,我们成功地获得了可以自动将细胞中的蔗糖释放到细胞外的蓝细菌。”实验发现,随着蓝藻的连续培养,野生型蓝细菌基本保持不变,而实验蓝藻组继续。蔗糖在细胞外产生,细胞外培养液中的蔗糖浓度可达到1.1G / L或更高。

“也就是说,每升培养液可以生产1.1克蔗糖,而且生产过程是连续的。”王文教授说,这已经达到了世界上同类作品的最高水平,而且这个功能有望进一步改进。 ,大大提高产量。

利用这些特征,科学家们进一步锁定了新的研究方向:设计蓝藻人工叶片,一种以蓝藻为核心的类太阳能装置。

“在太空中,这种装置可以保护蓝细菌免受太空辐射和空间环境的破坏,例如极端温度和极度干燥。”同时,它还可以有效地利用空间中的光和装置中恒定的含有循环二氧化碳的液体。蓝藻是适合生长和繁殖的繁殖环境。

改性的蓝细菌将继续分泌碳水化合物,例如蔗糖和氧气。利用循环水流,这些能量物质和氧气被收集到设备外部,成为人类所需食物等能量物质。

“用碳水化合物,你可以转化其他工程菌产生氨基酸,维生素,能量,药物,各种化学物质等。”教授王文进一步介绍建立以人工刀片为核心的废物处理循环系统。废水和废气经蓝藻处理成可重复使用的生活用水和新鲜空气,形成完全自给自足的空间生存系统。

据报道,经过数亿年的演变,地球已形成适合人类生存的环境。为了模仿像地球这样的自然生态系统的构建,很难在小范围内维持长期自主的循环操作。 “但如果蓝藻被大大改变并制成人造叶子,那么可操作性比建立一个生态系统要容易得多。”

严格地说,基于蓝细菌的人造叶片装置不是生态系统,而是人为可控的装置。 “它在太空探索和太空迁移的初始阶段具有方便和有效的优势。”这使用了合成生物。以蓝藻为核心开发的学习型多功能人工刀片装置,如能源生产,废物处理和环境转化,对我国空间科学和空间探索的发展具有重要的现实意义和实用价值。

“如果未来可以进一步改善蓝藻产生的糖量,人类只能通过在太空旅行中携带背包大小的装置来维持氧气和食物的供应。”随着蓝藻人工刀片系统的发展,实验室的蒿飞医生对未来充满期待。

他告诉记者,未来可以在火星表面建造大量蓝藻人工刀片装置,以改变地球表面的大气层。同时,利用蓝藻的微生物特性,改变了火星表面的土壤,并结合人工叶片装置,在地球表面形成了能够种植作物的生产基地,“最后,改造火星进入一个适合人类生存的星球。“

中国绿色年报·中青在线记者孙海华通讯员赵媛媛