Já estão em curso preparativos para missões que irão aterrar humanos em Marte dentro de uma década ou mais. Mas o que é que as pessoas comeriam se estas missões eventualmente levassem à colonização permanente do planeta vermelho?
Após (se) os humanos chegarem a Marte, um grande desafio para qualquer colónia será gerar um fornecimento estável de alimentos. Os enormes custos de lançamento e reabastecimento de recursos da Terra tornarão isso impraticável.
Os humanos em Marte terão de se afastar da dependência total da carga embarcada e atingir um alto nível de agricultura auto-suficiente e sustentável.
A recente descoberta de água líquida em Marte – que acrescenta novas informações à questão de saber se vamos encontrar vida no planeta – levanta a possibilidade de usar tais suprimentos para ajudar a cultivar alimentos.
Mas a água é apenas uma de muitas coisas que vamos precisar se quisermos cultivar alimentos suficientes em Marte.
Que tipo de alimentos?
O trabalho anterior sugeriu o uso de micróbios como fonte de alimentos em Marte. O uso de estufas hidropônicas e sistemas ambientais controlados, semelhantes aos que estão sendo testados a bordo da Estação Espacial Internacional para o cultivo de plantas, é outra opção.
Este mês, na revista Genes, fornecemos uma nova perspectiva baseada no uso de biologia sintética avançada para melhorar o desempenho potencial da vida vegetal em Marte.
A biologia sintética é um campo de rápido crescimento. Ela combina princípios da engenharia, ciência do DNA e ciência da computação (entre muitas outras disciplinas) para conferir novas e melhores funções aos organismos vivos.
Não só podemos ler DNA, mas também podemos projetar sistemas biológicos, testá-los e até mesmo engendrar organismos inteiros. A levedura é apenas um exemplo de um micróbio de trabalho industrial cujo genoma inteiro está atualmente sendo reengenharia por um consórcio internacional.
A tecnologia progrediu tanto que a engenharia genética de precisão e a automação podem agora ser fundidas em instalações robotizadas, conhecidas como biofoundries.
Estas biofoundries podem testar milhões de designs de DNA em paralelo para encontrar os organismos com as qualidades que estamos procurando.
Mars: Terra, mas não Terra
Embora Marte seja o mais parecido com a Terra dos nossos planetas vizinhos, Marte e Terra diferem em muitos aspectos.
A gravidade em Marte é cerca de um terço da da Terra. Marte recebe cerca de metade da luz solar que recebemos na Terra, mas níveis muito mais elevados de raios ultravioleta (UV) e cósmicos nocivos. A temperatura da superfície de Marte é cerca de -60℃ e tem uma atmosfera fina feita principalmente de dióxido de carbono.
Não parecido com o solo da Terra, que é húmido e rico em nutrientes e microorganismos que suportam o crescimento das plantas, Marte é coberto com rególito. Este é um material árido que contém produtos químicos perclorados que são tóxicos para os seres humanos.
Também – apesar da última descoberta de lagos subterrâneos – a água em Marte existe principalmente na forma de gelo, e a baixa pressão atmosférica do planeta faz a água líquida ferver em cerca de 5℃.
Plantas na Terra evoluíram durante centenas de milhões de anos e estão adaptadas às condições terrestres, mas não vão crescer bem em Marte.
Isto significa que recursos substanciais que seriam escassos e inestimáveis para os humanos em Marte, como água líquida e energia, precisariam ser alocados para alcançar uma agricultura eficiente, criando artificialmente condições ideais de crescimento das plantas.
Adaptação de plantas a Marte
Uma alternativa mais racional é usar a biologia sintética para desenvolver culturas especificamente para Marte. Este formidável desafio pode ser enfrentado e acelerado através da construção de uma biofoundry Mars centrada nas plantas.
Tal instalação automatizada seria capaz de acelerar a engenharia de projetos biológicos e testes de seu desempenho sob condições simuladas marcianas.
Com financiamento adequado e colaboração internacional ativa, uma instalação tão avançada poderia melhorar muitas das características necessárias para fazer as colheitas prosperarem em Marte dentro de uma década.
Isso inclui melhorar a fotossíntese e a fotoproteção (para ajudar a proteger as plantas da luz solar e dos raios UV), bem como a seca e a tolerância ao frio nas plantas, e a engenharia de culturas funcionais de alto rendimento. Também precisamos modificar os micróbios para desintoxicar e melhorar a qualidade do solo marciano.
Todos estes são desafios que estão dentro da capacidade da moderna biologia sintética.
Benefícios para a Terra
Desenvolver a próxima geração de cultivos necessários para sustentar os humanos em Marte também teria grandes benefícios para as pessoas na Terra.
A crescente população global está aumentando a demanda por alimentos. Para satisfazer esta procura temos de aumentar a produtividade agrícola, mas temos de o fazer sem afectar negativamente o nosso ambiente.
A melhor forma de atingir estes objectivos seria melhorar as colheitas que já são amplamente utilizadas. A criação de instalações como a proposta da Mars Biofoundry traria imensos benefícios para o tempo de recuperação da investigação vegetal com implicações para a segurança alimentar e protecção ambiental.
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Por isso, em última análise, o principal beneficiário dos esforços para desenvolver culturas para a Mars seria a Terra.