वैज्ञानिकहरू र एरोस्पेस इन्जिनियरहरूले गहिरो अन्तरिक्ष अन्वेषणमा सबैभन्दा ठूलो अवरोधहरू मध्ये एकलाई समाधान गर्न Chernobyl आणविक ऊर्जा प्लान्टको भग्नावशेषमा मूल रूपमा फेला परेका सूक्ष्मजीवहरू, रेडियोट्रोफिक फंगीको प्रयोगलाई अगाडि बढाइरहेका छन्। पृथ्वीको म्याग्नेटोस्फियर बाहिर रहेको आयनाइजिंग विकिरणको उच्च स्तरले मानव स्वास्थ्यको लागि गम्भीर जोखिमलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ, विशेष गरी Marte को लागि निर्धारित लामो-अवधिको मिसनहरूमा। परम्परागत ढाल सामग्रीहरू, जस्तै सीसा प्लेटहरू वा बाक्लो पोलिमरहरू, कक्षामा प्रक्षेपणको लागि अत्यधिक भारी र लागत निषेधित हुन्छन्। यसको विपरित, जैविक समाधानहरूले आत्म-प्रतिकृति गर्न सक्षम हल्का वैकल्पिक प्रस्ताव गर्दछ। विश्लेषण अन्तर्गत सूक्ष्मजीवहरूसँग चरम विकिरण वातावरणमा मात्र बाँच्नको लागि मात्र होइन, तर तिनीहरूको आफ्नै सेलुलर विकासको लागि सक्रिय रूपमा यो ऊर्जा प्रयोग गर्न अद्वितीय क्षमता छ। Esse जैविक प्रक्रिया मेलानिनको उच्च एकाग्रतामा निर्भर गर्दछ, मानव छालामा पाइने एउटै रंगद्रव्य, जसले फंगल संरचनाहरूमा ऊर्जा परिवर्तकको रूपमा काम गर्दछ। Pesquisadores नोट गर्नुहोस् कि यी जैविक संस्थाहरू परिस्थितिमा फस्टाउँछन् जुन ज्ञात जीवन रूपहरूको अत्यधिक बहुमतको लागि घातक हुनेछ। अन्तरिक्ष यान डिजाइनमा यी जीवहरूको एकीकरणले जीवन समर्थन इन्जिनियरिङमा संरचनात्मक परिवर्तनलाई चिन्ह लगाउँछ।
अमेरिकी अन्तरिक्ष एजेन्सीले तल्लो पृथ्वीको कक्षा बाहिर यी सूक्ष्मजीवहरूको प्रभावकारिता प्रमाणित गर्न कठोर परीक्षण तालिका राख्छ। हालसम्म सङ्कलन गरिएको तथ्याङ्कले फङ्गल बायोमासको पातलो तहले ग्यालेक्टिक ब्रह्माण्ड किरणहरूको घटनालाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न सक्षम रहेको संकेत गर्छ। Essa प्राकृतिक अवरुद्ध क्षमताले लामो अन्तरग्रहीय ट्रान्जिटको समयमा सुरक्षित स्तरहरूमा चालक दलको जोखिम कम गर्छ।
अनुसन्धान टोलीहरूको हालको फोकस विशेष विकास मापदण्डहरू पछ्याउँदै सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण अवस्थाहरूमा यी कवकहरूको खेतीलाई अनुकूलन गर्नमा छ:
– अन्तरिक्षमा सेलुलर प्रजननले Terra को सतहमा अवलोकन गरेको भन्दा फरक मेटाबोलिक गतिशीलता प्रस्तुत गर्दछ।
– स्थानीय सब्सट्रेटहरूको प्रयोग, जस्तै सिमुलेटेड मार्टियन रेगोलिथ, स्वतन्त्र रूपमा उपनिवेशहरूलाई खुवाउन परीक्षण भइरहेको छ।
