Již nyní probíhají přípravy na mise, které zhruba za deset let přivedou lidi na Mars. Co by však lidé jedli, pokud by tyto mise nakonec vedly k trvalé kolonizaci rudé planety?
Jakmile (pokud) se lidé dostanou na Mars, bude hlavním úkolem každé kolonie zajistit stabilní dodávky potravin. Obrovské náklady na vynášení a doplňování zdrojů ze Země to učiní nepraktickým.
Lidé na Marsu se budou muset zbavit úplné závislosti na přepravovaném nákladu a dosáhnout vysoké úrovně soběstačného a udržitelného zemědělství.
Nedávný objev kapalné vody na Marsu – který přináší nové informace k otázce, zda na planetě najdeme život – sice zvyšuje možnost využití takových zásob k pěstování potravin.
Voda je však pouze jednou z mnoha věcí, které budeme potřebovat, pokud chceme na Marsu vypěstovat dostatek potravin.
Jaký druh potravin?
Předchozí práce navrhovaly využití mikrobů jako zdroje potravin na Marsu. Další možností je využití hydroponických skleníků a systémů řízeného prostředí, podobných těm, které se testují na palubě Mezinárodní vesmírné stanice k pěstování plodin.
Tento měsíc v časopise Genes přinášíme nový pohled založený na využití pokročilé syntetické biologie ke zlepšení potenciální výkonnosti rostlinného života na Marsu.
Syntetická biologie je rychle se rozvíjející obor. Kombinuje principy z inženýrství, vědy o DNA a počítačové vědy (kromě mnoha dalších oborů), aby živým organismům propůjčila nové a vylepšené funkce.
Nejenže umíme číst DNA, ale můžeme také navrhovat biologické systémy, testovat je, a dokonce konstruovat celé organismy. Kvasinky jsou jen jedním z příkladů průmyslového mikroba, jehož celý genom je v současné době znovu konstruován mezinárodním konsorciem.
Technologie pokročila tak daleko, že přesné genetické inženýrství a automatizace mohou být nyní spojeny do automatizovaných robotických zařízení, známých jako biofoundries.
Tyto biofoundries mohou paralelně testovat miliony návrhů DNA, aby našly organismy s vlastnostmi, které hledáme.
Mars:
Gravitace na Marsu je asi třetinová oproti gravitaci na Zemi.
Marsu se podobá Země, ale ne Země
Ačkoli je Mars ze všech sousedních planet nejpodobnější Zemi, v mnoha ohledech se od ní liší. Na Mars dopadá asi polovina slunečního záření, než na Zemi, ale mnohem více škodlivého ultrafialového (UV) a kosmického záření. Teplota na povrchu Marsu je asi -60 ℃ a má řídkou atmosféru tvořenou především oxidem uhličitým.
Na rozdíl od pozemské půdy, která je vlhká a bohatá na živiny a mikroorganismy podporující růst rostlin, je Mars pokryt regolitem. Jedná se o suchý materiál, který obsahuje perchlorované chemické látky, které jsou pro člověka toxické.
Také – navzdory nejnovějšímu nálezu podpovrchového jezera – voda na Marsu existuje převážně ve formě ledu a nízký atmosférický tlak planety způsobuje, že tekutá voda vře při teplotě kolem 5 ℃.
Rostliny na Zemi se vyvíjely stovky milionů let a jsou přizpůsobeny pozemským podmínkám, ale na Marsu nebudou dobře růst.
To znamená, že pro dosažení efektivního zemědělství by bylo třeba vyčlenit značné zdroje, které by byly pro člověka na Marsu vzácné a nedocenitelné, jako je tekutá voda a energie, a to umělým vytvořením optimálních podmínek pro růst rostlin.
Přizpůsobení rostlin Marsu
Racionálnější alternativou je využití syntetické biologie k vývoji plodin speciálně pro Mars. Tuto ohromnou výzvu lze řešit a urychlit vybudováním biofondů zaměřených na rostliny na Marsu.
Takové automatizované zařízení by bylo schopno urychlit inženýrství biologických návrhů a testování jejich výkonnosti v simulovaných marťanských podmínkách.
Při odpovídajícím financování a aktivní mezinárodní spolupráci by takové pokročilé zařízení mohlo během deseti let zlepšit mnoho vlastností potřebných k tomu, aby se plodinám na Marsu dařilo.
To zahrnuje zlepšení fotosyntézy a fotoprotekce (pomáhá chránit rostliny před slunečním zářením a UV paprsky), stejně jako odolnost rostlin vůči suchu a chladu a inženýrství vysoce výnosných funkčních plodin. Musíme také modifikovat mikroby, aby detoxikovali a zlepšili kvalitu marťanské půdy.
To vše jsou úkoly, které jsou v možnostech moderní syntetické biologie.
Přínosy pro Zemi
Vývoj nové generace plodin potřebných pro obživu lidí na Marsu by měl velký přínos i pro lidi na Zemi.
Rostoucí světová populace zvyšuje poptávku po potravinách. Abychom tuto poptávku uspokojili, musíme zvýšit produktivitu zemědělství, ale musíme tak učinit bez negativního dopadu na životní prostředí.
Nejlepším způsobem, jak těchto cílů dosáhnout, by bylo vylepšit plodiny, které se již běžně používají. Zřízení zařízení, jako je navrhovaný Mars Biofoundry, by přineslo nesmírný užitek pro obrat ve výzkumu rostlin s důsledky pro potravinovou bezpečnost a ochranu životního prostředí.
Takže v konečném důsledku by hlavním příjemcem úsilí o vývoj plodin pro Mars byla Země.