Már folynak az előkészületek olyan küldetésekre, amelyek egy évtizeden belül embereket juttatnak a Marsra. De mit fognak enni az emberek, ha ezek a küldetések végül a vörös bolygó végleges kolonizációjához vezetnek?
Amikor (ha) az emberek eljutnak a Marsra, minden kolónia számára a legnagyobb kihívást a stabil élelmiszer-ellátás megteremtése jelenti majd. A Földről történő indítás és utánpótlás óriási költségei miatt ez nem lesz kivitelezhető.
A marsi embereknek el kell távolodniuk a szállított rakománytól, és el kell érniük egy magas szintű önellátó és fenntartható mezőgazdaságot.
A folyékony víz közelmúltbeli felfedezése a Marson – ami új információkkal gazdagítja azt a kérdést, hogy találunk-e életet a bolygón – felveti annak lehetőségét, hogy ilyen készleteket használjunk az élelmiszertermeléshez.
A víz azonban csak egy a sok dolog közül, amire szükségünk lesz, ha elegendő élelmet akarunk termeszteni a Marson.
Miféle élelem?
A korábbi munkák a mikrobák használatát javasolták a Mars élelmiszerforrásaként. Egy másik lehetőség a hidroponikus üvegházak és ellenőrzött környezeti rendszerek használata, hasonlóan ahhoz, amelyet a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén tesztelnek a növények termesztésére.
A Genes című folyóiratban ebben a hónapban a fejlett szintetikus biológia alkalmazásán alapuló új perspektívát mutatunk be a növényi élet lehetséges teljesítményének javítására a Marson.
A szintetikus biológia gyorsan növekvő terület. Egyesíti a mérnöki tudomány, a DNS-tudomány és az informatika elveit (sok más tudományág mellett), hogy új és jobb funkciókat adjon az élő szervezeteknek.
Nem csak a DNS-t tudjuk leolvasni, hanem biológiai rendszereket is tudunk tervezni, tesztelni, sőt egész szervezeteket is létrehozhatunk. Az élesztő csak egy példa egy ipari munkagép mikrobára, amelynek teljes genomját jelenleg egy nemzetközi konzorcium tervezi újra.
A technológia olyannyira előrehaladott, hogy a precíziós géntechnológia és az automatizálás ma már automatizált robotlétesítményekben, úgynevezett biofoundriesben egyesíthető.
Ezek a biofoundriesek DNS-tervek millióit tudják párhuzamosan tesztelni, hogy megtalálják a keresett tulajdonságokkal rendelkező szervezeteket.
Mars:
Bár a Mars a szomszédos bolygók közül a leginkább földszerű, a Mars és a Föld sok mindenben különbözik egymástól.
A Marson a gravitáció a földinek körülbelül egyharmada. A Marsot körülbelül feleannyi napfény éri, mint a Földet, de sokkal több káros ultraibolya (UV) és kozmikus sugárzás. A Mars felszíni hőmérséklete körülbelül -60℃, és vékony légköre elsősorban szén-dioxidból áll.
A földi talajjal ellentétben, amely nedves és gazdag tápanyagokban és mikroorganizmusokban, amelyek támogatják a növények növekedését, a Marsot regolit borítja. Ez egy száraz anyag, amely az emberre mérgező perklorát vegyi anyagokat tartalmaz.
Ezeken kívül – a legutóbbi felszín alatti tó lelet ellenére – a Marson a víz többnyire jég formájában létezik, és a bolygó alacsony légköri nyomása miatt a folyékony víz már 5 ℃ körül felforr.
A földi növények több százmillió éve fejlődtek és alkalmazkodtak a földi körülményekhez, de a Marson nem fognak jól fejlődni.
Ez azt jelenti, hogy az ember számára a Marson szűkös és felbecsülhetetlen erőforrásokat, mint a folyékony víz és az energia, a hatékony gazdálkodás eléréséhez az optimális növénytermesztési feltételek mesterséges megteremtésével kellene elkülöníteni.
A növények Marshoz való igazítása
A racionálisabb alternatíva a szintetikus biológia alkalmazása a kifejezetten a Marsra szánt növények kifejlesztésére. Ezt a hatalmas kihívást egy növényekre összpontosító marsi bioalapítvány létrehozásával lehet megoldani és felgyorsítani.
Egy ilyen automatizált létesítmény képes lenne felgyorsítani a biológiai tervek kidolgozását és teljesítményük tesztelését szimulált marsi körülmények között.
Megfelelő finanszírozás és aktív nemzetközi együttműködés mellett egy ilyen fejlett létesítmény egy évtizeden belül számos olyan tulajdonságot fejleszthetne, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a növények a Marson is boldoguljanak.
Ezek közé tartozik a fotoszintézis és a fotoprotekció (a növények napfénytől és UV-sugárzástól való védelme), valamint a növények szárazság- és hidegtűrése, továbbá a nagy hozamú funkcionális növények tervezése. A mikrobákat is módosítani kell, hogy méregtelenítsék és javítsák a marsi talaj minőségét.
Ezek mind olyan kihívások, amelyekre a modern szintetikus biológia képes.
Haszon a Föld számára
A Marson élő emberek eltartásához szükséges növények következő generációjának kifejlesztése a földi emberek számára is nagy előnyökkel járna.
A világ növekvő népessége növeli az élelmiszerigényt. Ahhoz, hogy ezt az igényt kielégíthessük, növelnünk kell a mezőgazdaság termelékenységét, de mindezt úgy kell megtennünk, hogy közben ne károsítsuk a környezetünket.
Az említett célok elérésének legjobb módja a már széles körben használt növények fejlesztése lenne. Az olyan létesítmények felállítása, mint a javasolt Mars Biofoundry, óriási előnyökkel járna a növénykutatás átfutási idejében, ami kihatással lenne az élelmezésbiztonságra és a környezetvédelemre.
A Marsra szánt növények kifejlesztésére irányuló erőfeszítések fő haszonélvezője tehát végső soron a Föld lenne.