– परिचालन लक्ष्य भनेको हाम्रो ग्रहबाट ढुवानी गरिएको न्यूनतम भौतिक स्रोतहरू आवश्यक पर्ने आत्म-दिगो प्रणाली सिर्जना गर्नु हो।
आणविक रिएक्टर र जैविक अनुकूलन मा खोज
यी जीवहरूको प्रारम्भिक पहिचान 1986 आणविक दुर्घटनाको दशक पछि भयो, जब रिएक्टर 4 भित्र पठाइएको रोबोटहरूले पर्खाल र धातु संरचनाहरूमा कालो दागहरू रेकर्ड गरे। वैज्ञानिकहरूले पत्ता लगाए कि तिनीहरू कवकको उपनिवेशहरू थिए, जसमा Cladosporium स्फेरोस्पर्मम प्रजातिहरू थिए, जसले उच्च रेडियोधर्मी वातावरणमा सहज रूपमा उपनिवेश बनाएको थियो। बहिष्कार क्षेत्र एक्स्ट्रिमोफाइल जीवन रूपहरू र तिनीहरूको अनुकूलन क्षमताहरू अध्ययन गर्नको लागि प्राकृतिक प्रयोगशाला भएको छ। गामा विकिरणको उपस्थितिले यी जीवहरूको सेलुलर डीएनए नष्ट गर्नुको सट्टा तिनीहरूको संरचनात्मक विकासको लागि उत्प्रेरकको रूपमा काम गर्यो। अवलोकन गरिएको जैविक अनुकूलनले जीवनको चरम लचिलोपन र पूर्णतया दुर्गम परिदृश्यहरूमा पारिस्थितिक निचहरू फेला पार्ने क्षमता देखाउँदछ।
पछिल्ला प्रयोगशाला विश्लेषणहरूले पत्ता लगाए कि यी सूक्ष्मजीवहरूले रेडियोलोजिकल ट्रोपिज्मको रूपमा वर्गीकृत जैविक व्यवहार प्रदर्शन गर्छन्। Isso को अर्थ हो कि फङ्गल हाइफे रेडियोधर्मी उत्सर्जनको स्रोततर्फ दिशात्मक रूपमा बढ्छ, सक्रिय रूपमा वातावरणमा उपलब्ध आयनीकरण ऊर्जा खोज्छ। नियन्त्रित वातावरणमा, सामान्य भन्दा सयौं गुणा बढी विकिरण स्तरको सम्पर्कमा आएका नमूनाहरूले पृथक नियन्त्रण समूहहरू भन्दा धेरै छिटो वृद्धि दर देखाए। Esse घटनाले अन्तर्राष्ट्रिय वैज्ञानिक समुदायलाई चासो दियो र Chernobyl को भग्नावशेषहरूमा पाइने प्रजातिहरूको आनुवंशिक अनुक्रमलाई उत्प्रेरित गर्यो। मुख्य उद्देश्य यो वैकल्पिक र अत्यधिक कुशल चयापचय मार्ग को उद्भव को अनुमति दिने सही उत्परिवर्तन बुझ्न थियो।
रेडियोसिन्थेसिस र ऊर्जा रूपान्तरण संयन्त्र
यस प्रतिरोध र ऊर्जा प्रयोगको पछाडिको जैविक रहस्य रेडियोट्रोफिक फंगीको सेलुलर संरचनामा रहेको मेलानिनको उच्च एकाग्रतामा निहित छ। ऊर्जा उत्पादन गर्न सूर्यको किरण र क्लोरोफिल प्रयोग गर्ने बिरुवाहरूद्वारा गरिने प्रकाश संश्लेषणको Diferente, यी सूक्ष्मजीवहरूले रेडियोसिन्थेसिस भनिने जैव रसायनिक प्रक्रिया पूरा गर्छन्। मेलानिनले प्राथमिक रिसेप्टरको रूपमा कार्य गर्दछ जसले गामा विकिरणबाट उच्च-ऊर्जा फोटानहरू कब्जा गर्छ र यसको रासायनिक संरचनामा तत्काल परिवर्तनहरू पार गर्दछ। Essa भौतिक र रासायनिक अन्तरक्रियाले रंगद्रव्यको ओक्सीकरण अवस्थालाई परिवर्तन गर्छ, फङ्गसको आन्तरिक चयापचय मार्गहरूमा इलेक्ट्रोनहरूको स्थानान्तरणलाई सहज बनाउँछ। व्यावहारिक परिणाम भनेको पोषक तत्व संश्लेषण र चलिरहेको कोशिका विभाजनको लागि प्रयोगयोग्य रासायनिक ऊर्जामा विनाशकारी वातावरणीय शक्तिको रूपान्तरण हो। Pesquisadores ले नोट गरे कि यस प्रक्रियाको दक्षता प्रत्येक तनावको लागि एक विशिष्ट जैविक संतृप्ति सीमामा नपुगेसम्म प्राप्त विकिरणको तीव्रताको अनुपातमा बढ्छ। समान Espécies, जस्तै Cryptococcus neoformans ले पनि प्रयोगशाला परीक्षणहरूमा रेडियोएक्टिभ आइसोटोपको सम्पर्कमा आउँदा समान क्षमताहरू प्रदर्शन गरेको छ। यस बायोकेमिकल मेकानिजमको विस्तृत बुझाइले विभिन्न औद्योगिक र एयरोस्पेस क्षेत्रहरूमा लागू हुने नयाँ ऊर्जा सङ्कलन र रेडियोलोजिकल सुरक्षा प्रविधिहरूको विकासको लागि ढोका खोल्छ।
Estação Espacial Internacional मा सवार प्रयोगहरू
स्पेस प्रयोगको सम्भाव्यता परीक्षण गर्न, Cladosporium sphaerospermum को नमूनाहरू आपूर्ति मिसनहरूमा Estação Espacial Internacional मा पठाइयो। सूक्ष्मजीवहरू विशेष Petri प्लेटहरूमा अवस्थित रहे, प्रत्यक्ष रूपमा ब्रह्माण्डीय विकिरण वातावरणको सम्पर्कमा रह्यो जुन दैनिक कक्षीय संरचनामा पुग्छ। Sensores को विकिरणलाई उपनिवेशहरू अन्तर्गत राखिएको थियो जसले बायोमास अवरोध पार गर्न सफल आयनीकरण ऊर्जाको सही मात्रा मापन गर्यो।
एक्सपोजरको महिनाहरूमा प्राप्त परिणामहरूले स्थलीय ज्योतिष विज्ञान प्रयोगशालाहरूमा तयार गरिएका परिकल्पनाहरूलाई पुष्टि गर्यो। फंगसले माइक्रोग्रेविटी वातावरणमा मात्र बाँच्न सकेन, तर Terra मा राखिएको नमूनाहरूमा रेकर्ड गरिएको भन्दा लगभग 21 प्रतिशतले बढेको वृद्धि पनि देखायो। द्रुत प्रसारले संकेत गर्यो कि रेडियोट्रोफिक चयापचयले पृथ्वीको चुम्बकीय क्षेत्रले प्रदान गरेको प्राकृतिक सुरक्षा बाहिर पूर्ण रूपमा काम गर्दछ।
डोसिमेट्रिक डाटाले पत्ता लगायो कि फंगसको मात्र दुई मिलिमिटर बाक्लो तहले परीक्षण मोड्युलमा विकिरण घटनाको लगभग दुई प्रतिशत कम गर्न सक्षम थियो। Embora प्रतिशत निरपेक्ष संख्यामा सानो लाग्न सक्छ, यो जैविक अवरोधको मिलिमिटर मोटाईलाई ध्यानमा राखेर अत्यन्त महत्त्वपूर्ण छ। Extrapolações गणितले Marte को सतहमा विकिरणको प्रभावलाई पूर्णतया खारेज गर्नको लागि एक्काइस सेन्टिमिटर तह पर्याप्त हुनेछ भनी सुझाव दिन्छ।
Terra मा फर्किएपछि नमूनाहरूको आनुवंशिक स्थिरता पनि स्पेस बायोइन्जिनियरिङ टोलीहरूले मूल्याङ्कन गरेको सकारात्मक कारक थियो। Não हानिकारक उत्परिवर्तनहरू पत्ता लगाइयो जसले दीर्घकालीन मिसनहरूमा सूक्ष्मजीवको निरन्तर खेतीलाई असम्भव बनाउन सक्छ। मौलिक गुणहरू कायम राख्नुले सुरक्षित जीवन समर्थन उपकरणको रूपमा जैविक प्रणालीको विश्वसनीयताको ग्यारेन्टी गर्दछ।
अन्तरिक्षको लागि जैविक ढालको विकास
यस बायोटेक्नोलोजीको सबैभन्दा तुरुन्तै प्रयोग भनेको भविष्यका अन्तरग्रहीय क्रू यातायात जहाजहरूको लागि पुनर्जन्म जैविक ढालहरूको सिर्जना हो। ईन्जिनियरिङ् प्रस्तावमा मुख्य आवास मोड्युलहरूको दोहोरो पर्खालहरू बीच फङ्गीको पातलो तह सम्मिलित हुन्छ। Conforme जहाज Terra बाट टाढा जान्छ र ब्रह्माण्डको विकिरण बढ्छ, फंगसले यो ऊर्जामा फीड गर्दछ र फैलन्छ, पूर्ण रूपमा स्वायत्त तरिकामा सुरक्षात्मक अवरोधलाई गाढा बनाउँछ।
जीवित ढालको अवधारणाले सिंथेटिक सामग्रीहरूमा झर्ने र आँसुको पुरानो समस्या समाधान गर्दछ, जुन उपपरमाणविक कणहरूको निरन्तर बमबारीको साथ द्रुत रूपमा घट्छ। यदि सौर्य आँधीले जहाजलाई बाटोमा हिर्काउँछ भने, अतिरिक्त विकिरणले सुरक्षात्मक फंगल बायोमासको विकासलाई गति दिन मात्र काम गर्छ। Essa लगातार आत्म-मरम्मत गर्ने क्षमता एक प्राविधिक फाइदा हो जुन कुनै हालको अकार्बनिक पदार्थले एयरोस्पेस इन्जिनियरिङलाई प्रस्ताव गर्न सक्दैन।
इन्जिनियरहरूले यो जैविक प्रणालीलाई बाह्य अन्वेषण गतिविधिहरूमा प्रयोग गरिने स्पेससूटहरूमा एकीकरण गर्ने बारे पनि मूल्याङ्कन गरिरहेका छन्। Tecidos फङ्गल मेलानिनको शुद्ध अर्क समावेश भएको फ्लेक्सहरूले मंगल ग्रहको सतहमा हिंड्दा अन्तरिक्ष यात्रीहरूलाई सुरक्षाको अतिरिक्त तह प्रदान गर्न सक्छ। जैविक सामग्रीको अन्तर्निहित लचिलोपनले चालक दलको गतिशीलता र आराम कायम राख्न आवश्यक एर्गोनोमिक अनुकूलनलाई सुविधा दिन्छ।
अन्तरग्रहीय अन्वेषणका लागि तार्किक फाइदाहरू
अन्तरिक्षमा कार्गो पठाउने वित्तीय र ऊर्जावान लागत सौर्यमण्डलको अन्वेषणको सबैभन्दा ठूलो तार्किक सीमाहरू मध्ये एक हो। Cada किलोग्राम सिसा, एल्युमिनियम वा पोलिथिलीन ढालको रूपमा सेवा गर्न ढाललाई प्रक्षेपणको समयमा ठूलो मात्रामा रकेट इन्धन चाहिन्छ। रेडियोट्रोफिक कवकलाई अपनाएर, अन्तरिक्ष एजेन्सीहरूले केही ग्राम सुप्त बीजाणु र आधारभूत स्टार्टर कल्चर माध्यम मात्र छोड्न आवश्यक हुन्छ।
नियोजित गन्तव्यमा पुगेपछि, माटोमा रहेको मंगल ग्रहको बरफबाट निकालिएको पानी र माटोमा रहेका खनिजहरू जस्ता व्यापक रूपमा उपलब्ध स्रोतहरू प्रयोग गरी बीजाणुहरूलाई सक्रिय र खेती गरिनेछ। बायोमास बिस्तारै बढ्दै जान्छ जबसम्म यो सतहको आधारहरू सुरक्षित रूपमा कोट गर्न आवश्यक संरचनात्मक मोटाईमा पुग्दैन। Essa सिटु स्रोतको उपयोगको दृष्टिकोणले मिशनको प्रारम्भिक मास र परियोजनामा संलग्न परिचालन लागतहरूलाई ठूलो रूपमा घटाउँछ।
बन्द बासस्थानहरूमा बायोरेमेडिएशन र उपयोगिता
ब्रह्माण्डीय किरणहरू विरुद्ध प्रत्यक्ष सुरक्षाको अतिरिक्त, मेलानाइज्ड प्रजातिहरूमा अन्तरिक्षमा बन्द इकोसिस्टमहरू कायम राख्नका लागि उपयोगी बायोकेमिकल विशेषताहरू छन्। यी कवकहरूको Certas भेरियन्टहरूमा जटिल जैविक यौगिकहरूलाई घटाउने र मानव गतिविधिद्वारा उत्पन्न हुने फोहोरको जैव सुधारमा कार्य गर्ने प्राकृतिक क्षमता हुन्छ। Eles लाई जीवन समर्थन प्रणालीहरूमा एकीकृत गर्न सकिन्छ जसले वर्षौंमा चालक दलद्वारा खारेज गरिएका सामग्रीहरूलाई कुशलतापूर्वक पुन: प्रयोग गर्न मद्दत गर्दछ।
ठूलो चासोको अर्को माध्यमिक अनुप्रयोग अन्तरिक्ष कृषि, बहु-वर्षीय मिसनहरूमा खानाको लागि आवश्यक स्तम्भ समावेश गर्दछ। यी सूक्ष्मजीवहरूको सक्रिय चयापचयले वाष्पशील जैविक यौगिकहरू जारी गर्दछ जसले, नियन्त्रित वातावरणमा, हाइड्रोपोनिक ग्रीनहाउसहरूमा हुर्कने बिरुवाहरूको स्वस्थ वृद्धिलाई उत्तेजित गर्दछ। सुरक्षात्मक कवक र खाद्य बालीहरू बीचको योजनाबद्ध सिम्बायोसिसले एक्स्ट्राटेरेस्ट्रियल बेसहरू कायम राख्नको लागि एक कुशल र दिगो जैविक चक्र सिर्जना गर्दछ।
वैज्ञानिक अनुसन्धानमा अर्को चरणहरू
एस्ट्रोबायोलोजी प्रयोगशालाहरूले अब Lua को आंशिक गुरुत्वाकर्षण अन्तर्गत यी जीवहरूको जैविक व्यवहार परीक्षण गर्न उन्नत प्रयोगहरूको नयाँ चरणको तयारी गरिरहेका छन्। भविष्यको अन्तरिक्ष कार्यक्रम मिशनहरूले बसोबास गर्ने चन्द्र सतह मोड्युलहरूमा फंगल ढालहरू बढ्नको लागि अन्तिम प्रमाणको रूपमा काम गर्नेछ। यी अपरेसनहरूको प्राविधिक सफलताले रेडियोलोजिकल सुरक्षा प्रोटोकलहरू परिभाषित गर्नेछ जसले आगामी दशकहरूमा गहिरो ठाउँमा स्थायी र सुरक्षित मानव उपस्थिति सक्षम गर्नेछ।